变压嚣预励磁装置

概述

       节能是惯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；节能是人类长期可持续发展的必然选择，节能的重要性是人类共识。

      港口集装箱桥吊起重机，每台起重机上都配有主变压器 1 台，容量 1000kVA 到 2000kVA 不等，通常主变压器的进线开关一直处于合闸位置，即使在起重机不作业时，主变压器上一直有空载损耗，与其相连接的电缆、元件等也有损耗，这部分能量消耗不仅降低了整机的功率因数，增加了整机运营成本，而且长时间的空载运行，也会降低变压器的使用寿命。

      某码头曾经做过实际测试，一台 2000kVA 主变压器的空载损耗为每天 151 度电，按照桥吊 30% 的使用率并按每度电 1 元计算 (能源价格会上涨)，采用本预励磁装置节能方案每年每台主变可以节约电费：151×365×（1－30%）×1 ＝ 38580.5 元。如果 30 台桥吊每年可节约电费：30×38580.5 ＝ 1157415 元。

      变压器投运时会产生励磁涌流，多次的励磁涌流会使变压器损坏，变压器频繁投运预励磁装置解决了此问题。

变压器投运的励磁涌流

      变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止的交流电输配系统中的重要电气设备。当变压器空载合闸时，在变压器任一侧绕组感受到外施电压骤增时，基于磁链守恒定理，该绕组在磁路中将产生单极性的偏磁，如偏磁极性恰好和变压器原来的剩磁极性相同时，就可能因偏磁与剩磁和稳态磁通叠加而导致磁路饱和，从而大幅度降低变压器绕组的励磁电抗，进而产生很大的励磁涌流。

■ 稳态时变压器的励磁电流

变压器稳态时磁通与电压比较如图 1 所示。

图 1  稳态时磁通与电压的比较

      在稳态工作情况下，交流回路中的磁通φ 总是滞后于外加电压 90°，建立了稳定的磁场，此时励磁电流很小，一般不超过额定电流的 1 %～10 %。

■  合闸瞬间电压为顶值时的磁通变化

      在交流电路中，磁通 Φ 总是落后电压 u 90°相位角。如果在合闸瞬间，电压正好达到顶值时，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就建立了稳态磁通，如图 1 所示。在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。

■  合闸瞬间电压为零值时的磁通变化

      当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的磁通为顶值(－Φm )。可是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，在铁芯中就出现一个非周期分量的磁通Φfz，其幅值为Φm。这时，铁芯里的总磁通Φ 应看成两个磁通相加而成，如图 2 所示。铁芯中磁通开始为零，到 T/2 时，两个磁通相加达顶值，Φ 波形的顶值是Φ1 波形幅值的两倍。因此，在电压瞬时值为零时合闸情况最严重。虽然很难预先知道在哪一瞬间合闸，但是总会介于上面论述的两种极限情况之间。