变压器的励磁涌流浅谈
浅析变压器励磁涌流产生的原因
浅析变压器励磁涌流产生的原因摘要：变压器在整个电网中处于核心的地位，但是价格高昂的大型变压器在日常工作中有可能发生各项故障，一旦发生故障大型变压器缺乏替代措施就给带来严重的损失。
当前，只能用具有极高的灵敏性和选择性的纵联差动保护的方法来预防和保护变压器发生故障，然而，仍旧遇到很多的困难。
关键词：变压器励磁涌流电力系统在电力系统中变压器在整个电网中处于核心的地位，有着不可或缺的重要地位。
但是价格高昂的大型变压器在日常工作中有可能发生各项故障，一旦发生故障大型变压器缺乏替代措施就给带来严重的损失。
当前，只能用具有极高的灵敏性和选择性的纵联差动保护的方法来预防和保护变压器发生故障，然而，仍旧遇到很多的困难。
励磁涌流是一种暂态过程，指外部故障切除或者变压器空载投入时电压得以恢复。
出现高达6-8倍的励磁电流，它也是一种能够使变压器电源测电流互感器传到二次侧的暂态不平衡电流。
而类似这种可流入差动回路的情况往往会导致差动保护动作的发生。
介于此，分析研究励磁涌流是如何发生及发生时对变压器差动保护的影响和解决方案是非常有必要的。
一、变压器励磁涌流的产生及特点变压器励磁“涌流”现象是由于电源接通后变压器电压变动产生的一种现象。
具体可分为励磁起始涌流、电压恢复涌流、共振涌流这三种现象，它们的产生均是由不同电压变动就会造成程度不同的变压器励磁涌流现象。
1.1励磁起始涌流上面介绍的励磁起始涌流是指电力系统在变压器开始运行是进入的瞬态性的励磁电流。
而即使电力系统被切除，变压器运行也停止。
励磁电流也同时为零时，其铁心中的磁通也并不是瞬间归零的，而是有一段剩磁值，如果变压器再次通电时其磁值恰在磁通波形的最低谷，而剩磁ΦR为正值，那么这时变压器产生的磁通波形便不会从负最大值（-Φmax）开始，而是由剩磁ΦR开始。
在这种情况下，变压器才会产生瞬态励磁涌流，而且有很大的瞬态冲击现象。
1.2电压恢复涌流在清除变压器的外部故障时，变压器排除故障接通电流，电压恢复正常值的过程中产生的励磁涌流称为电压恢复涌流。
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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。
变压器励磁涌流原理
变压器励磁涌流原理1. 引言变压器是电力系统中常见的电力传输和配电设备，它的基本原理是利用电磁感应现象将交流电能从一个电路传递到另一个电路。
在变压器的正常运行中，励磁涌流是一个重要的现象，对变压器的运行稳定性和效率产生重要影响。
本文将详细解释与变压器励磁涌流原理相关的基本原理。
2. 变压器的基本结构和工作原理变压器由两个或多个线圈（称为主线圈和副线圈）和一个铁芯组成。
主线圈连接到电源，副线圈连接到负载。
铁芯是由高导磁率的铁材料制成，主要用于集中磁通并减小磁通损耗。
变压器的工作原理可以用以下几个步骤来描述： 1. 当主线圈中通入交流电时，产生的交变磁场穿过铁芯，并感应在副线圈中产生电动势。
2. 由于副线圈的存在，电流开始流动，形成副线圈中的磁场。
3. 根据法拉第电磁感应定律，副线圈中的磁场会感应回主线圈中产生电动势。
4. 如果副线圈上有负载，电流会从副线圈流向负载，完成能量传递。
3. 励磁涌流的定义和原因励磁涌流是指在变压器的励磁过程中，出现的瞬态电流。
这种电流是由于铁芯的饱和和磁滞现象引起的。
励磁涌流会导致变压器的损耗增加、温升升高，甚至引起振荡和不稳定的运行。
励磁涌流的主要原因是铁芯的磁滞和饱和效应。
在变压器中，铁芯的磁化曲线是非线性的，当磁通密度较低时，磁化曲线近似为直线，但当磁通密度较高时，磁化曲线出现饱和和磁滞现象。
在励磁过程中，磁通密度会不断变化，导致磁芯中的磁滞和饱和效应。
4. 励磁涌流的影响因素励磁涌流的大小和变压器的设计参数、运行条件以及电源特性等因素密切相关。
以下是一些主要影响因素的解释：4.1 铁芯特性铁芯的导磁率和磁滞特性是影响励磁涌流的重要因素。
导磁率越高，磁化过程中的涌流效应越小。
而磁滞特性越明显，励磁涌流越大。
4.2 变压器参数变压器的额定容量和变比也会影响励磁涌流的大小。
一般来说，容量越大，励磁涌流越大；变比越高，励磁涌流越小。
4.3 电源特性电源的电压波形和频率对励磁涌流有很大影响。
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。
变压器励磁涌流及其鉴别方法、励磁涌流的产生、 励磁涌流的特征、励磁涌流的鉴别方法
提高性能的措施：
