變壓囂預勵磁裝置

概述

       節能是慣徹落實科學發展觀、構建社會主義和諧社會的重大舉措；是建設資源節約型、環境友好型社會的必然選擇；是推進經濟結構調整，轉變增長方式的必由之路；節能是人類長期可持續發展的必然選擇，節能的重要性是人類共識。

      港口集裝箱橋吊起重機，每臺起重機上都配有主變壓器 1 臺，容量 1000kVA 到 2000kVA 不等，通常主變壓器的進線開關一直處于合閘位置，即使在起重機不作業時，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的功率因數，增加了整機運營成本，而且長時間的空載運行，也會降低變壓器的使用壽命。

      某碼頭曾經做過實際測試，一臺 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 元計算 (能源價格會上漲)，采用本預勵磁裝置節能方案每年每臺主變可以節約電費：151×365×（1－30%）×1 ＝ 38580.5 元。如果 30 臺橋吊每年可節約電費：30×38580.5 ＝ 1157415 元。

      變壓器投運時會產生勵磁涌流，多次的勵磁涌流會使變壓器損壞，變壓器頻繁投運預勵磁裝置解決了此問題。

變壓器投運的勵磁涌流

      變壓器是根據電磁感應原理制成的一種靜止的交流電輸配系統中的重要電氣設備。當變壓器空載合閘時，在變壓器任一側繞組感受到外施電壓驟增時，基于磁鏈守恒定理，該繞組在磁路中將產生單極性的偏磁，如偏磁極性恰好和變壓器原來的剩磁極性相同時，就可能因偏磁與剩磁和穩態磁通疊加而導致磁路飽和，從而大幅度降低變壓器繞組的勵磁電抗，進而產生很大的勵磁涌流。

■ 穩態時變壓器的勵磁電流

變壓器穩態時磁通與電壓比較如圖 1 所示。

圖 1  穩態時磁通與電壓的比較

      在穩態工作情況下，交流回路中的磁通φ 總是滯后于外加電壓 90°，建立了穩定的磁場，此時勵磁電流很小，一般不超過額定電流的 1 %～10 %。

■  合閘瞬間電壓為頂值時的磁通變化

      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，電壓正好達到頂值時，則磁通的瞬間值正好為零，即在鐵芯里一開始就建立了穩態磁通，如圖 1 所示。在這種情況下，變壓器不會產生勵磁涌流。

■  合閘瞬間電壓為零值時的磁通變化

      當合閘瞬間電壓為零值時，它在鐵芯中所建立的磁通為頂值(－Φm )。可是，由于鐵芯中的磁通不能突變，既然合閘前鐵芯中沒有磁通，這一瞬間仍要保持磁通為零。因此，在鐵芯中就出現一個非周期分量的磁通Φfz，其幅值為Φm。這時，鐵芯里的總磁通Φ 應看成兩個磁通相加而成，如圖 2 所示。鐵芯中磁通開始為零，到 T/2 時，兩個磁通相加達頂值，Φ 波形的頂值是Φ1 波形幅值的兩倍。因此，在電壓瞬時值為零時合閘情況最嚴重。雖然很難預先知道在哪一瞬間合閘，但是總會介于上面論述的兩種極限情況之間。