变压器励磁涌流产生机理及抑制措施
变压器励磁涌流产生机理及抑制措施
变压器励磁涌流产生机理及抑制措施作者：杨祺金来源：《科技与创新》2015年第01期在地铁、轻轨的牵引供电系统等各个不同的电压等级系统中，变压器起着重要的作用。
多年来，变压器的应用效果总体不错。
但由于励磁涌流对变压器保护产生干扰的处理不当问题很多，由此造成的事故和损失也是不容乐观的。
1;;励磁涌流的产生变压器的励磁电压是影响励磁涌流产生的主要原因，系统电压发生变化促使励磁电压改变，进而产生励磁涌流。
根据变压器在不同运行情况下产生的励磁涌流程度，可将其分为以下三种励磁涌流。
1.1;;励磁起始涌流励磁起始涌流是一种瞬态性的涌流现象，它产生于变压器投入的开始瞬间。
当变压器运行停止后，变压器铁心中的磁通会随着磁滞特性环降回到某一范围的剩磁值，其磁通并不会随着系统电压的切除和励磁电流的下降而变为0.;变压器励磁电流和磁通波形（无瞬态励磁）如图1所示，φR为变压器在前一次断电时假定的剩磁值。
当变压器再次被接通时，如果其产生磁通的波形恰好经过φR，那么该磁通将持续之前的磁通波形平滑向下。
在这种情况下，运行的变压不会产生励磁涌流现象。
如果再一次接通的变压器的磁通值恰好与磁通波形的最大负值相吻合，那么当剩磁值φR 为正时，由变压器建立成的磁通波形开始是剩磁值φR，而不是由剩磁值最大值（φRmax）起始的。
变压器励磁电流和磁通波形（有瞬态励磁）如图2所示，其形成的就为φt曲线。
在这种运行模式下，变压器将会在其形成的励磁涌流的影响下发生影响很大的瞬态冲击情况，这一过程被称为瞬态励磁现象。
其实，在实际工作过程中，图1所示的励磁过程几乎不太可能，其主要原因在于断路器投入时间的特点，即无法控制性。
图3所示为变压器的经典励磁电流波形图，从该图中不难看出，它的波形是先在最初的几周里快速衰减，然后速度趋于缓慢。
波形的衰减速度和时间常数，即（L/R）的值是有关联的——电源系统时间常数值与衰减速度成反比，时间常数越高，其速度就越慢。
由此便可解释与变压器邻近的电源等电阻值较小器件或容量相对较大（即电感值较大）的器件，其励磁涌流的衰减为何较缓慢了。
变压器励磁涌流的分析及抑制方法探讨
变压器励磁涌流的分析及抑制方法探讨摘要：变压器励磁涌流一定程度上影响电力系统的安全运行及电力设备的正常工作。
如不对变压器励磁涌流进行必要的控制，可引发电网电压异变、谐波污染、保护误动等情况。
本文对变压器励磁涌流进行了简要分析，并总结探讨了抑制此现象的具体方法。
关键词：变压器；励磁涌流；抑制方法前言：电力系统是由发电机、变压器、输电线路和用户组成的生产、输送、分配和消耗电能的统-整体。
变压器是电力系统中重要的设备，它的安全性和稳定性对整个电力系统的运行十分重要。
变压器正常运行时，变压器的励磁电流很小，通常只有其额定电流的3%~8%，大型变压器甚至不到1%。
但当变压器空载投人电网时由于变压器铁心磁通的饱和以及铁心材料的非线性特征，会产生很大的励磁涌流，可能对电网的安全稳定运行造成危害。
因此，分析变压器空载合闸对电力系统具有重要意义。
1变压器励磁涌流1.1变压器励磁涌流概述变压器励磁涌流是一种谐波，在合闸给变压器充电时，电流表的摆针会波动很大，而后马上会恢复到正常的电流值，电流表的波动证明存在一定的电流产生的冲击所造成的，这个冲击电流被定义为励磁涌流。
变压器励磁涌流的产生由于时间比较短，对变压器本身并不能造成危险，但如果合闸充电次数的增多，由于大电流对线圈绕组的多次冲击，容易使对绕组间产生机械力的作用，固定在变压器上面的其它保护电元件就会产生松动，一旦产生误动作，就造成变压器的损毁和操作人员的伤害，因此对变压器励磁涌流必须进行抑制。
