变压器励磁涌流原理
变压器励磁涌流分析
现有的励磁涌流的识别方法
（一）基于二次谐波的识别方法
1.二次谐波制动原理，用二次谐波幅值和基波幅值的比值和 设定好的定值进行比较。
2.二次谐波衰减原理
（二）基于波形特征的识别方法
1.间断角原理，通过检测涌流波形中间断角的大小来识别励 磁涌流
2.波形对称原理，利用差电流导数波形的前半波和后半波进 行对称比较来判断是否发生励磁涌流。若不对称则为励磁涌流。
signals 2
6 Multimeter
450 MVA 500 -230 kV Three -Phab
C
c
A B C Three -Phase Fault
Continuous powergui
signals 3 signals 4 signals 5 signals 6 signals 7
不考虑剩磁时励磁涌流仿真结果(α=0)
磁通变化规律
励磁电流变化规律
不考虑剩磁时励磁涌流仿真结果(α=pi/2)
磁通变化规律
励磁电流变化规律
励磁涌流间断性尖顶波谐波分析结果
励磁涌流电流所具有的特征
1. 励磁涌流的幅值大
2.任何情况下空载投入变压器，至少两相出现励磁涌流
3.含有很大的非周期分量，饱和越严重，非周期分量越大
（五）差有功法
变压器正常运行时，消耗的有功极小，当发生励磁涌流时， 由于变压器存储磁能，第一周期消耗的有功较大，第二周期则 消耗的较小。但是，当发生内部短路造成绝缘击穿时，变压器 则消耗很大的有功，不会出现差有功，据此即可判断是否发生 励磁涌流。
现有的励磁涌流的识别方法
（六）基于智能理论的判别方法
变压器最严重的磁过饱和情况
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变压器励磁涌流产生机理及抑制措施探讨 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。
变压器产生励磁涌流的原因
变压器产生励磁涌流的原因1. 你知道吗，变压器产生励磁涌流的一个原因就是铁芯的饱和呀！就好比一个人吃撑了，再也吃不下更多东西一样，铁芯饱和了就会导致电流一下子涌出来。
比如说，家里的电器突然都打开，变压器就可能出现这种情况呢！2. 嘿，变压器产生励磁涌流还可能是因为合闸瞬间的电压突变呀！这就好像你跑步的时候突然被人推了一把，速度一下子就变快了。
像工厂里机器启动的瞬间，不就可能引发这样的情况嘛！3. 哇哦，绕组的电感也会让变压器产生励磁涌流呢！这就好像是道路上的一个弯道，会让车流的速度和方向发生变化。
比如大型电机启动时，不就类似这种情况嘛！4. 哎呀呀，变压器的剩磁也能引起励磁涌流呀！这就跟你心里一直记着一件事一样，会产生影响呢。
像有时候停电后再来电，就可能出现这样的问题哟！5. 嘿呀，合闸角也对励磁涌流有影响呢！这不就跟你进门的时机一样嘛，如果时机不对，可能就会有不一样的结果。
就像在特定的时刻合闸，就可能导致励磁涌流增大呢！6. 哇，变压器的铁芯材质也有关系哦！这就好像不同材质的锅，做饭的效果不一样。
比如铁芯材质不太好的变压器，就更容易出现励磁涌流啦！7. 你想想看，变压器的匝数也能让它产生励磁涌流呀！就像一群人排队，人数不一样效果也不同。
匝数不合理的时候，可不就容易有这个问题嘛！8. 哎呀，系统的阻抗也会影响变压器的励磁涌流呢！这就好像路上的阻碍，会改变车流的情况。
当系统阻抗小的时候，励磁涌流可能就会比较大呢！9. 嘿，变压器自身的特性也能导致励磁涌流呢！就如同每个人都有自己的脾气一样。
有些变压器就是容易出现这种情况呀！10. 哇塞，外部的干扰因素也会让变压器产生励磁涌流呢！这就好比平静的水面被扔了一块石头，会泛起涟漪。
像附近有大的电磁干扰时，不就可能这样嘛！我觉得啊，了解这些原因对于我们更好地使用和维护变压器真是太重要啦！。
电力变压器的励磁涌流判据
1.电流波形特征识别法
1.1二次谐波制动原理
二次谐波制动法是计算差流中的二次谐波分量，若其值较大则判定为涌流，常用的判别式为：
式中：Id2和
二次谐波制动原理简单明了，有多年的运行经验，目前国内外实际投入运行的微机变压器保护大都采用该原理。但是，采用二次谐波制动原理的变压器保护，面临着以下几个问题：
差动保护一直是电力变压器的主保护，其理论根据是基尔霍夫电流定律，对于纯电路设备，差动保护无懈可击。但是，对于变压器而言，由于内部磁路的联系，本质上不再满足基尔霍夫电流定律，变压器励磁电流成了差动保护不平衡电流的一种来源。大型电力变压器正常运行时的励磁电流通常低于额定电流的1%，所以适当设定差动保护动作值仍可准确区分变压器内部故障与外部故障。但是，电力变压器运行条件复杂，过励磁时励磁电流可达额定电流的水平，空载合闸或者变压器外部短路被突然切除而端电压突然恢复时，暂态励磁电流（即励磁涌流）的大小有时可与短路电流相比拟。这样大的不平衡电流必然导致差动保护误动，为此，变压器差动保护的主要矛盾一直集中在准确鉴别励磁涌流和内部故障电流上。
