浅谈变压器励磁涌流产生机理(中英文结合)
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。
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!。
变压器空投励磁涌流产生的原因
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)sin(211a wt U u +=由dtd N ue Φ-==11得: 在合闸瞬间在变压器铁芯中产生的磁通:)]cos([cos a wt a m +-Φ=Φ,其中112wN U m =Φ 1)2,0π==a t 时合闸:wt m sin Φ=Φ,马上进入稳态运行,没有励磁涌流。
2)0,0==a t 时合闸:'''cos ]cos 1[Φ+Φ=Φ-Φ=-Φ=Φwt wt m m m从t=0经过半个周期wt π=,Φ达最大值,m Φ=Φ2max 。
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:Nf f i i 0100=而额定励磁电流约等于额定电流的3%,即: N Nf i i %30=所以:N f i i 3=。
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。
励磁涌流原理图U1图6-3 图图图图图图图图图图图图tu ϕμI μI rφ(a) 图图图图图图图图图图图图图(b) 图图图图图图图图图图,图图图图图图图图(c) 图图图图图图图图图图(d) 图图图图图图图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+>S K S b 且t S S >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∑∑=-=023m mS I T S 。
+S 是相距半周的差动电流瞬时值之和的全周积分值,∑∑∑+=-=-+023m 12m m S I I T S 。
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+>S K S b 条件可以开放保护。
变压器励磁涌流产生原因及解决方法
存在的磁通。
当磁路处于饱和状态时, 磁路中往往存在着一
个引起饱和的磁通值, 当磁路中的磁通总和大于饱
和磁通值时, 磁路就会处于一种饱和状态, 进而产
生励磁涌流。
图 1 预充磁单元原理
2 2 合闸回路串联阻尼电阻
在变压器进线回路处串联接入一套阻尼电阻,
2 励磁涌流处理方法
通过增大回路中的电阻值, 来减小变压器铁芯上的
二次侧上的电压突然增加, 在某一阶段会产生励磁
涌流, 其最大电流值可以达到变压器额定电流的 8
个用电设备回路中的所有磁链总和在换路的瞬间时
刻 ( t = 0) 是不变的, 即在一个用电设备回路中换
分量和 1 次、 2 次谐波电流, 容易使后台保护设备
所有电感磁链的总和。
~ 10 倍 [2] 。 此外, 励磁涌流往往含有较高的直流
充磁的方法来消除瞬时涌流, 预充磁单元的连接点
行 70 余次, 未出现过一次保护装置误动作情况。
置的移相变压器就增装了一套预充磁装置, 通过预
利完成合闸操作。 在此方法下, 经过对变压器合闸运
A 可选择在变压器的任意一个二次侧线圈出线处,
2 3 加装涌流抑制器
到 1980 V, 使变压器的二次侧电压值与变频装置
消除了励磁涌流。
变压器各电源侧的涌流抑制器应预先设置该侧以某
46
2021 年
第 42 卷第 2 期
东北电力技术
预充磁来改变合闸相位角、 串联阻尼电阻削减涌流
和加装涌流抑制器进行考虑, 在实际运用中还要结
合设备的设计选型、 现场设备安装要求和变压器性
能等情况。
b
当剩磁、 偏磁、 稳态磁通之和超过饱和磁
式、 不同断路器控制方式的变压器设计出来的一套
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
变压器励磁涌流的形成机理与仿真实验_刘文博
湖南工业职业技术学院学报第4期2015年2015-6-9刘文博(1981-),男,福建福州人,福建水利电力职业技术学院,研究方向:电力。
[收稿日期][作者简介]刘文博(福建水利电力职业技术学院,福建永安,366000)变压器励磁涌流的形成机理与仿真实验[摘要]本文对变压器励磁涌流的形成及影响因素进行了分析,结合ATP-EMTP仿真软件,以“路”的观点建立暂态模型,通过改变相关参量,研究励磁涌流的成因与特点。