1.2变压器励磁涌流的特点在涌流中存在很大数量的高次谐波，主要是二次和三次谐波，所以在电流曲线上励磁涌流体现出来的是凸型波形。
变压器的励磁涌流的大小与变压器内的铁芯饱和度有着直接的关系，铁芯的饱和度越大，励磁涌流维持的时间就越短，具体表现为：合闸时，励磁涌流很大，但马上又恢复正常，但铁芯的饱和度不可能达到100%，因此变压器都会出现励磁涌流，只是产生的大小不同。
同时变压器越大，电磁涌流就越大。
变压器励磁涌流产生机理及抑制措施
变压器励磁涌流产生机理及抑制措施变压器是电力系统中不可或缺的电气设备，用于提高或降低交流电压。
然而，在变压器的日常运行中，会产生一种特殊的电流——励磁涌流。
励磁涌流的产生原因、影响及抑制措施，一直是电气领域研究的焦点问题之一。
一、变压器励磁涌流的产生机理变压器励磁涌流是由于变压器在没有负载的情况下，一侧电源给定电压后，产生的瞬时电流波动引起的。
其产生的原因主要有两个方面。
1. 变压器自身磁化特性变压器是由铁芯、线圈等部件组成的，当交流电源施加在一侧线圈上时，铁芯上会产生一个磁通量，使得另一侧线圈中也会产生一定的电势。
在低频条件下，变压器的铁芯上的磁场在每个电源周期内都会发生磁化与去磁化过程，即由于铁芯饱和，磁通量无法瞬间变化，从而在每个周期内形成一个磁滞回线。
当电源供给的电压陡然由0V变化到正常值时，铁芯中的磁场并不会即刻达到稳态，从而导致瞬间电流的波动，造成产生励磁涌流。
2. 电源特性影响电源的内阻、电源的输出电压质量均会影响励磁涌流的产生。
电源内阻较大时，输出电压下降幅度较大，对于变压器来说，电流的波动幅度会更大。
同时，电源产生电压的质量也会影响励磁涌流，例如，电源输出电压存在10%、20%的谐波成分时，变压器励磁涌流的幅值会更大。
二、励磁涌流的影响变压器励磁涌流产生后，将会对变压器和电力系统的安全及稳定性产生影响。
1. 变压器内部温度升高励磁涌流的产生将会引起变压器内部电阻损耗增加，从而导致变压器温度升高。
严重情况下，会导致变压器绝缘材料老化、泄漏及烧毁等事故发生。
2. 电力系统不稳定励磁涌流的存在会造成系统电压波动，电力系统的稳定性得不到保障，从而会降低其工作效率，甚至带来负面的经济损失。
三、励磁涌流的抑制措施为了避免励磁涌流带来的安全隐患及电力系统的不稳定性，有一些抑制措施可以采取。
1. 增加阻抗变压器防励磁涌流的一种常用方法是在变压器的一侧或两侧增加阻抗，这样可以限制励磁涌流的幅值并且控制其衰减时间。
变压器励磁涌流的原因分析及抑制
变压器励磁涌流的原因分析及抑制发布时间：2023-03-06T03:33:57.824Z 来源：《中国电业与能源》2022年20期作者：官自伟，郭加富，李吉平，秦浩倨，官维岗，苏倩[导读] 变压器空载合闸送电时会产生很高的励磁涌流官自伟，郭加富，李吉平，秦浩倨，官维岗，苏倩云南铝业股份有限公司，主任工程师，650502摘要：变压器空载合闸送电时会产生很高的励磁涌流，严重影响电力系统稳定运行及可能导致保护误动甚至变压器损坏。
因此，抑制、消除励磁涌流对变压器影响是非常必要的。
本文主要从针对防止保护误动的二次谐波制动及利用剩磁与偏磁相互作用的原理，控制磁路不饱和从而达到抑制和消除励磁涌流，确保变压器投运安全可靠。
[关键词]励磁涌流磁路饱和剩磁偏磁二次谐波变压器空载合闸送电时，在一定的条件下将产生5—8倍额定电流的励磁涌流。
励磁涌流对电力稳定运行产生危害非常大，由其引发的电网电压骤降、谐波污染、操作过电压、保护误动及合闸瞬间对变压器绕组的冲击等。
