拉合空载变压器的几个典型问题高航 阎胜楠 邸石（辽宁省电力有限公司检修分公司锦州分部，锦州 121013）[摘要]变压器的励磁涌流、切除空载变压器引起过电压、合空载变压器发生电容传递过电压作为拉合空载变压器的几个典型问题，从理论上涉及电机学、高电压技术、电力系统暂稳态分析等专业知识。这几个问题在实际运行中如果防范措施不得力，一旦超过一定限度，不但直接对变压器这一元件造成不可逆的破坏，而且对整个电力系统的可靠经济运行造成极大影响。所以要分析引起这几个问题的原理，清楚它们可能造成的后果，明白限制方法。最后归结到操作上（在各部分也有说明），介绍拉合空载变压器的合理方法。 [关键词]拉合空载变压器  励磁涌流  过电压  中性点接地 引言变压器在电力系统中占有很重要的地位，整个电力系统中变压器的安装容量大约是发电机安装容量的6-8倍。在变电站，变压器是最重要的设备，也是价值最高的元器件，变压器的安全可靠健康经济运行是考核变电站的一项重要指标。拉合空载变压器作为变电站一种常见、也是比较复杂的操作，是变电站运行值班员必须掌握的一种操作，但这一操作涉及各方面知识较多，各种书籍介绍不够全面，对运行人员而言掌握困难。合空载变压器时，出现的比较典型的问题有变压器的励磁涌流、非同期操作引起的电容传递过电压；拉空载变压器时容易引起过电压。下面就拉合空载变压器的几个典型问题发生及发展的原理逐一介绍，同时介绍拉合空载变压器的合理方法。1变压器的励磁涌流变压器在正常运行之时，空载电流一般只占额定电流的1%-10%。但在变压器充电的一瞬间，电流却很大，有时能超过额定电流许多倍。这在操作中是应该注意的。下面我们先分析产生的原因。为简单起见，以单相变压器为例。将电源电压接入变压器，其电压方程式为（式1）其中——加于变压器一次侧的电压最大值；——加于变压器一次侧的电压瞬时值；——合闸时一次电压的初始相位角；——变压器一次侧的电流；——变压器一次侧绕组电阻；——变压器一次绕组的匝数；φ——变压器的主磁通的瞬时值。由于很小，忽略它虽然使计算结果表现不出暂态过程的衰减，但可使分析简化。这样式1变成：（式2）解之得故式2的解为    （式3）我们知道，与变压器的结构有关，及决定于系统的电源，这些都是给定的。可见磁通的数值只与合闸时（t=0）的相位角有关。由于合闸角实际上可以是0-2π的任一数值，现在讨论两种极端的情况。(1)t=0时，，此时，由式3得：这种情况不产生瞬变过程，合闸后磁通立即达到稳态值，励磁电流也如此，即不产生励磁涌流。(2)t=0时，=0，此时，由式3得    这时，合闸后磁通由零逐渐增大至2，励磁电流由零逐渐增大至对应于2的数值。由于磁通与励磁电流之间的非线性，而且为充分利用铁心，变压器在正常运行时，磁路已开始饱和，在磁通达到2时，这时铁心非常饱和，因此励磁电流很大，励磁电流能达到正常励磁电流数值的80-100倍，达到额定电流的6-8倍。这种现象即所谓发生涌流。2 切除空载变压器引起的操作过电压切除空载变压器也是运行专业在日常中经常运用的一种操作形式。因此切除空载变压器就是相当于切除电感负载。切除并联补偿电抗器、消弧线圈等等都会产生类似的操作过电压。现在设定，工频电流在自然通过零点的时候被切断，就在这一瞬间，电感和电容两端的电压如果恰好达到最大值，相当于等于电源电势的幅值，而电感中的电流和磁场贮能均等于零，因此切除以后，电容两端的电荷通过放电，并在进一步的衰减振荡中逐步不见了。于是可以断定，类似的拉闸过程并不会引起操作过电压。2.1断路器触头重燃现象对过电压的影响当开关去游离不强时，因为断路器在操作空载变压器时可能引起严重的重燃。在拉闸过程中，动触头和静触头刚刚分离，动静触头之间的距离很小，介质强度没有完全恢复，耐受的电压比较低，另一方面来说电容上的电压上升非常快，当上升到动静触头之间的击穿电压时，间隙放电，发生了电弧的重燃。相对于电感电流及其内部贮能来说，由于电容通过的放电时间极短，所以来不及发生变化。断路器的重燃结果使电容上的电荷经—回路进行回路高频放电，使其电压降至，进一步来消耗了贮能，并迅速再度熄灭所以没发生变化。2.2 实测结果一般来说，在我国的中性点直接接地的电网中，切除220-500kV空载变压器的操作过电压，一般不超过3.0（是指变压器的最高运行相电压来说），个别可达6.0。在高压电网中中性点不接地或经消弧线圈接地的35-110kV电网中，切除空载变压器的操作过电压一般不超过4.0，个别可达7.0。变压器励磁电流越小，则过电压也越小。2.3 限制措施2.3.1用装有并联电阻的断路器因为用这种断路器切空载变压器时，空载变压器的等值电容C两端的电荷可以通过并联电阻泄露出去。2.3.2装设避雷器因为切空载变压器的过电压为持续时间非常短的高频振荡，相对于大气过电压来说绝缘的作用相似，所以可用装设避雷器的方法来进行限制，而且该避雷器作为防止操作过电压的保护，所以在非雷雨季节也不应该退出运行。结论：220kV和500kV空载变压器投入运行时，应首先将中性点（包括220kV和500kV）接地，然后再给空载变压器充电，如该空载变压器在正常运行时，中性点不接地，投入生产运行之后，必须组织人员立即将该变压器的中性点断开。如果空载变压器发生事故，各侧断路器同时跳闸后，在恢复送电时相当于合空载变压器，也应该遵守本原则。