浅析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。
变压器励磁涌流问题分析及对策
作者简介院汪明渊1983耀冤袁男袁本科袁工学学士袁高级工程师袁从事发电厂电气技术管理工作遥
统工程袁2018渊11冤院119. 3 周永亮袁万丽君袁邢帆帆.变压器励磁涌流的算法分析咱J暂.通信电源
技术袁2018渊7冤院94-95.
2 孙凯.单片机控制系统的抗干扰技术咱J暂.宜春学院学报袁2008渊抗干扰技术咱M暂.北京院北京航空航天出版 社袁2001.
4 结语
通过对变压器励磁涌流的特点分析袁 掌握产生励磁涌流 问题的原因尧规律和影响遥 提出一系列预防措施袁使处理策略 能够在实际的问题中进行运用袁并达到良好的处理效果袁保障 变压器运行的安全性和稳定性遥 参考文献 1 王文学.变压器励磁涌流产生机理及抑制措施探讨咱J暂.煤袁2018渊7冤院
81-82. 2 王宝权袁魏碧芳.变压器励磁涌流抑制方法分析及仿真咱J暂.信息系
渊2冤延迟合闸方式遥 延迟合闸方式是先将 A 相进行合闸袁 其他两相 B 和 C 的感应磁通能够从预制相应磁通开始袁 沿着 回线产生相应的变化遥 其中 C 相的磁通饱和状态最先发生袁经 过变压器非线性特征的影响袁使 C 相的绕组电感超过 B 相袁刺 激 B 相磁通的快速增长袁达到 B 和 C 相磁通的一致状态时袁就 能够产生剩磁互相消除的作用遥 延迟合闸与快速合闸的方式 相比袁 主要的差异性在于延迟合闸方式是先将变压器某相进 行合闸袁在 3 个工频周期之后再将其他两相进行合闸遥 对于先 合闸的变压器某相剩磁有所掌握后袁 就能够对其他两相的合 闸进行良好的控制遥
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。
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。
变压器励磁涌流抑制原理及现场应用优化
变压器励磁涌流抑制原理及现场应用优化引言：变压器是电力系统中重要的电能传输设备，其负责将高压电能转换为低压电能，并通过电能传输网络将电力供应到终端用户。
然而，在变压器投入运行时，励磁涌流可能会导致设备的电流波动和损耗，甚至造成电网的不稳定。
因此，为了保证系统的稳定运行，需要合理地抑制变压器励磁涌流并优化其现场应用。
一、励磁涌流抑制原理1.1励磁涌流的产生励磁涌流通常是由于变压器的磁路突然产生磁通时引起的。
在变压器的磁路中，磁通的变化速度往往比较快，导致励磁电流呈现出一个瞬时的增大过程，即励磁涌流。
1.2励磁涌流的影响励磁涌流对变压器和电网产生了不利影响，主要表现为：(1)变压器附加损耗：励磁涌流会导致变压器的额定电流上升，从而导致额外的电阻损耗。
(2)变压器振荡：励磁涌流在变压器铁芯和线圈之间产生电磁力，会引起变压器的震荡。
(3)电网不稳定：当变压器接入电网时，励磁涌流会产生电网的瞬时波动，影响电网的稳定性。
1.3励磁涌流抑制原理为了抑制励磁涌流，可以采用以下方法：(1)在变压器的电源供电系统中增加限流电抗器。
通过限制电源的短路能力，减少励磁涌流的电流峰值。
(2)使用励磁变压器。
励磁变压器是由辅励变压器和电抗器组成，通过控制辅助变压器的绕组电压来控制励磁涌流。
(3)通过安装软起动装置来逐步增加变压器的励磁电流，避免励磁涌流的冲击。
2.1选择适当的变压器为了减少励磁涌流对电网的影响，可以选择具有低励磁电流的变压器。
通常情况下，具有较低额定电压的变压器具有较低的励磁电流。
2.2控制变压器的励磁电流为了减少励磁涌流的影响，可以通过控制变压器的励磁电流来实现。
通过调节励磁变压器的绕组电压，可以减小励磁涌流的电流峰值，从而减少对电网的影响。
2.3优化励磁变压器的参数为了确保励磁变压器的效果，可以优化其参数。
包括选择合适的励磁变压器容量、安装位置和接线方式等。
同时，还需要合理地进行维护和检修，确保其正常运行。
变压器的励磁涌流及抑制方法
