变压器励磁涌流分析

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
即电源投入瞬间变压器磁路中的磁通除了含有余弦波形
的稳态值-ΦmCosωt磁通外，还有一个数值为稳态磁通幅
值Φm的偏磁Φp。
（3）当α=α
m cos m cos(t )
偏磁Φp的产生主要是由于磁通不能突变造成的，偏磁
Φp用于抵消合闸瞬间稳态分量的瞬态值，其大小和合闸
初相角直接相关。
4.波形偏离时间轴一侧，出现间断，饱和越严重，间断角越小 励磁涌流的间断角，与铁芯饱和磁通、剩磁的大小，合闸时刻 都有很大关系。 5.一般有一相或两相谐波含量比较小，但至少有一相比较大， 且励磁涌流中含有较大的二次谐波。
励磁涌流对变压器差动保护的影响
1.1变压器等效电路
U1=－E1＋I1（R1＋jX1σ） U2'=E2'－I2'（R2＋jX2σ） I1+I2'=Im≈I0 －E1=－E2=Im(Rm+jXm)=ImZm
1.励磁涌流的产生机理
对于单相变压器
i1
Ф
U1
N1
N2
U2
图1-1 变压器示意图
偏磁Φp分析
可得出在t=0时，电压初相角α与磁通Φ的关系如下：
（1）当

2
mSint
即电源投入瞬间变压器磁路中的磁通Φ
立即进入与电源电压相同正弦波形的稳态值；
（2）当α=0
m mCost
变压器最严重的磁过饱和情况
变压器铁心磁化曲线 正常运行时工作与磁 化曲线的线性区
正常运行时的励磁电流分析分析
铁心过饱和引起的励磁电流激增分析
B H
励磁涌流仿真分析
A
N
B
C
3000 MVA 500 kV Equivalent
+ -
v
Va1 signals 1
+ -
v
Va2
+ -
v
Va3
+
i -
（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
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。
偏磁Φp分析
Ф Фsat
饱和磁通
Фp.max
最大偏磁
ФRes
Ф（稳态磁通） 剩磁
ω
-ФRes -Фp.max
剩磁 最大偏磁
-Фsat
饱和磁通
图 1-2 变压器磁路中各磁通分量关系图
剩磁Φres
B H
剩磁Φres
从以上分析可以看出 1、变压器铁心中剩磁的大小直接和分闸时 铁心中的稳态磁通瞬时值直接相关。 2、不考虑剩磁的自动消退情况下，如果能 将分闸相位角和合闸相位角进行很好的配合， 就可以使剩磁和偏磁相互抵消，很好的抑制 磁饱和，从而抑制涌流！ 3、对于单相变压器，经原理和实验分析可 知变压器在某个相位角α时磁势被切断，下 次就在α时合闸，就可使偏磁完全抵消剩磁。
signals 2
6 Multimeter
450 MVA 500 -230 kV Three -Phase Transformer
A
a
B
b
C
c
A B C Three -Phase Fault
Continuous powergui
signals 3 signals 4 signals 5 signals 6 signals 7
1.神经网络法 2.基于模糊识别的判别法
3.小波变换法，通过对差流中高次谐波和奇异点进行检测来 判断是否发生了励磁涌流。
现有的励磁涌流的识别方法
（三）磁通特性识别法
发生励磁涌流时，磁链—差流曲线即变压器的空载特性曲线， 即磁化曲线。而发生内部故障时，其磁链—差流曲线则和磁化 曲线有较大出入。
（四）基于变压器模型的识别方法
1.基于变压器回路方程原理 2.励磁阻抗变化原理
ia
+
i -
ib
+
i -
ic
Breaker Control
magnitude signal
angle
Fourier 1
magnitude signal
angle
Fourier 2
magnitude signal
angle
Fourier 3
c 12 Breaker1
c 2
1 Breaker2
c 12ห้องสมุดไป่ตู้Breaker3
个人成长学习报告（三）
变压器励磁涌流分析
牛志雷 2011年6月2日
主要内容
1.变压器何时会产生励磁涌流 1.励磁涌流产生机理 2.励磁涌流的特征 3.励磁涌流的识别 4.考虑励磁涌流时的变压器差
动保护设计
何时会产生励磁涌流
变压器两端电压发生突变时： 1、变压器空载合闸时。 2、变压器外部短路故障切除后，电压 恢复时。 3、并联运行的其他变压器发生励磁涌 流时，就会在本变压器中产生和应涌流。