为消除剩磁不确定性的影响，采用ψ-id曲线斜率dψ/did，区分励磁涌流和内部故障电流，如图1所示。变压器正常运行于未饱和时，数值较大且为一常数；铁心饱和时，数值较小；发生励磁涌流时，铁心交替饱和，将在大值与小值间周期变化；而内部故障时，数值较小且为常数
变压器励磁涌流及其继电保护解决方法
些 Ｄｎｇｇｅ 。 ｈ ｊ ｉ ｃｎｙ ｉｎ ｕ ａ 。 ｈｇ ｚ ｇａ ｑｎ ｕｄ
变压器 励磁涌流及其继 电保护解 决方法
史栋媛
（ 江苏省常州供电公司， 江苏 常州 ２ ３ ０ ） １０ ０ 摘
方法 。
要： 阐述 了变 压器形成励磁涌流的原 因， 分析 了励磁涌流 的原理， 介绍 了励磁涌流 的特 点及可能造成 的影响， 并给 出了励磁涌流 的解 决
（） ３ 三相 励磁 涌流 中 有一 相或 两相 二 次谐波 含 量 比较 小 ， 至 但
少有 一 相 比较大 。
（） ４ 励磁 涌 流 波 形仍 然 间 断 ， 间 断角 明 显减 小 ， 其 以对 称 但 尤
性 涌流 的 间断 角最 小 。 变压 器励 磁 涌流 的危 害主 要 有［３ ２］ －： （） １励磁 涌流 可能 引 发变 压器 保护 装 置误 动作 ， 变 压器 的 投 使
ｕ Ｕ ｃ ｓ ｔｔ
３ 励磁 涌流 的解 决 方 法
Ⅱ
由 电压 与 磁通 的关 系 ＝ 解 得 ： 旦
一
根据 励磁 涌 流的 产生 原 因及其 特 点 ，可 从 两方 面 解 决励 磁 涌
流 问题 ， 一方 面 是抑制 变 压器 励磁 涌流 的产生 ， 一方 面消 除 励磁 另
绕组 中串入 闭合 电 阻或 电感 。 串入 电阻 是 目前广 泛采 用 的方 法 ， 其 做法 为在 投入 变 压器 时 串入 闭合 电阻 ， 当变压 器运 行 达到 稳 定运 变 压 器饱 和磁 通 一般 为 １ ５ １ ， ． ～ ． 运行 电压 一 般也 不会 １ ４ 从 用 超 过 额定 电压 的 １％， 以稳 态运 行 时变压 器铁 芯 不会饱 和 。 在 行 时再切 除 该 电阻 。 理论 上讲 ， 电感代 替 电 阻 串入绕 组 的分 压 ０ 所 但 效 果更 好 ， 闭合 绕 组 中 串入 电感 后 ， 能 引 发高 次 谐 波 的振 荡 ， 但 可 合闸 后产 生 的暂态 过程 中 ， 由于 初始 磁通 的存 在 ， 磁通 有 可能 发 生 此外 ， 串入 电感会 使 励磁 涌流 的 时 饱 和 ， 严重 时 为 电压 过零 时 刻合 闸 ， 最 磁通 最 大 为 ２ ， 大 于 产 生过 电压 导致 电感 绝缘 损坏 。 远 间常 数增 大 ， 这对 抑制 励 磁涌 流也 是不 利 的 。 （） ２ 带负 载合 闸也 是 饱 和 磁通 ４ 。当磁 通 超过 饱和 磁通 时便 会 发生励 磁 涌流 。
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。
想要了解更多变压器励磁涌流知识与治理方法，欢迎留言。
希望能够带给大家帮助，期待我们下期再见!。
变压器励磁涌流及鉴别和防治方法
变压器励磁涌流及鉴别和防治方法摘要：电力变压器作为电力系统中极为关键的一种电气设备，在电力系统中是不可替代的转换枢纽，而变压器的励磁涌流过大会引起保护动作跳闸，因此针对电力变压器励磁涌流的研究一直是电力系统继电保护中备受关注的重要课题。
本文主要介绍了变压器励磁涌流产生的原因、危害、鉴别和防治方法。
关键词：变压器；励磁涌流；鉴别；防治1变压器励磁涌流出现的原因及特点变压器是基于电磁感应原理的电力设备，当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。
这是因为在稳态工作情况下，铁芯中的磁通滞后于外加电压90°如图（a）所示。
如果空载合闸时，正好在电压瞬时值U=0时接通电路，则铁芯中应该具有磁通—Фm。
但是由于铁芯中的磁通不能突变，但此，将出现一个非周期分量的磁通，其幅值为+Фm。
这样在经过半个周期后，铁芯中磁通就达到2Фm。
如果铁芯中还有剩余磁通Фs,则总磁通将为2Фm+Фs，如图（b）所示。
此时变压器的铁芯严重饱和，励磁电流IL将剧烈增大，如图（c）所示，此电流就称为变压器的励磁涌流ILY,其数值最大可达额定电流的6-8倍，同时包含有大量的非周期分量和高次谐波分量，如图（d）所示。
励磁涌流的大小和衰减时间，与外加电压的相位、铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量的大小、回路的阻抗以及变压器容量的大小和铁芯性质等都有关系。
例如正好在电压瞬时值为最大时合闸，就不会出现励磁涌流，而只有正常时的励磁电流。
由于变压器铁心材料具有非线性的特征，为了与绕组磁场变化相抵，铁心饱和程度将发生变化。
当铁心饱和程度较高时，其磁化曲线斜率极小，励磁电流随着磁通的增长而变大，最后变为励磁涌流。
若变压器存在剩磁，并且极性绕组偏磁一样，就会减小变压器绕组的励磁电抗，从而出现巨大的励磁涌流。
对三相变压器而言，无论在任何瞬间合闸，至少有两相要出现程度不同的励磁涌流。