一直是人们极为关注的问题。
但是由于涌流形式的多变性，因此，对于彻底抑制、消除变压器励磁涌流还缺乏行之有效的办法。
目前主要有针对防止保护吴动的二次谐波制动及利用剩磁与偏磁相互作用的原理，控制磁路不饱和从而达到抑制和消除励磁涌流，从而有效保证变压器安全运行。
一、变压器励磁涌流的产生二、利用二次谐波闭锁差动保护防止保护误动作变压器空载合闸时，励磁涌流流入差动保护回路形成差流，往往会引起差动保护误动。
在励磁涌流的波形中含有大量高次谐波和非周期分量，高次谐波电流以二次谐波为最大。
二次谐波电流是变压器励磁涌流最明显的特征，因为在其它工况下很少有偶次谐波发生。
针对励磁涌流的这种特性，有针对的在变压器差动保护设有二次谐波闭锁，以防止差动保扩误动。
目前二次谐波闭锁判据主要采用以下方式: 1、三相闭锁:即三相电流中任意有一相电流中的二次谐波与基波的比值大于整定定值就闭锁三相差动保护。
励磁涌流产生的原因及应对策略(通用版)
( 安全技术 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改励磁涌流产生的原因及应对策略(通用版)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakes励磁涌流产生的原因及应对策略(通用版)随着经济的发展，电业因其无污染等特点被广泛应用到社会的各方面，变压器作为交流电力系统重要的电气设备，其正常运行直接关系着人民生命财产的安全。
本文从变压器励磁涌流释义开始、随后就变压器励磁涌流产生原因进行了分析研究，最后就变压器励磁涌流的应对策略提出了很好的意见。
变压器的励磁电流是只流入变压器接通电源一侧绕组的，对纵差保护回路来说，励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路电流。
因此，它必然给纵差保护的正确工作带来影响。
下面笔者结合工作实际谈一下励磁涌流产生的原理及应对策略。
变压器励磁涌流释义1.1励磁涌流的定义变压器是一种依据电磁感应原理制造而成的静止元件，是交流输电系统中用于电压变换的重要电气设备。
当合上断路器给变压器充电时，有时候，能够观察到变压器电流表的指针有很大摆动，随后，很快又返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常就被称为励磁涌流。
1.2变压器励磁涌流的特点1.2.1涌流含有数值很大的高次谐波分量(主要是二次和三次谐波)，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。
1.2.2励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。
因此，在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢，经0.5～1s后其值不超过(0.25～0.5)In。
1.2.3一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。
变压器励磁涌流的原因
变压器励磁涌流的原因、特点和消除措施来源1 励滋涌流对变压器切除外部故障后进行空载合闸，电压突然恢复的过程中，变压器可能产生很大的冲击电流，其数值可达额定电流的6～8倍，将这个电流称之为励磁涌流。
产生励磁涌流的原因是变压器铁芯的严重饱和和励磁阻抗的大幅度降低。
2 励磁涌流的特点励磁涌流数值很大，可达额定电流的6～8倍。
励磁涌流中含有大量的直流分量及高次谐波分量，其波形偏向时间轴一侧。