对采样数据进行线性差值； 采用浮动门槛技术； 采用自动调零技术。
三、励磁涌流的鉴别方法
2.间断角原理
应用中应注意的问题： (2)如何消除TA饱和对间断角的影响？
反向涌流按照二次回路时间常数衰减，变化比较慢 计算电流导数波形的波宽，可减小相应影响。
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
二、 励磁涌流的特征
4.波形偏离时间轴一侧，出现间断，饱和越严重，间断角越小 励磁电流为零的区间对应的角度范围称为励磁涌流的间
断角，以正向饱和为例即 S 的区间
令 ＝S，求出1， 2
二、 励磁涌流的特征
当 S 时，变压器铁心不饱和，励磁电流i 0
当 S 时，变压器铁心饱和，变压器铁心在饱和区域的
电感 L近似为常量，励磁电流i ( S ) L
3. 影响励磁涌流的因素
(1)合闸初相角 对于单相变压器：
u(t) Um sin(t ) m cos(t ) m cos r
00 时合闸， 电压为零， 励磁涌流现象最严重。 900时合闸， 电压最高， 不会产生励磁涌流现象。
三、励磁涌流的鉴别方法
5.两相励磁涌流之差可能为对称性涌流，也可能为偏于 时间轴一侧的非对称性涌流；间断角减小
(1)假设A、B相的暂态磁通方向相同
i
t
iA iB
2
3
W
2
3
二、 励磁涌流的特征
5.两相励磁涌流之差可能为对称性涌流，也可能为偏于 时间轴一侧的非对称性涌流；间断角减小
(1)假设A、B相的暂态磁通方向相同
变压器励磁涌流原理
变压器励磁涌流原理
变压器励磁涌流是指在刚开始接通变压器时，由于电感元件励磁过程中磁感应强度逐渐增大的关系，导致变压器中的电流迅速增加，形成一个短暂的高峰电流。
励磁涌流的主要原因有以下几点：
1. 电感元件的电流变化滞后于电压变化。
由于电感元件的特性，当电压突然改变时，电感元件中的电流并不会立即改变，而是需要一定的时间来达到稳态。
在这个过程中，电流会迅速增加，导致励磁涌流。
2. 初级绕组和次级绕组之间的电容效应。
变压器的初级绕组和次级绕组之间会存在一定的电容效应。
当变压器接通时，由于电容的充电过程，会导致涌流的产生。
3. 磁芯饱和和磁滞。
在刚开始接通变压器时，由于磁感应强度逐渐增大，磁芯中会出现饱和和磁滞现象。
这些现象会导致磁路中的电流迅速变大，从而产生涌流。
励磁涌流对变压器和电网造成的影响主要有以下几点：
1. 过大的励磁涌流会导致变压器绕组和瓷套的过热，甚至引发绝缘击穿，导致设备损坏。
2. 励磁涌流还会对电网造成短暂的过电压，对其他设备和线路造成影响。
为了减小励磁涌流的影响，可以采取以下措施：
1. 使用励磁变压器。
励磁变压器是在主变压器旁边并列连接一个励磁变压器，通过调节励磁变压器的励磁电流来抑制励磁涌流。
2. 采用软起动方式。
通过逐步升高初始电压，使得励磁涌流逐步增加，避免突然产生过大的涌流。
3. 提前预热变压器。
在正式接入电网之前，可以对变压器进行预热，使其达到临界电压之后再投入运行，从而减小励磁涌流的影响。
变压器空载合闸产生的励磁涌流及其影响？
变压器空载合闸产生的励磁涌流及其影响？
煤炭是国民经济发展的主要动力，煤矿的生产为电能，直接决定了供电系统的可靠性、安全性和稳定性。
变压器作为煤矿供电系统的主要电气设备，对供电系统的安全稳定运行具有重要意义。
在实际生产中，变压器的误动作是影响其稳定运行的关键故障因素，而导致误动作的主要因素是励磁涌流。
因此，有效地抑制变压器空载合闸产生的励磁涌流十分重要。
所谓的空载合闸就是在变压器二次侧不带负载的情况下，将一次侧合闸接入额定电压。
变压器铁芯中的磁通相位落后电压90度，所以此时铁芯中的磁通为最大，但磁通是不能突变的，所以铁芯中会产生一个方向相反随时间衰减速的直流磁通来抵消这个最大值，经过半个周期后，这个直流磁通又与交流磁通方向相同，二者相加，就使得铁芯饱和，就会产生很大的励磁涌流。
显然，励磁涌流的发生，是受励磁电压的影响。
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、电压复原及共振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。
励磁涌流的发生，会使变压器的铁芯饱和，造成涡流损耗、铁损增大,漏磁通增强。
较大的励磁涌流使变压器过热，绝缘老化，影响变压器寿命，严重时可能造成周围绝缘介质损伤，烧毁变压器，甚至造成大面积的停电。
时间有限，想要了解更多变压器励磁涌流知识与治理方法，期待您与小编下期不见不散。
励磁涌流
励磁涌流1 概述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。
