全方位解析铁芯饱和
防止开关变压器铁芯出现磁饱的解决方案
防止开关变压器铁芯出现磁饱的解决方案单击式开关电源变压器由于输入电压为单极性电压脉冲，当脉冲幅度和宽度超过变压器的伏秒容量时，变压器铁芯将出现磁饱和。
为了防止开关变压器铁芯出现磁饱和最简单的方法是在变压器铁芯中留气隙，或采用反磁场。
当在变压器铁芯中留有气隙时，由于空气的导磁率只有铁芯导磁率的几千分之一，磁动势几乎都降在气隙上面;因此，留有气隙的变压器铁芯，其平均导磁率将会大大下降;不但剩余磁通密度也会降低，而且最大磁通密度Bm可以达到饱和磁通密度Bs;从而使磁通增量增大，变压器铁芯不再容易出现磁饱和。
如图2-24所示是留有气隙的变压器铁芯的工作原理图与磁化曲线图。
在图2-24-a中，假设l1 为气隙长度，变压器铁芯磁路的总长度为 lc，则磁路的磁通势为：△Hlc=△B(l1-lc)/μc +△Bl1/μ0上式中，μc为变压器铁芯的导磁率; μ0为空气的导磁率，其值约等于1; lc 为变压器铁芯磁路的总长度; l1为气隙的长度; △H为磁场强度增量; △B为磁通密度增量。
由于 lc >>l1 ，μ0≈1 ，所以，( lc-l1 )≈lc ，因此上式可化简为：上式中，μa为有气隙铁芯的平均导磁率，μc为变压器铁芯的导磁率， l1为气隙的长度， lc为变压器铁芯磁路的总长度。
(2-72)式中，由于μc 不是一个常数，我们不能用求导数的方法把 l1当成一个变数来求μa的最大值;另外，求μa的最大值也不是我们的主要目的;我们的愿望是在最大磁通密度增量△B 的条件下，要求平均导磁率μa也能达到最大。
我们再来看图2-24-b。
在图2-24-b中，虚线表示变压器铁芯没有气隙时的磁滞回线，实线表示变压器铁芯留有气隙时的磁滞回线，其中磁化曲线o-a为留有气隙铁芯的基本磁化曲线。
这里的基本磁化曲线与初始磁化曲线并不完全相同，这里的基本磁化曲线相当于磁化曲线的几何平均值，以便用于分析磁场强度增量△H 与磁感应密度增量△B 的关系。
电流互感器铁芯饱和对继电保护的影响和处理方法
电流互感器铁芯饱和对继电保护的影响和处理方法作者：马洪清来源：《科技与创新》2014年第24期摘要：几百年以来，人类的生活已经完全离不开电，电已经成为人类生活中不可缺少的重要部分，它每时每刻影响着我们的生活，改变着我们的生活。
电力的正常运输离不开运转良好的电力系统，而电流互感器是电力系统的重要组成部分。
主要分析了电流互感器饱和状况对电力系统继电保护作用产生的影响以及相应的处理方法。
关键词：电流互感器；继电保护系统；断电保护装置；铁芯饱和中图分类号：TM452 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）24-0108-02电路的断电保护装置是我们日常用电过程中不能缺少的部分。
当电路断电保护系统发觉电路中有部分原件出现异常时，继电保护系统就会立刻作出相应反应，断掉电路中流通的电流，以免引起更严重的后果。
在继电保护系统中，电流互感器是最重要的组成部分之一。
1 电流互感器的工作原理由于电流互感器在一个完整的输电系统中具有十分重要的作用，因此，我们需要准确掌握其工作原理，以及时排除故障，保证继电保护系统的正常运行，保护电路，防止电路中各元件出现异常，减少不必要的损失。
电流互感器的运行过程其实并不复杂，它在电路中起着改变电压、限制电流的作用。
当电路正常运行时，电流互感器中的电阻是很大的，且限制着电流的通过。
当电力系统中的元部件发生故障时，就会导致电流互感器中的铁芯迅速变得饱和，导致其中的阻值迅速减小，电流不断增大，造成电流互感器出现短路的假象，导致继电保护系统失去应有的作用，无法对电路起到保护作用，进而导致元部件损坏，甚至会造成电路烧毁，带来巨大的损失。
2 影响电流互感器铁芯饱和的因素内外因素都有可能对电流互感器铁芯的饱和程度造成影响，使电流互感器的铁芯对电流作出反应，导致其铁芯极易变得饱和，影响了电流互感器阻值的大小和电流通过量的大小，进而影响了电路继电保护系统的正常工作。
2.1 内部因素导致电流互感器铁芯饱和的原因有很多，但大体上可分为两类：①由电流过大引起的。
磁通饱和