变压器的励磁涌流及抑制方法摘要：变压器励磁涌流是一个相当复杂的问题，有必要分别对各种形式涌流的暂态过程和波形特征加以分析，并采取不同措施来应对其对系统的影响。
本文中笔者只是对变压器励磁涌流进行了一点初步的研究，分别从励磁涌流的产生、危害以及抑制方法方面进行了简要陈述和分析，有关变压器励磁涌流的深入分析还有待于进一步地研究。
关键词：变压器；励磁涌流；抑制方法引言当主变空载投入电网或外部故障切除后电压恢复时，断路器分合操作的瞬间，系统电压的相角通常都是随机的且不确定的，由于变压器铁芯磁通的饱和及铁芯材料的非线性特征，会产生很大的励磁涌流。
由励磁涌流引起的电压突降、操作过电压以及保护误动等故障，对发电厂或电网电气主设备如发电机、变压器和高压开关的危害都是非常大的。
多年来继电保护设备或电力控制设备通过区分励磁涌流与故障电流的特征差异来识别励磁涌流，但励磁涌流的形式变化多样，识别的准确率不高，甚至以延长保护动作时间、降低保护灵敏度及牺牲可靠性为代价。
微机型励磁涌流抑制器在识别的基础上，采取抑制措施，主要用于抑制电力变压器及电力电容器空投时的涌流。
1励磁涌流的产生及特点1.1励磁涌流的产生变压器投入后，绕组在磁路中的变压器会出现偏磁现象，这种现象属于单极性的。
对该磁通的极性和投入前变压器的剩磁极性进行相比较，相同时，会出现稳态磁与剩磁以及偏磁叠加而造成磁路饱和的现象，使励磁电抗绕组在地变压器上时，会有很大的励磁涌流产生。
1.2励磁涌流的特点高次谐波分量会大量地存在于励磁涌流中，其中主要的电流是二次谐波分量，尖顶波是变化的曲线。
在三相变压器中存在着不同大小的二次谐波，但是较大的二次谐波至少存在一相。
励磁涌流波形明显偏于时间轴一侧，含有很大的非周期分量电流，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。
中小变压器涌流倍数大，衰减较快（可达10Ie，衰减时间0.5～1s），大型变压器涌流倍数较小，衰减慢（4～6Ie，2～3s，甚至1min）。
变压器励磁涌流产生机理及抑制措施
展望
随着电力电子技术的发展，可 以预见变压器励磁涌流的研究 将更加深入，未来可能会发现
更加有效的抑制措施。
随着智能电网的建设，电力系 统的运行方式将更加灵活，变 压器励磁涌流的问题也将得到
更加有效的解决。
同时，随着人们对电力系统运 行效率的关注度不断提高，变 压器励磁涌流的研究也将更加 注重环保和节能方面的问题。
04
案例分析
案例一
01
02
03
事故概述
某500kV变压器在空载合 闸时，由于励磁涌流过大 导致保护误动，造成停电 事故。
事故原因
合闸瞬间，变压器铁芯饱 和，励磁电流急剧增加， 导致保护装置误判为短路 故障。
改进措施
优化变压器空载合闸控制 策略，采用快速合闸技术 ，减少励磁涌流的影响。
案例二
事故概述
励磁涌流的大小与变压器铁芯的材质、结构、加工工艺以及变压器运行时的工况 等因素有关。
变压器励磁涌流的危害
励磁涌流会危及变压器的安全运行，可能导致变压器的损坏 甚至爆炸。
励磁涌流还可能导致电力系统的谐波污染，对电力系统的稳 定性和可靠性造成影响。
变压器励磁涌流的特点
励磁涌流具有很大的峰值和冲击力，其大小可能超过变压器额定电流的几倍甚至 几十倍。
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THANKS
减小变压器铁心饱和程度
通过改进变压器结构设计，采用高磁通密度材料，提高铁心最大允许工作磁 密等措施，降低变压器铁心的饱和程度，从而抑制励磁涌流的产生。
增加变压器空载合闸阻抗
通过改变变压器外部接线或增设串联电阻等方式，增加变压器空载合闸阻抗 ，降低合闸瞬间的电压变化率，从而减小励磁涌流的产生。
继电保护抑制措施
配置差动保护装置
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探究变压器励磁涌流产生机理及抑制措施
大家好，欢迎来到，小编今天为大家带来变压器励磁涌流产生机理及抑制措施，希望大家喜欢!