励磁涌流具有衰减特性，开始部分衰减得很快，一般经过0.5～1s后，其值通常不超过0.25～0.5倍的额定电流，对于大容量变压器，其全部衰减时间可能达到几十秒。
3 消除励磁涌流影响所采取的补偿措施励磁涌流的产生会对变压器的差动保护造成误动作，从而使变压器空载合闸无法进行，为了消除励磁涌流对保护的影响，一般可以采用接入速饱和变流器的补偿措施。
3.1 接入速饱和变流器接入速饱和变流器阻止励磁涌流传递到差动继电器中，如图1。
当励磁涌流进入差动回路时，由于速饱和变流器的铁芯具有极易饱和的特性，其中很大的非周期分量使速饱和变流器的铁芯迅速严重饱和，励磁阻抗锐减，使得励磁涌流中几乎全部非周期分量及部分周期分量电流从速饱和变流器的一次侧绕组通过，变换到二次侧绕组的电流就很小，差动保护就不会动作。
只要合理调节速饱和变流器一二次侧绕组匝数，就可以更好的消除励磁涌流对差动保护的影响。
图1 接入速饱和变流器3.2 差动保护速饱和变流器贵州省印江县供电局甘金桥水电站，差动保护速饱和变流器一次侧由差动线圈（工作线圈）、平衡线圈组成。
由差动保护速饱和变流器的原理得出，只要合理调节差动线圈和平衡线圈，就可以消除励磁涌流对差动保护的影响。
差动线圈的具体整定是：差动线圈在5、6、8、10、13、20匝处有抽头，差动继电器相应动作电流值可整定为12、10、7.5、6、4.6、3A。
通过以上对变压器励磁涌流产生的特点及其对差动保护的影响，以及如何消除励磁涌流对差动保护的影响进行了分析，在检查中发现速饱和变流器中的差动线圈在20匝处，这样继电器的动作电流就为3A，保护时限为0s，而变压器实际中要产生4.56A励磁涌流，要在0.5～1s后才开始衰减，显然差动保护整定电流不能躲过励磁涌流的影响而造成断路器跳闸。
变压器励磁涌流产生机理及抑制措施
变压器励磁涌流产生机理及抑制措施1、变压器励磁涌流及特点变压器是一种依据电磁感应原理制造而成的静止元件，是交流输电系统中用于电压变换的重要电气设备。
当合上断路器给变压器充电时，有时候，能够观察到变压器电流表的指针有很大摆动，随后，很快又返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常就被称为励磁涌流。
总的来说，变压器励磁涌流有以下几个特点：第一，波形呈现尖顶形状，表明其中含有相当成分的非周期分量和高次谐波分量，其中高次谐波以二次和三次为主，并且，随着时间推移，某一相二次谐波含量可能超过基波分量的一半以上。
第二，励磁涌流幅值与变压器空载投入的电压初相角直接相关。
对于单相变压器来说，当电压过零点投入时，励磁涌流幅值最大。
由于三相变压器各相间有120度相位差，所以涌流也不尽相同。
第三，在最初几个波形中，涌流将出现间断角。
第四，涌流衰减的时间常数与变压器阻抗、容量和铁心材料等都相关。
2、励磁涌流产生机理变压器励磁涌流是由变压器铁心饱和引起的。
在铁心不饱和时，铁心磁化曲线的斜率很大，励磁电流近似为零；一旦铁心出现饱和，磁化曲线斜率变小，电流随着磁通线性增长，最终演变为励磁涌流。
下面以单相变压器空载合闸为例分析励磁涌流产生机理。
设变压器在时间t=0时合闸，则施加于变压器上的电压为：（1）又，变压器电压与磁通间的关系为：（2）故：（3）式（3）中第一式为稳态磁通，后两式为暂态磁通，为铁心剩磁，与合闸时刻的电压相关。
计及成本和工艺，现代常用的电力变压器饱和磁通一般设为1.15～1.4，而变压器运行电压一般不应超过额定电压的10%。
因此，变压器稳态正常运行时，磁通不会超过饱和磁通，铁心也不会饱和。
