（山西省电力公司检修公司山西太原030001）
摘要：变压器空载合闸励磁涌流注入电网可能引起严重的电压暂降或谐波过电压问题，对交直流系统及设备的正常安全运行造成不利影响，目前国内多次出现超、特高压主变空载合闸励磁涌流引起电网异常的问题。选相合闸技术已在国内电厂升压变、高压直流系统换流变等场景有实际应用，但在特高压交流系统中尚属空白。针对国内在晋北特高压交流变电站示范开展的特高压主变选相合闸技术应用实践，介绍了基于剩磁测算的特高压变压器选相合闸技术原理，并结合晋北站特高压交流工程调试系统工况开展建模仿真，比较分析了不同措施抑制变压器励磁涌流的效果，并结合现场实测结果进行验证分析。鉴于此，本文是对特高压交流变压器选相合闸技术研究及工程应用进行研究，仅供参考。
关键词：特高压交流变压器；励磁涌流；剩磁测算；选相合闸；工程应用
引言
本文基于对合空变励磁涌流产生机理的分析，针对国内以晋北特高压交流变电站为示范开展的特高压主变选相合闸技术应用实践，介绍了基于剩磁测算的变压器选相合闸技术的基本原理，并结合工程系统调试实际接线、参数，采用EMTP电磁暂态仿真程序，计算分析了不同措施抑制变压器励磁涌流的效果及改进方法，并与现场实测结果进行对比，验证提出基于剩磁测算的选相合闸技术可有效抑制特高压交流变压器的合空变励磁涌流，具有较好的推广应用价值，为今后开展特高压交流工程设计、设备选型提供了参考和指导。
一、特高压变压器空载合闸励磁涌流影响因素及抑制措施分析
特高压交流变压器额定容量3000MVA，高于750kV及以下变压器(2100MVA)或特高压换流变(1250MVA)，为单相、油浸、无励磁调压自耦变压器。下面结合图1单相等效电路简要说明特高压交流变压器空载合闸励磁涌流的产生过程及影响因素。其中电感L包含系统等值电感及变压器绕组漏电感；电阻R包含系统等值电阻及变压器绕组电阻，断路器装设合闸电阻时，也包含在内。
下面结合以上分析，对现有抑制措施的作用机理进行探讨。
1）消磁。可在一定程度上减小剩磁，可适当降低励磁涌流，但在某些相位下合闸时的最大磁链仍可能达到2Ψm，励磁涌流幅值仍可能较高。2）断路器加装合闸电阻。可显著增大合空变回路的阻抗，降低铁心磁链的工频周期分量Ψs，并加快自由分量Ψ0的衰减速度。当Ψs与Ψ0同向时，在合闸电阻作用下，二者叠加的动态磁链幅值降低，可对磁链饱和及励磁涌流幅值起到抑制作用，并可加速涌流的衰减速度[7]。阻值越大、作用时间越长，对励磁涌流的抑制作用越明显。在实际应用中，主变断路器可能与线路断路器共用，因此其合闸电阻阻值及接入时间需兼顾满足对合空线、单相重合闸操作过电压的限制要求，另外还需考虑合闸电阻长时间接入时的热容量及设备制造问题。3）断路器选相合闸。选择合适相位合闸，抵消剩磁，可降低甚至消除磁链自由分量Ψ0，避免发生饱和，是从根源上抑制励磁涌流的有效方法。
图2变压器首相合闸后三相绕组电路耦合的等效电路
二、基于剩磁测算的特高压变压器选相合闸策略
特高压交流变压器为单相三绕组自耦变压器，联结方式为YNa0d11，低压侧绕组中性点不接地，有寄生电容。变压器各侧三相绕组间无直接磁路耦合关系，但低压侧角接绕组存在三相间的电路连接，因此分析变压器三相磁链关系时应予以考虑。现有变压器选相合闸策略主要包括3种：快速合闸、同步合闸和延迟合闸。前2种方法适用于变压器合闸前没有剩磁的情况。相比而言，延迟合闸策略再辅以剩磁测算技术，能够针对变压器的实际剩磁情况，对励磁涌流起到最优抑制效果，该策略下，选取剩磁最大的一相先合闸，延迟3~4个工频周期后其余两相同时合闸。
带电运行的变压器分闸后，铁心将产生剩磁，该剩磁可根据变压器绕组端部对地电压计算得到。通过装设在主变一侧绕组的电压互感器(一般用电磁式)测量电压，然后采用积分方法计算磁链。变压器端部对地电压和绕组电流均消失后(一般为分闸后几百ms)，磁链稳定不变，该磁链值即剩磁。根据前面分析，计及剩磁的延迟合闸策略中，首合相的合闸相位选取依据是使得变压器合闸初始时刻的磁链自由分量Ψ0的值为零，即
结束语
特高压主变断路器采用基于剩磁测算的选相合闸技术对合闸励磁涌流起到了有效抑制作用，无合闸电阻断路器合闸分散性不超过±1ms时，实测合空变励磁涌流峰值不超变压器额定电流的0.3pu，该技术具有较好的推广应用价值。断路器触头(主触头、电阻触头)动作分散性是影响选相合闸效果的关键因素，现有断路器特性及选相控制装置性能仍需进一步研究提升。
参考文献
[1]班连庚,郑彬,周佩朋,韩彬,项祖涛,孙岗,王晓彤,王东阳,刘北阳,滕文涛,刘英志.特高压交流变压器选相合闸技术研究及工程应用[J].电网技术,2018,42(04):1226-1233.
[2]蔡胜伟,郭慧浩,伍志荣,杨军,李辉,陈江波,蔺山高.特高压交流变压器的工程应用及创新发展[J].电力系统保护与控制,2018,46(03):138-144.
[3].我国特高压交流变压器硅钢片实现国产化[J].内蒙古电力技术,2017,35(06):92.
[4]李勇,严兆楠,孙树波,宁贜如,苏钟焕,刘金波.特高压交流变压器解体运输及现场组装技术研究[J].变压器,2016,53(07):17-21.
[5]马卫华.特高压交流变压器工程应用关键技术研究[D].华北电力大学,2014.
[6]刘泽洪,郭贤珊.特高压变压器绝缘结构[J].高电压技术,2010,36(01):7-12.