摘要：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。
文章分析了变压器励磁涌流及其特点，以单相变压器为例，分析了励磁涌流产生的机理，并给出了常见的抑制措施。
关键词：变压器励磁涌流二次谐波间断角
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
1。
变压器励磁涌流产生机理及抑制措施
采用交流励磁：通过控制交流励磁电压来调节磁通，从而抑制励磁涌流。
采用无功功率补偿：通过无功功率补偿来调节磁通，从而抑制励磁涌流。
采用磁通控制策略：通过优化磁通控制策略来抑制励磁涌流。
PART FOUR
深度学习：利用深度学习算法，如卷积神经网络（CNN）、长短时记忆网络（LSTM）等，对励磁涌流进行预测和识别。
影响电力系统的安全性：励磁涌流可能导致电力系统故障，影响电力系统的安全性。
影响电力设备的寿命：励磁涌流可能导致电力设备过热、绝缘老化等，影响设备的使用寿命。
励磁涌流可能导致继电保护装置误动作，影响电力系统的安全运行。
励磁涌流可能导致继电保护装置的测量误差增大，影响保护装置的准确性。
励磁涌流可能导致继电保护装置的通信中断，影响电力系统的监控和调度。
励磁涌流可能导致继电保护装置的硬件损坏，影响电力系统的可靠性。
PART THREE
采用Y/△接线方式：将变压器的三相绕组连接成Y/△形，可以有效抑制励磁涌流。
采用自耦变压器：自耦变压器具有抑制励磁涌流的作用，可以降低变压器的励磁涌流。
采用串联电抗器：在变压器的输入端串联电抗器，可以有效抑制励磁涌流。
原理：利用数字信号处理技术对励磁涌流信号进行实时监测和处理
01
应用：适用于各种类型的变压器，包括电力变压器、特种变压器等
03
特点：实时性强，响应速度快，抑制效果好
02
技术难点：信号采集、数据处理、控制策略等
04
现代控制理论：包括自适应控制、模糊控制、神经网络控制等
01
模糊控制：利用模糊逻辑进行控制，适用于非线性、时变系统
CONTENTS
PART ONE
01
变压器是一种利用电磁感应原理进行能量转换的电气设备。
变压器励磁涌流产生分析
变压器励磁涌流产生分析变压器励磁涌流是指在变压器未接入负载时，电压施加于变压器的次级绕组上，由于次级绕组中电流的变化和磁场的变化，导致变压器中电流的瞬间增大和减小，从而产生的一种瞬态现象。
在正常配制的变压器中励磁涌流往往会造成一定的影响，因此对于变压器的励磁涌流产生进行分析和控制非常重要。
一、励磁涌流的产生机理变压器中励磁涌流的产生机理可以简单地归纳为以下几点：1. 电源电压的突变：在变压器未接入负载时，施加在次级绕组上的电源电压突然变化，导致次级绕组上的电流瞬间发生变化。
这时，次级绕组中的电流会与磁场相互作用，形成由磁场引起的反电动势，从而使得次级绕组中的电流迅速减小。
2. 感应电动势的作用：在励磁过程中，一次绕组中的电流在变化时，由于磁链的变化，次级绕组中会产生感应电动势，引起瞬态的电流变化。
3. 变压器的磁性特性：变压器的铁芯由许多晶粒构成，每个晶粒中的晶格结构和磁性特性都存在差异。
在励磁过程中，这些晶粒会受到电磁力的作用，发生微小的位移，导致铁芯中产生瞬态的磁通波动和涡流。
二、励磁涌流的危害励磁涌流可能引起很多问题，例如：1. 引起噪声：励磁涌流会引起变压器中铁芯的瞬间震动，使得变压器发出噪音，影响工作环境。
2. 增大电压的失真率：在励磁过程中，由于涌流的存在，导致变压器中电压的失真率增大，影响电力系统的稳定性。
3. 引起短路事故：变压器中的涌流可能会引起短路事故，导致电力系统的瘫痪，给设备和工作人员带来很大的危害。
三、励磁涌流的控制方法为了控制励磁涌流的产生，可以采用以下措施：1. 选择合适的铁芯材料：变压器的铁芯材料是影响涌流大小的因素之一，采用适当的铁芯材料可使涌流得到一定程度的控制。
2. 增加次级电阻：在变压器的次级回路中添加电阻，可使涌流得到稳定控制，同时可以有效降低变压器的毛刺电压和暂态过电压，从而提高系统的稳定性。
3.采用无铁芯蜂鸣式变压器：无铁芯蜂鸣式变压器采用空心的密绕绕制，在励磁过程中能够有效地抑制变压器中的涌流，但成本相对较高。
浅析变压器励磁涌流产生机理及抑制措施
【 关键词】 变压器； 励磁 涌流； 二次谐 波； 间断 角
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． 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 。
◇ 职业教育◇
科技 圈向导
２ ０ １ ３ 年 第０ ５ 期
浅析变压器励磁涌流产生机理及抑制措施
张 振 伟 （ 鄂东职 业技术学 院 湖北 黄 冈
４ ３ ８ ０ ０ ０ ）