A\ 我们正常的铁心材料为30Q130，互感器其实是特种变压器，当一次绕住有电流流过，二次会产生电流。
假设一个互感器的变比为300A/5A，准确及5P20，那表示互感器一次电流在300A-6000A之间时，二次会输出5-100A之间的电流，此时铁心没有饱和。
当一次电流持续增大，二次电流不变，此时该铁心饱和。
现在铁心的饱和磁密一般选取18000GSB\ 简单的说电流增加到一个点而铁芯的磁通却不增加了，这个点就是饱和点这个现象就是饱和。
饱和会导致激磁电流增大铁芯发热。
C\ 铁芯中的磁通量和线圈匝数、电流成正比，是指理想情况下。
实际上对于具体的铁芯来说，电流达到一定程度后，磁通量变化幅度会急剧下降，这种情况就称为铁芯（磁通量）饱和。
电磁器件在设计时都会根据用途避开或有意进入铁芯饱和区。
D\ 关于饱和问题可以看看电机学的书，发电机的空载特性曲线就是一个极好的例子。
发电机空载特性曲线上励磁电流和发电机电压不是线性关系，在电压接近额定时曲线向下偏斜，可以发现额定电压和1.3倍额定电压下的励磁电流差别很大，其差距超过0.3倍。
铁芯饱和情况下，增加电流（磁动势），对磁感应强度（磁通）的贡献很小。
E\ 铁芯磁饱和后，降低励磁电流和励磁电压都不能使铁芯恢复到未饱和状态吗？磁滞现象在断掉励磁电源后也存在吗？铁芯磁饱和存在暂时性饱和的说法吗？在正弦励磁电源作用下，当励磁电压或者励磁电流达到最大值时，才会达到铁芯磁饱和的门槛值，大多数情况下都电压电流都在这个门槛值之下，这个时候的铁芯磁饱和现象是怎样的？问题补充：在正弦励磁电源作用下，假设当励磁电压或者励磁电流达到最大值时，这个电源的最大值时刻导致了铁芯磁饱和。
但是峰值下电压电流都不会导致铁芯饱和，这整个过程中的铁芯磁饱和现象是怎样的？答：1、铁芯磁饱和后，降低励磁电流和励磁电压能使铁芯恢复到未饱和状态。
2、磁滞现象：磁性物质都有具有保留其磁性的倾向，B的变化总是滞后于H的变化的，这种现象称为磁滞（hysteresis）现象，在该材料中，磁场强度（H）和磁感应强度（B）之间的关系是非线性的。
电流互感器饱和问题知识讲解
电流互感器饱和引起的保护误动分析及试验方法近年来，广东省内多个发电厂出现过高压厂用变压器或起动-备用变压器在区外故障时或厂用大容量电动机起动时差动保护误动作的情况。
究其原因，除个别是因为整定值的问题外，大多数是因电流互感器特性不理想甚至饱和而导致的。
众所周知，设计规程中对电流互感器的选型有严格的规定，要求保护用的电流互感器在通过15倍甚至是20倍额定电流的情况下，误差不超过5%或10%，即不出现饱和。
而上面提及的出现差动保护误动的情况，无一例外地都选用了保护级的电流互感器。
经过对几个电厂的大容量电动机起动电流的核算，最大容量的电动机起动时电流大概是变压器额定电流的3～5倍，远达不到电流互感器额定电流的15倍。
那为什么差动保护还会因为电流互感器饱和而误动呢？下面就电流互感器的工作原理、工作特性对保护的影响及其检验方法进行探讨。
1电流互感器工作原理简述电流互感器的工作原理与变压器基本相同，因此可以使用变压器的等值电路分析电流互感器。
电流互感器的等值电路如图1所示[1]。
图1中，Z1为电流互感器原方漏抗，Z2为电流互感器副方漏抗，ZL为电流互感器二次回路的负载阻抗，其次侧的参量。
正常运行时，漏抗Z1和Z2很小，负载阻抗ZL也很小，而励磁阻抗Zm因为电流互感器铁心磁通不饱和而很大。
因此，可忽略励磁电流Im。
根据磁势平衡原理，原、副方电流成固定的比例关系为其中N1和N2分别为原、副方绕组匝数。
当铁心磁通密度增大至饱和时，励磁阻抗Zm会随着饱和的程度而大幅下降。
此时Im 已不可忽略，即I1与I2不再是线性的比例关系。
电流互感器饱和的原因有两种[2]：一是一次电流过大引起铁心磁通密度过大；二是二次负载（即ZL）过大，在同样的一次电流下，要求二次侧的感应电动势增大，也即要求铁心中的磁通密度增大，铁心因此而饱和。
原、副方绕组感应电动势有效值与磁通的关系为2确定电流互感器饱和点的方法要研究电流互感器的工作特性，确认其在保护外部故障通过大电流时是否会饱和而影响保护动作的正确性，可通过一些试验方法进行检测。
[疑问]铁芯饱和是由什么引起的？（不要认为简单）-电机与电器-中国电力研学论坛专...