但在暂态过程中，如变压器空载合闸时，由于剩磁的作用，运行磁通就有可能大于饱和磁通，从而造成变压器饱和。
例如，最严重的是电压过零时刻，合闸，假若此时铁心的剩磁，非周期磁通为经过半个周期后，磁通达到，将远大于饱和磁通，造成变压器严重饱和。
高阻抗变压器励磁涌流的产生
高阻抗变压器励磁涌流的产生
高阻抗变压器在空载合闸时，可能会产生较大的励磁涌流，导致保护装置的误动作，严重时影响电力系统的稳定运行。
下面将从以下几个方面具体分析高阻抗变压器励磁涌流的产生。
一、励磁涌流的产生
高阻抗变压器在正常运行时的阻抗较高，用于限制短路电流，但在铁芯饱和时，高阻抗特性会加剧励磁涌流的产生。
二、励磁涌流的特性
励磁涌流的数值很大，通常达到额定电流的6～8倍。
由于涌流通过饱和的铁芯时产生的非线性效应导致其含有明显的高次谐波；由于电流在铁芯未饱和时急剧下降导致了励磁涌流的波形出现间断角。
三、励磁涌流的影响
励磁涌流的大电流值和谐波含量可能导致继电保护装置误判为内部故障或短路，从而引发误动作。
因而，为了防止误动作，可能需要调整保护定值，如降低差动保护的灵敏度或采用二次谐波制动原理构成的保护，但这可能牺牲部分保护性能。
四、励磁涌流的防范措施
采用带有速饱和变流器的差动继电器、二次谐波制动原理或模糊识别闭锁原理构成的保护策略，可以有效避免励磁涌流导致的误动作。
另外，通过改良变压器内部结构，如选择合适的铁芯材料、降低磁通密度的工作点、增加铁芯面积等，也可以降低励磁涌流的产生及其影响。
时间有限，今天就到这里。
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变压器励磁涌流产生机理及抑制措施
1、变压器励磁涌流及特点
变压器是一种依据电磁感应原理制造而成的静止元件，是交流输电系统中用于电压变换的重要电气设备。
当合上断路器给变压器充电时，有时候，能够观察到变压器电流表的指针有很大摆动，随后，很快又返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常就被称为励磁涌流。
总的来说，变压器励磁涌流有以下几个特点：第一，波形呈现尖顶形状，表明其中含有相当成分的非周期分量和高次谐波分量，其中高次谐波以二次和三次为主，并且，随着时间推移，某一相二次谐波含量可能超过基波分量的一半以上。
第二，励磁涌流幅值与变压器空载投入的电压初相角直接相关。
对于单相变压器来说，当电压过零点投入时，励磁涌流幅值最大。
由于三相变压器各相间有120度相位差，所以涌流也不尽相同。
第三，在最初几个波形中，涌流将出现间断角。
第四，涌流衰减的时间常数与变压器阻抗、容量和铁心材料等都相关。
2、励磁涌流产生机理
变压器励磁涌流是由变压器铁心饱和引起的。
在铁心不饱和时，铁心磁化曲线的斜率很大，励磁电流近似为零；一旦铁心出现饱和，磁化曲线斜率变小，电流随着磁通线性增长，最终演变为励磁涌流。
下面以单相变压器空载合闸为例分析励磁涌流产生机理。
设变压器在时间
t=0时合闸，则施加于变压器上的电压为：
（1）
又，变压器电压与磁通间的关系为：（2）
故：（3）
式（3）中第一式为稳态磁通，后两式为暂态磁通，为铁心剩磁，与合闸时刻的电压相关。
计及成本和工艺，现代常用的电力变压器饱和磁通一般设为1.15～1.4，而变压器运行电压一般不应超过额定电压的10%。
因此，变压器稳态正常运行时，磁通不会超过饱和磁通，铁心也不会饱和。
但在暂态过程中，如变压器空载合闸时，由于剩磁的作用，运行磁通就有可能大于饱和磁通，从而造成变压器饱和。
