變壓囂預(yù)勵(lì)磁裝置

概述

       節(jié)能是慣徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的重大舉措；是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇；是推進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式的必由之路；節(jié)能是人類長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，節(jié)能的重要性是人類共識(shí)。

      港口集裝箱橋吊起重機(jī)，每臺(tái)起重機(jī)上都配有主變壓器 1 臺(tái)，容量 1000kVA 到 2000kVA 不等，通常主變壓器的進(jìn)線開關(guān)一直處于合閘位置，即使在起重機(jī)不作業(yè)時(shí)，主變壓器上一直有空載損耗，與其相連接的電纜、元件等也有損耗，這部分能量消耗不僅降低了整機(jī)的功率因數(shù)，增加了整機(jī)運(yùn)營(yíng)成本，而且長(zhǎng)時(shí)間的空載運(yùn)行，也會(huì)降低變壓器的使用壽命。

      某碼頭曾經(jīng)做過(guò)實(shí)際測(cè)試，一臺(tái) 2000kVA 主變壓器的空載損耗為每天 151 度電，按照橋吊 30% 的使用率并按每度電 1 元計(jì)算 (能源價(jià)格會(huì)上漲)，采用本預(yù)勵(lì)磁裝置節(jié)能方案每年每臺(tái)主變可以節(jié)約電費(fèi)：151×365×（1－30%）×1 ＝ 38580.5 元。如果 30 臺(tái)橋吊每年可節(jié)約電費(fèi)：30×38580.5 ＝ 1157415 元。

      變壓器投運(yùn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，多次的勵(lì)磁涌流會(huì)使變壓器損壞，變壓器頻繁投運(yùn)預(yù)勵(lì)磁裝置解決了此問(wèn)題。

變壓器投運(yùn)的勵(lì)磁涌流

      變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的一種靜止的交流電輸配系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備。當(dāng)變壓器空載合閘時(shí)，在變壓器任一側(cè)繞組感受到外施電壓驟增時(shí)，基于磁鏈?zhǔn)睾愣ɡ?，該繞組在磁路中將產(chǎn)生單極性的偏磁，如偏磁極性恰好和變壓器原來(lái)的剩磁極性相同時(shí)，就可能因偏磁與剩磁和穩(wěn)態(tài)磁通疊加而導(dǎo)致磁路飽和，從而大幅度降低變壓器繞組的勵(lì)磁電抗，進(jìn)而產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流。

■ 穩(wěn)態(tài)時(shí)變壓器的勵(lì)磁電流

變壓器穩(wěn)態(tài)時(shí)磁通與電壓比較如圖 1 所示。

圖 1  穩(wěn)態(tài)時(shí)磁通與電壓的比較

      在穩(wěn)態(tài)工作情況下，交流回路中的磁通φ 總是滯后于外加電壓 90°，建立了穩(wěn)定的磁場(chǎng)，此時(shí)勵(lì)磁電流很小，一般不超過(guò)額定電流的 1 %～10 %。

■  合閘瞬間電壓為頂值時(shí)的磁通變化

      在交流電路中，磁通 Φ 總是落后電壓 u 90°相位角。如果在合閘瞬間，電壓正好達(dá)到頂值時(shí)，則磁通的瞬間值正好為零，即在鐵芯里一開始就建立了穩(wěn)態(tài)磁通，如圖 1 所示。在這種情況下，變壓器不會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。

■  合閘瞬間電壓為零值時(shí)的磁通變化

      當(dāng)合閘瞬間電壓為零值時(shí)，它在鐵芯中所建立的磁通為頂值(－Φm )?？墒?，由于鐵芯中的磁通不能突變，既然合閘前鐵芯中沒(méi)有磁通，這一瞬間仍要保持磁通為零。因此，在鐵芯中就出現(xiàn)一個(gè)非周期分量的磁通Φfz，其幅值為Φm。這時(shí)，鐵芯里的總磁通Φ 應(yīng)看成兩個(gè)磁通相加而成，如圖 2 所示。鐵芯中磁通開始為零，到 T/2 時(shí)，兩個(gè)磁通相加達(dá)頂值，Φ 波形的頂值是Φ1 波形幅值的兩倍。因此，在電壓瞬時(shí)值為零時(shí)合閘情況最嚴(yán)重。雖然很難預(yù)先知道在哪一瞬間合閘，但是總會(huì)介于上面論述的兩種極限情況之間。