![[疑问]铁芯饱和是由什么引起的？（不要认为简单）-电机与电器-中国电力研学论坛专...](https://img.taocdn.com/s3/m/f4ff37cf250c844769eae009581b6bd97f19bce7.png)
[疑问]铁芯饱和是由什么引起的？（不要认为简单）-电机与电器-中国电力研学论坛专...磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。
磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。
即当磁场强度H 足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms 保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M 并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。
电流互感器的饱和是指磁饱和.一般电流互感器中一次电流是有限定的,就是它的额定值,超过这个值就会出现磁保和,也就是过了所谓的膝点,此时一次电流的增加其磁通和二次电流并不线性增加,出现"削顶"(电流达到最大值前铁芯已饱和)并由此产生高次谐波,引起温度升高,深度饱和时甚至烧毁互感器.因此加大2次边负载,相当增加了2次电流,对应的1次电流也相应增大,到达一定值(如上所说的膝点)时,铁芯出现饱和.对于变压器来说,励磁电流产生磁通,而励磁电流由一次电流提供,而一次电流产生的条件是有个交变的电压加在一次绕组两端.对于设计好的变压器,如果在空载的情况下,无论电压多大,也只有很小的励磁电流,提高1次电流靠2次电流的增大.也有专门的变压器过磁饱和绕组使变压器铁心工作在特性曲线的拐点以上（较平缓部位）降低电源绕组电压的升降导致的磁通变化对二次线圈的影响，从而达到稳压的目的,即稳压变压器.铁心内的“磁畴”就像一片片的有边界的田地。
每块磁畴内有固定的磁场取向，表现磁性。
自然界的铁，由于磁畴分布杂乱无章，彼此之间难以形成共同的磁取向（谁也说服不了谁，行动不一致）对外没有磁性。
但若有磁场影响，磁畴就会取向变得一致，对外有磁性，这就是磁化。
磁化形成的新的极性和原来的磁化它的磁场相互作用，就加强了原先的磁场，这就是为什么有铁心的螺线管磁性大的原因。
铁芯饱和引起的电压互感器过电压机理分析
一
图２ １ ０ ｋ Ｖ 抗谐振型电压互感器的原理图 、 等效电路 图及 向量图 圈１ １ Ｏ ｋ Ｖ 电压互感器未装消谐 装量时电气原理圈
电力系统 中具有 许多铁 心 电感设备，例如 发 电机 、变 压器、 电流互感器 、消 弧线圈和并 联补偿 电抗器等 。这些设备大 都呈 非线性 ，它 和系统 的容 性负荷组成许多复杂 的振 荡回路 。 如果满足 一定条件，就有可能激发 持续时间较 长 的谐振 过电压 。谐振是一种稳态 现象，谐振 过 电压 的持 续时间可能很长 ，因此 ，这种 过 电 压一 旦发 生，往往造成较严重 的后 果。谐振过 电压 是电力系统 内部过 电压较为 典型的一种 ， 它包括线性 谐振 过电压 、参数谐振过 电压和铁 磁谐振过 电压。 在 正 常运 行条 件下 ， 正常 时 电压 互感 器 的励磁 阻抗 很大，电压互感器 的励磁 阻抗 、线 路及母线对 地容抗串联 回路 中一般感 抗要大于 容抗 ，电力网络对地阻抗呈容性 ，三相基本平 衡 ，中性 点０ 的位移 电压很 小 ，但在 某些扰 动 下 ，如单相 接地的发生和消失 ，因三相电压互 感器伏安特 性不一致或特性不好都会 导致 电压 互感器铁 心饱和 ，或因开关突然 的合 闸，或线 路 中发生 瞬间的弧光接地现象等 ，使 一或两相 的对 地电压升高 ，使其 电压 互感器铁心饱和 ， 于 是三相 电感值 有所不 同， 中性 点０ 出现 零序 电压 ，在 数值上等于 电源 中性 点和 电压互感器 中性 点的 电位差 。另外 ，若 出现电压互感器 的 励磁 阻抗 和线路及母线对地容 抗相 等，将引起