【 摘 要】 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 。文章分析 了变压器励磁 涌流及 其特点 ， 以单相变压器为例 ， 分析 了励磁 涌流产 生的机理 ． 并给 出了常见的抑制
Ｂ Ｃ Ｈ一 ２型原理相同的还有 Ｄ Ｃ Ｄ 一 ２型差动继 电器构成的差动保护。
变压器励磁涌流产生的原因
变压器励磁涌流产生的原因
1.铁芯磁化惯性：当变压器刚刚通电时，铁芯中的磁通密度需要逐渐建立起来，这需要一定时间。
在这个过程中，会有一部分磁感应线圈中流过较大的电流，导致励磁涌流的产生。
2.电源电压波动：电网电源的电压可能会存在一定的波动，而变压器的励磁电流与电源电压呈正比关系。
当电源电压上升时，励磁电流也会上升；相反，当电源电压下降时，励磁电流也会下降。
这种电源电压波动会导致励磁涌流的出现。
3.变压器失去磁化：在某些情况下，变压器处于库存或停用状态，铁芯的磁化会逐渐衰减，当再次投入运行时，需要重新磁化铁芯，此时会产生较大的励磁涌流。
4.动态电感变化：变压器处于运行状态时，磁通密度可能会发生一定的变化，这会导致磁感应线圈电感的变化。
由于电感是与电流的变化率成正比的，因此，当电感变化较快时，会产生较大的励磁涌流。
变压器励磁涌流的产生会对电网和变压器本身产生一定的影响，如产生额外的损耗、振荡和温升等问题。
因此，在设计和运行过程中，需要充分考虑和控制励磁涌流的影响，使用适当的措施来减小励磁涌流的大小，例如采用励磁变压器、电源稳压装置、控制变流器等。
变压器励磁涌流产生机理及抑制措施
工程实例二：采用带有短路阻抗的变压器
总结词
提高保护装置灵敏度
详细描述
分相差动保护装置是一种针对变压器各相电流进行保护的装置。通过比较各相电流的变化，可以更准确地判断是否存在励磁涌流，从而提高了保护装置的灵敏度。
工程实例三：采用分相差动保护装置
结论与展望
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研究结论
变压器励磁涌流是由于变压器铁芯饱和造成的，在空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，会产生很大的励磁电流。这个电流通常为额定电流的数倍至十倍，并可能引起继电保护装置误动作，导致变压器无法正常运行。
变压器绕组电感是影响励磁涌流产生的另一个重要因素。在合闸瞬间，绕组电感对电流变化起阻碍作用，使得电流不能突变，从而产生励磁涌流。
绕组电感的值与绕组匝数、线径、层数以及绕组间的绝缘材料有关。匝数越多、线径越粗、层数越多、绝缘材料越厚，绕组电感越大，反之亦然。
变压器绕组电感的影响
VS
变压器合闸时刻电压相位是影响励磁涌流的另一个因素。在电压过零点合闸时，由于铁心不饱和，变压器绕组电感较大，励磁电流较小；而在电压峰值点合闸时，铁心可能已经饱和，变压器绕组电感突然减小，导致励磁电流剧增，形成励磁涌流。
励磁涌流通常在变压器绕组中产生，其最大值可以达到变压器额定电流的数倍甚至数十倍。
变压器励磁涌流的定义
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变压器励磁涌流的特征
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变压器励磁涌流具有明显的非周期性，即涌流的波形出现间断或振荡。
励磁涌流的幅值随着时间衰减，但衰减速度较为缓慢，通常需要数秒甚至更长时间才能减小到稳态值。
励磁涌流在变压器绕组中产生的电动势与外加电压的相位关系密切，但与外加电压的极性相反。
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此外，励磁涌流还可能引起变压器绕组和铁芯的机械应力，对变压器的使用寿命产生影响。
励磁涌流产生的原因及应对策略
励磁涌流产生的原因及应对策略集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-励磁涌流产生的原因及应对策略随着经济的发展，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变压器励磁涌流产生原因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。
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3%～6%或更小，故纵差保护回路中的不平衡电流也很小。
外部短路时，由于系统电压下降，励磁电流也将减小，因此，在稳态情况下，励磁电流对纵差保护的影响常常可忽略不计。
然而在电压突然增加的特殊情况下，就可能产生很大的励磁电流，其数值可达额定电流的6～8倍。
这种励磁电流就有可能大于饱和磁通，从而造成变压器饱和。
变压器励磁涌流的应对策略目前采用速饱和中间变流器；二次谐波制动的方法；间断角鉴别方法等三种方法来防止励磁涌流引起的纵差保护的误动。