例如，最严重的是电压过零时刻，合闸，假若此时铁心的剩磁，非周期磁通为经过半个周期后，磁通达到，将远大于饱和磁通，造成变压器严重饱和。
3、抑制措施
对于现场中常用的三相电力变压器，防止变压器励磁涌流引起差动保护的措施主要有以下几类。
3.1 采用速饱和中间变流器
差动保护按照躲开最大不平衡电流进行整定时，带速饱和原理的差动保护能够减少非周期分量造成的保护误动，如BCH-2型就是一种增强型速饱和中间变流器的差动保护。
这种差动保护的核心部分是带短路线圈的饱和中间变流器和差动电流继电器。
短路线圈的存在使得在具有非周期分量电流时继电器的动作电流大为增加，从而提高了躲避励磁涌流和外部短路时暂态不平衡电流的性能。
采用BCH-2型差动保护要注意短路线圈匝数的确定匝数愈多躲避涌流的性能愈好，但内部短路时继电器的动作延时就长。
对中小型变压器，由于励磁涌流倍数大，内部故障时非周期分量衰减快，对保护动作要求又较低，一般选较大的匝数，而对大型变压器，内部涌流倍数小，非周期分量衰减慢，又要求保护动作快，则应
选较小的匝数。
最后选用的抽头是否合适，应经变压器空投试验来确定。
同时，灵敏度检验应按内部短路时最小短路电流来进行。
如不满足要求，则应选带制动特性的差动保护。
与BCH-2型原理相同的还有DCD-2型差动继电器构成的差动保护。
总的来说，带速饱和原理的纵差保护由于动作电流大，灵敏度低，并且在变压器内部故障时，会由于非周期分量的存在而延迟动作，已逐步被淘汰。
3.2 二次谐波制动
依照励磁涌流中含有二次谐波的特点，设计了二次谐波制动的方法，一旦保护检测到差流中含有的二次谐波大于保护整定值，就闭锁保护继电器，防止励磁涌流引起保护动作。
二次谐波制动的动作判据可写为：（4）
其中，和分别为差流中的基波和二次谐波分量的幅值，为二次谐波制动比。
现场应用时，根据运行经验和空载合闸试验，一般按照躲过各种励磁涌流下，最小的二次谐波含量整定。
一般而言，二次谐波制动比可设为（15%，20%）。
二次谐波制动的差动保护原理简单，调试简便，灵敏度高，在当前变压器纵差保护中应用广泛。
但是，在安装有静止无功补偿装置等电容分量比较大的系统，故障暂态电流中也有较大的二次谐波含量，致使差动保护动作速度受到影响。
若空载合闸前变压器已经存在故障，合闸后故障相为故障电流，非故障相为励磁涌流，采用三相或门制动的方案时，差动保护必将被闭锁。
由于励磁涌流衰减很慢，保护的动作时间可能会长达数百毫秒。
这也是二次谐波制动方法的主要缺点。
3.3 间断角鉴别的方法
前面提到，在最初几个波形中，涌流将出现间断角。
而变压器内部故障时流入差动继电器的稳态差电流是正弦波，不会出现间断角。
间断角鉴别的方法就是利用这个特征鉴别励磁涌流和故障电流，即通过检测差电流波形是否存在间断角，当间断角大于整定值时将差动保护闭锁。
间断角制动的保护整定值一般设为65°。
对于Y/d接线方式的三相变压器，非对称涌流的间断角比较大，间断角闭锁元件能够可靠的动作，并且裕量充足；而对称性涌流的间断角会小于65°。
进一步减小整定值并不是好的方法，因为整定值太小会影响内部故障时的灵敏度和动作速度。
由于对称性涌流的波宽等于120°，而故障电流（正弦波）的波宽为180°，因此在间断角判据的基础上再增加一个反应波宽的辅助判据，在波宽大于140°（有20°的裕量）时也将差动保护闭锁。
间断角原理由于采用按相闭锁的方法，在变压器合闸于内部故障时，能够快速动作。
这一点是比二次谐波制动（三相或门制动）方法优越的地方。
对于大型变压器，可以同时采用两种原理的纵差动保护，能够起到优势互补，加快内部故障的动作速度，不失为一种好的配置方案。