Ｉ ． ． 皇王研震…………………………．
铁 芯饱 和 引起 的 电压 互感 器 过 电压机 理 分 析
国 网济宁供 电公 司 尚 鹏 任坤龙 张西鲁 王一飞
CT饱和对变压器差动保护的影响
CT饱和对变压器差动保护的影响CT饱和对变压器差动保护的影响一、故障现象自2005年5月沙站变电站改造投运以来，因10kV线路故障速断跳闸引起的主变差动保护动作多次发生，两年来因线路故障引起的主变差动保护动作达十几次，检修工区组织人员多次查找与分析，始终没有得到有效的解决，使检修人员承受着较大的精神压力、经济损失和繁重的工作量。
二、故障检修1、该站差动继电器继电器DZS-233 板前接线采用许昌继电器厂生产的DCD—4型产品。
2、故障发生后我们对差动保护装置进行了全面检查。
⑴对差动继电器进行了校验，并将正常运行的继电器进行了更换，检验合格。
⑵检查差动保护整定值，与定值通知单的数据相符。
⑶检查差动保护二次回路接线正确，二次回路绝缘符合规程要求。
⑷测量相位角与差流均正确。
⑸测量电流互感器的变化，变流比符合通知单要求。
⑹差动保护传动试验，差动继电器动作正确,信号继电器掉牌正确，保护出口继电器动作正确，保护装置无误动或拒动现象。
以上各项目检查全部合格，说明差动保护装置及二次回路接线良好，未有故障。
三、综合分析根据以上常规的故障查找方法，均未查出明显的问题，因此我们查阅了继电保护丛书以及继电保护装置及二次回路故障检修书籍等。
我们认为：既然差动保护装置各项检查都合格，那么，只能对差动CT 作进一步分析，看CT是否有问题。
但从历史统计数据来看，差动保护从未因CT引起过误动，所以没有引起足够重视。
但从故障性质进行分析，都是因为10kV线路速断动作引起的误动。
也就说明短路电流较大时，造成CT铁芯饱和，产生二次不平衡电流。
因此，我们又查阅了关于电流互感器的反事故措施，要求表明：⑴要适度增大主变电流互感器变比，以减小电流互感器大电流时的饱和度。
⑵改善互感器特性，使用差动继电器专用（D级）电流互感器，其伏安特性试验，要求电流互感器在二次绕组中加入电流为1A时，二次绕组端电压为120V以上，随着电流的增大，二次绕组端电压逐步上升，不迅速饱和。
电压互感器高压熔断器熔断原理分析
电压互感器高压熔断器熔断原理分析摘要：电力系统中重要的测量和保护设备是电压互感器（PT），电压互感器和主电路需要高压熔断器进行保护。
高压熔断器以其结构简单、维护方便等优点被广泛应用于电力系统中。
在不接地的电力系统中，当容性电流较大时，电压互感器的高压熔断器很可能熔断，影响电费计费和保护效能，造成资源的浪费，也使设备的安全稳定运行受到很大的影响。
本文立足于对电压互感器高压熔断器熔断原理分析，希望对今后在电力系统中提供理论参考。
关键词:电压互感器高压熔断器原理高压熔断器是电气系统中最简单的保护装置，它的重要功能是保护电气设备免受过载和短路的影响。
不同类型的高压熔断器是根据安装的要求和用途确定的。
我们常用的熔断器是A型熔断器，一些特殊设备需要特殊的高压熔断器。
高压熔断器主要保护高压输电线路、电压互感器等设备免于过载和短路。
1.相关概念1.1电压互感器电压互感器(PT) 是一种转换电压的仪器。
电压互感器与变压器类似，但变压器变换电压主要是为了更方便地输送电力，所以变压器容量大，一般计算单位以kVA为单位；电压互感器变换电压主要用于测量仪表和继电保护电源装置的，主要功能是测量电压、电能、线路功率和保护线路中的贵重设备、电动机和变压器。