浅谈变压器励磁通流产生机理及抑制措施
前 面提 到， 在最 初几个 波形 中， 通流将 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
通流和故 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 ６ ５ 。 。对于 Ｙ ／ ｄ 接线方式 的三相变压器 ， 非对称
就被 称 为 励 磁 通 流 。
我们用几组单相变压器来实验 ： 检测结果 反映 出变压器励
磁通 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 ， 并且随着时问推 移 ， 某 一 相 二 次谐 波 含 量 可 能
励 磁 通 流 是 影 响 其 正 确动 作 与 否 的 关键 因素之 一 。
关 键 词 ：变压 器 ； 励磁通流 ； 二 次谐 波 ；间 断 角 ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６—８ ５ ５ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ３ ． ０ ５ ６
依 照励 磁通 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 励磁通 流引起保 护动作 。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 磁通流下 ， 最 小 的二 次 谐 波 含 量 整 定 。 一 般 而 言 ， 二 次 谐 波 制
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。
变压器励磁涌流的抑制方法
变压器励磁涌流的抑制方法变压器是电力系统中重要的电力设备之一，用于变换电压和电流。
在变压器的运行过程中，涌流是一种常见的问题，会对变压器的稳定运行和设备寿命造成不利影响。
因此，抑制变压器励磁涌流是非常必要的。
励磁涌流是指在变压器初次通电时，由于磁路中的磁场急剧变化所产生的瞬态电流。
这种涌流会导致变压器的铁芯饱和，进而引起磁损耗和温升的增加，甚至可能损坏绝缘。
因此，抑制变压器励磁涌流可以有效提高变压器的运行效率和使用寿命。
一种常见的抑制变压器励磁涌流的方法是采用串联电抗器。
串联电抗器是一种电气元件，它的电抗性质能够抵消变压器励磁涌流的影响。
在变压器的输入侧串联一个适当的电抗器，可以有效地减小励磁涌流的幅值，降低变压器的磁损耗，提高变压器的效率。
另一种抑制变压器励磁涌流的方法是采用变压器差动保护装置。
差动保护装置是一种用于检测变压器状态的装置，可以及时发现变压器的异常情况，并采取相应的措施进行保护。
在变压器的输入侧和输出侧分别安装差动保护装置，可以实时监测变压器的电流差异，一旦发现异常情况，就会自动切断电源，避免励磁涌流对变压器的影响。
合理设计变压器的参数也是抑制励磁涌流的重要手段。
通过选择合适的铁芯材料、匝数比和绕组抗阻值，可以减小励磁涌流的幅值，降低变压器的磁损耗。
同时，还可以合理布置变压器的绕组，减小磁场的漏磁，进一步减小励磁涌流。
在变压器运行过程中，适当控制励磁电流的启动时间也是抑制励磁涌流的有效手段。
通过调整变压器的启动方式和启动时间，可以使励磁涌流的幅值逐渐增大，避免突变的励磁涌流对变压器产生影响。
还可以采用软启动技术来抑制励磁涌流。
软启动技术是一种通过逐渐增加变压器的励磁电流来启动变压器的方法，可以有效减小励磁涌流的幅值，降低变压器的磁损耗。
抑制变压器励磁涌流是保证变压器正常运行的重要措施。
通过采用串联电抗器、差动保护装置、合理设计变压器参数、控制启动时间以及采用软启动技术等方法，可以有效降低励磁涌流的幅值，提高变压器的运行效率和使用寿命。
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浅析变压器励磁涌流产生机理及抑制措施
【摘要】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。
文章分析了变压器励磁涌流及其特点，以单相变压器为例，分析了励磁涌流产生的机理，并给出了常见的抑制措施。
【关键词】变压器；励磁涌流；二次谐波；间断角
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。
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。
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。
【参考文献】
[1]王维俭.电气主设备继电保护原理与运行[M].北京：中国电力出版社，1996.
[2]王维俭，候炳蕴.大型机组继电保护理论基础[M].北京：中国电力出版社，1989.。