2 励磁涌流的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)，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～1s后其值不超过～In。
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8～10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。
3 励磁涌流的大小合闸瞬间电压为最大值时的磁通变化在交流电路中，磁通Φ总是落后电压u90°相位角。
如果在合闸瞬间，电压正好达到最大值时，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就建立了稳态磁通，如图1所示。
在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。
合闸瞬间电压为零值时的磁通变化当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的磁通为最大值(－Φm)。
可是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。
因此，在铁芯中就出现一个非周期分量的磁通Φfz，其幅值为Φm。
这时，铁芯里的总磁通Φ应看成两个磁通相加而成，如图2所示。
铁芯中磁通开始为零，到1/2 T时，两个磁通相加达最大值，Φ波形的最大值是Φ1波形幅值的两倍。
因此，在电压瞬时值为零时合闸情况最严重。
虽然我们很难预先知道在哪一瞬间合闸，但是总会介于上面论述的两种极限情况之间。
变压器绕组中的励磁电流和磁通的关系由磁化特性所决定，铁芯越饱和，产生一定的磁通所需的励磁电流就愈大。
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变压器的励磁涌流浅谈
【摘要】随着系统的快速发展，大容量高参数机组大量普及。
在讨论对变压器的保护时，励磁涌流是一个永远的话题。
【关键词】励磁涌流;空载投入;带负荷恢复性;涌流闭锁
1.引言
变压器绕组中，励磁电流与磁通的关系，由磁化特性决定，铁芯越饱和，产生一定的磁通所需要的励磁电流就越大。
在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，由于变压器电、磁能的快速转换，铁芯中磁通密度大大增加，铁芯饱和现象非常严重，励磁电抗大大减小，因而励磁电流数值大增，由磁化特性决定的电流波形很尖，此电流即励磁涌流，其一般为变压器额定电流的5～10倍，为空载电流的50～100倍，单衰减较快。
2.空载投入励磁涌流
励磁涌流含有很大成分的非周期分量、含有大量的高次谐波分量且以二次谐波为主，波形为尖顶波，且波形之间有间断，并偏向时间轴的一侧。
励磁涌流的大小与电源电压值和合闸初相角、合闸前铁心磁通值和剩磁方向、系统等值阻抗值和相角、变压器绕组的接线方式和中性点接地方式、铁心材质的磁化特性、磁滞特性等、铁心结构型式、工艺组装水平[1]有关。
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。
励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的5～10倍。
图1 合闸时电压及激磁的情况
图2 励磁电流的情况
在正常稳态时铁心中的磁通滞后外加电压90°（电感上的电流落后外加电压90°），磁通Φ落后电压U 90°相位角。
如果在合闸瞬间，电压正好达到最大值时，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就建立了稳态磁通，在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。
当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的磁通为最大值（Φm）。
可是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。
因此，在铁芯中就出现一个非周期分量的磁通Φfz，其幅值为Φm。
如图1所示，铁芯里的总磁通Φ应看成两个磁通相加而成，铁芯中磁通开始为零，到1/2 T时，两个磁通相加达最大值，达到2Φ。
因此，在电压瞬时值为零时合闸情况最严重。