可以看出，电压互感器的容量很小，一般在几伏安，几十伏安，不会超过一千伏安。
1.2高压熔断器高压容电器连接到电路中，当电流超过规定的时间和额定值时，熔断器保护装置使电路断开，它是一种热能响应装置。
熔断器中使用高强度熔断易熔合金或具有小截面积的良导体构成。
高压熔断器是线路中最弱的一部分，这样能够保护线束和其它设备，当线路系统中发生短路或者严重过载的时候，段容器的熔片或熔丝就会很快熔断，从而起到对电路和电器设备进行保护的作用[1]。
2.高压熔断器的工作原理高压熔断器串联在电路中，它是故障电流或过载电流的保护元件，当异常电流通过熔断器的保护区域时，熔断器就会出现发热，熔化，接着汽化，最后形成电弧。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
全方位解析铁芯饱和
在变压器、电感器等中，什么是铁芯的饱和状态？为了方便大家的理解简单一点来说：就是假定把铁芯通上一个单位的电流，那么相对应产生的磁场强度就是1；当电流增加到2个单位的时候，磁场强度就变为2.3左右；电流是5的时候，磁场强度就是7；但是当电流为6的时候，磁场强度仍然是7；或者继续增加电流都还是7的时候，就说明铁芯已达到饱和。
（当然在饱和状态上增加电流是很危险，以上是帮助读者简单的理解而已，在没有任何防御的情况下，千万不要轻易的尝试。
）也可通过测量方法，把检测电阻串联在回路里，测量它的波形，如果波形在斜率上升的时出现转折，那么就基本可以判断为饱和了。
一般情况下，我们平时在做变压器，电感器中我们一般会尽量的利用铁芯导磁率高的特点，不断的提高效率，但是由于铁芯本身的限制，通过的磁通量不会无限增大，因此而达到饱和状态。
而铁芯达到饱和，磁通量基本不会有变化。
卷绕在铁芯上的线圈，会失去电感或电抗，此时线圈总的电阻趋向零，即使线圈两端的电压不高，也会产生大电流，增加铜耗，甚至会使线圈会烧毁，因此给电路的运行带来负面影响。
接下来我们一般比较关心，如何防止铁芯达到饱和状态，或者在饱和状态中退到不饱和状态呢？防止饱和可以首先在铁芯选料时就开始着手，根据所需选择高饱和磁通密度的材料，对于南海矽钢铁芯制造有限公司而言，我们一般采用进口冷轧取向硅钢片。
当然不排除饱和磁通密度比硅钢片更好的材料，但它们一般价格昂贵，除非特殊要求否则很少用到。
其次，注意铁芯制造时的质量，提高制作上的工艺技巧，改良铁芯的磁化曲线。
也可根据需求以及合理的情况下增加铁芯的截面积；或在设计时，开一个小气隙，南海矽钢铁芯根据客户的广大需求大量生产气隙铁芯，具体可参考“开气隙铁芯——何陋之有”一文。
相信可方便您的理解。
最后，也可降低励磁电流和励磁电压使铁芯恢复到未饱和状态。
（为利用电磁感应原理工作的电气等设备提供工作磁场叫励磁）。
或者断掉励磁电源，使材料磁性得到恢复。
当然，任何事情总有两面性，在无穷的科学世界中尤其如此。
磁饱和是一种磁性材料的物理特性，上面讲到它带来的消极影响，但是它还有积极的一面。
比如磁饱和稳压器，它利用铁心的磁饱和特性来达到稳定电压的目的，它是由稳压二极管构成的稳压电路，因为稳压二极管工作在反向击穿状态时，其两端的电压是基本不变的。
又如饱和电抗器的运用，它是一种饱和度可控的铁芯电抗器，它的电感是一条直线，不会随着电流的变化而变化，而非饱和的电抗器，它的电感随电流的增加时是呈曲线的。
以上是我对铁芯饱和的形成、特征、解决方法以及其的有效利用等方面的浅见，学识有限。
如需更专业的帮助，可来图来电与我司取得联系，我们会为您提供最好的方案。
南海矽钢铁芯制造有限公司Abby原创，如需转载引用请注明出处，谢谢您的合作！。