励磁涌流具有如下特点：1.包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧；2.包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主，二次谐波的含量在一般情况下不低于基波分量的15%；3.励磁涌流波形为对称性，波形不连续且出现间断，在一个周期中间断角为α；2变压器励磁涌流的鉴别方法（1）二次谐波原理。
探讨变压器励磁涌流及其特点
探讨变压器励磁涌流及其特点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系统的安全。
差动保护作为变压器主保护，励磁涌流是影响其正确动作与否的关键因素之一。
一、变压器励磁涌流定义励磁涌流（inrush current）的发生，很明显是受励磁电压的影响。
即只要系统电压一有变动，励磁电压受到影响，就会产生励磁涌流。
在不同的情况下将产生如下所述的初始（initial inrush）、电压复原（recovery inrush）及共振（sympathetic inrush 共感）等不同程度的励磁涌流。
其瞬时尖峰值及持续时间，将视下列各因素的综合情况而定，可能会高达变压器额定电流的8～30倍。
变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，用于把低电压变成高电压或把高电压变成低电压，是交流电输配系统中的重要电气设备。
当变压器合闸时，可能产生很大的电流，本文主要论述该电流的产生和影响。
二、变压器励磁涌流特点当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流，特点如下：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），主要是偶次谐波，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。
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）。
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。
4）励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的6～8倍。
当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。
三、变压器励磁涌流产生的原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。
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变压器励磁涌流原理
Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
变压器空投励磁涌流产生的原因
当变压器空载合闸时会产生励磁涌流，设系统电压
由
dt
dNue
11
得：
在合闸瞬间在变压器铁芯中产生的磁通：
)]cos([cosawtam
， 其中112wNUm
1）2,0at时合闸：
wtmsin
，马上进入稳态运行，没有励磁涌流。
2）0,0at时合闸：
从t=0经过半个周期wt,达最大值，m2max。可达稳态量2倍，
此时励磁电流
f
i
可达额定励磁电流100倍，即：
而额定励磁电流约等于额定电流的3%，即：
所以：
Nf
ii3
。
而这是在变压器没有剩磁的理想情况下推出的结论，如果变压器有剩磁时合闸，励
磁涌流会更大，可达10倍额定电流。
当空载合闸时励磁涌流只出现在高压侧，这样会产生很大的差动电流，引起差动保
护误动。
励磁涌流识别方法二：波形识别
在RCS-978微机变压器保护中采用的方法是当SKSb且
t
SS
时开放保护。
式中S是差动电流的全周积分值，在每周采样24次的情况下023mmSITS。
S
是
相距半周的差动电流瞬时值之和的全周积分值，023m12mmSIITS。
b
K
为大
于1的常数。当差动电流中没有励磁涌流而是短路电流且波形是对称的话，相距半
周的差动电流瞬时值之和是零，其全周积分值
S
也为零。而差动电流的全周积分值
S
很大，满足
SKSb
条件可以开放保护。当差动电流中有励磁涌流时，波形是不
对称的，相距半周的差动电流瞬时值之和很大，其全周积分值
S
也很大。尽管差动
电流的全周积分值S也很大，但仍不能满足SKSb的条件从而将保护闭锁。加
t
SS
的条件是为了在正常运行时不开放纵差保护。因为正常运行时差动电流很小
近似为零。所以S和S也都近似为零可能能满足SKSb条件。所以另加
t
SS
条
件。式中
t
S
是门槛值，detII.S10。其中eI.10为固定门槛，eI是TA二次额定电
流。
d
I
为浮动门槛，dI是差动电流的全周积分值。正常运行时S很小不能满足本
条件。