励磁涌流的大小和衰减速度，与合闸瞬间外加电压的相位，铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量、变压器的容量及铁芯材料等因素有关。
励磁涌流的大小和衰减速度（见图2）。
[2]
对于三相交流变压器，由于三相之间相差120°，所以任何瞬间合闸至少有
两相出现不同的励磁涌流，它对变压器差动保护的正确动作有不利影响，而在稳态运行及差动范围外发生故障时则影响不大。
3.带负荷恢复性励磁涌流
由于电力系统较为复杂，以致出现变压器在没有切除负荷的情况下恢复电压，由于负荷回路的存在以及故障发生和切除时铁芯的磁链状态，并且变压器铁芯在暂态过程中存在非线性，使得带负荷恢复性涌流有其特殊的电磁暂态过程。
变压器带负荷恢复，一般有两种情况：在变压器保护区外故障，故障切除后恢复电压;以及我公司厂用低压变压器所采用的运行方式，即变压器备自投投入时，故障变压器跳开，备用变压器投入的情况。
带负荷恢复性励磁涌流，其在故障期间存在两个分量：一个暂态分量，一个稳态分量，稳态分量与故障程度成正比，若在变压器一次侧近端处，则稳态分量约为零，暂态分量的衰减很大程度上决定于负荷的性质[3]。
故障切除后的暂态过程中，电流的暂态分量衰减的很快，二次侧电流将会很快达到稳定的负荷电流。
通过对变压器两侧差流数据的分析，带负荷恢复性涌流的特征是：1）峰值不大，在变压器额定电流的3倍左右;2）二次谐波含量丰富，远远超过二次谐波制动的经验值15%;3）涌流的衰减速度比较缓慢，容易造成电流互感器的暂态饱和。
[3]
4.衰减计算
变压器存在铁芯的涡流损耗和磁滞损耗。
这些损耗在等效电路上可以用并联电阻来表示，由于损耗很小，并联电阻很大，对变压器的涌流衰减影响很小，可以忽略。
不考虑变压器和系统的损耗，并假设Ls=Lσ=0，变压器磁通Φ的变化关系为：
Φ（θ）= Φp一Φmcos（θ），θ≥α
式中Φm为变压器的稳态磁通幅值，Φp称为变压器的偏磁。
Φp=Φmcos（α）+ Φres为变压器的剩磁。
设θJ.K为第k个涌流周期的间断角，则：
θJ.K=θ2.K-1+θ1.K
式中θ2.K-1 、θ1.K分别为第k-1个周期的涌流结束角和第k个周期的涌流初始角可以得到涌流幅值Ik为：
式中I。
为第一个周期的涌流幅值，计算公式为：
最后，可得到间断角的近似计算公式：
，
式中T为工频周期。
[4]
5.防护措施
变压器差动保护原理建立在稳态磁路平衡的基础上，是差动保护原理的一种拓展。
在暂态过程中这种平衡关系将被打破，只有等到暂态过程衰减后，原先的平衡关系才能重新建立。
变压器差动保护中的关键问题是如何处理励磁涌流导致的误动，目前常用的涌流闭锁方法有：1）采用具有速饱和铁芯的差动继电器。
2）鉴别短路电流和励磁涌流的波形。
3）利用二次谐波制动，制动比一般为15%～20%。
4）采用利用波形对称原理的差动继电器。
励磁涌流是一次系统在稳态和衰减直流分量叠加磁链的激励下，作用于非线性励磁特性的电流输出。
在保护的数字信号处理中，将衰减的直流分量在时间上截断并进行了周期延拓，导致产生成了离散的幅度谱，混叠到了原来的幅度谱中，影响了二次谐波分量的大小，给二次谐波制动原理的差动保护带来了困难。
接入速饱和电流互感器阻止励磁涌流传递到差动继电器中，当励磁涌流进入差动回路时，由于速饱和电流互感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电流互感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电流互感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电流互感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。
6.结语
励磁涌流在变压器保护整定计算及实践中有很深远的意义，本文只浅显的谈了其特征、衰减计算及防范方法，还有很多方面没有涉及。
随着电力系统的发展，大容量变压器的广泛使用，微机保护被越来越多应用，其技术日趋成熟，对励磁涌流判别及防范方法也更加完善，因励磁涌流引起的误动必将大大减少。
参考文献
[1]徐安源.励磁涌流与继保整定配合初探[J].华东电力，2003年第12期.
[2]黄杰.变压器差动保护动作的原因分析及解决方法[OL].中国工控网，2007-11-6.
[3]王熙骏，陆于平，袁宇波.变压器带负荷恢复性励磁涌流的研究[C].第十届全国保护和控制学术研讨会，2005.
[4]张建松，何奔腾，张雪松.变压器衰减励磁涌流的计算研究[J].电力系统自动化，第29卷第12期，2005年6月25日.。