[关键词]励磁涌流;变压器;电流;磁通;饱和[中图分类号]TM 407[文献标识码]A[文章编号]1671-5004(2015)04-0014-03FomationMechanismandSimulationofExcitationInrushCurrentofTransformerLIU Wenbo(Fujian water conservancy and electric power of Career Technical College,Yong'an366000,Fujian)[Abstract]This paper analyzes the cause and influence factors of excitation inrush current of bining with theATP -EM TP simulation software,the transient model is set up in the “road ”perspective.By changing the relative parameters,the causes and characteristics of excitation inrush current are researched.[Keywords]excitation inrush current;transformer;current;magnetic flux;saturation 1引言电力变压器稳态运行下,励磁电流很小,仅有额定电流的1%-2%,但是在空载合闸并入电网或者外部故障后电压恢复时,会存在数值过大的励磁涌流,该数值会大大超过额定电流的数值,而且波形畸变严重。
变压器的励磁涌流产生原因及特点
变压器的励磁涌流产生原因及特点
产生原因:
1.铁芯非线性特性:在励磁过程中,铁芯会经历从饱和到非饱和的过程,而在饱和和非饱和状态下,铁芯的磁导率存在较大的差异。
当励磁电
流突变时,铁芯的饱和状态发生变化,导致磁通密度的非线性变化,进而
产生励磁涌流。
2.电压突变:在电压突变的瞬间,变压器的磁通密度变化较大,导致
涌流现象的出现。
特点:
1.波动范围大:励磁涌流的幅值会随着励磁电流的大小和励磁电源特
性的不同而变化。
通常情况下,励磁涌流的波动幅值会比较大,但是短暂,并且随着时间的推移会逐渐回归正常工作状态。
2.涌流时间短:励磁涌流一般持续的时间比较短暂,通常在数十毫秒
到数百毫秒之间。
3.作用范围广:励磁涌流会对整个变压器回路产生影响,不仅会造成
励磁线圈中的涌流,也会对次级绕组和电网产生影响。
4.会影响电机和负载设备:励磁涌流在电机和负载设备上产生的过电
压和过电流可能会导致电机和负载设备的损坏。
5.会引起设备振动和噪声:励磁涌流会引起变压器的振动和噪声,对
设备和周围环境造成不良影响。
励磁涌流对变压器和电网的影响是不可忽视的,因此在实际应用中需
要采取一些措施来限制和减小励磁涌流的影响,例如采用特殊的励磁变压
器、引入励磁涌流限制电抗器等。
此外,合理调整变压器的设计和励磁电源的参数也能有效减小励磁涌流的幅值和时间。
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的产生是由于变压器的铁心在初次通电时,由于铁心上残余磁场的存在,电磁感应作用产生一个瞬时电势,导致励磁电流瞬时增大。
另外,变压器柔性铁芯中的有机冷却剂(如油)的热膨胀现象,也会引起涌流的产生。
通常情况下,励磁涌流的持续时间大约为数十至数百毫秒。
励磁涌流会产生一些不良影响,主要有以下几点:1.变压器的励磁涌流会使变压器的输入电流瞬间增大,导致电网负荷增加。
在电网的规划和运行中,通常需要预留一定的电流裕度以应对励磁涌流的增加,这样会导致电网资源的浪费。
2.励磁涌流还会导致变压器线圈的电压降低,甚至可能引起电压的波动,影响变压器的正常工作。
瞬时电压降低可以导致一些与用户的设备断开连接,从而导致设备的故障和停机。
3.变压器励磁涌流还会产生较大的瞬时电流,使变压器和供电设备的绝缘强度受到挑战。
长期以来,过大的涌流会导致绝缘系统的老化和破坏,甚至引发短路故障,严重影响电力供应的质量和可靠性。
为了减小和控制励磁涌流1.在变压器设计和制造过程中,通过优化变压器的铁心结构和材料,降低励磁电流的瞬时增加,从而减小励磁涌流。
2.通过合理的变压器接线方式和转换设备的设备保护装置,实施逐级励磁、逐级负荷并行运行、多变压器群控等措施,来减小励磁涌流对电网的冲击。
3.应用先进的励磁系统,如智能励磁控制技术、励磁变压器的多种调整和优化方案,并加强变压器的维护管理,提高励磁系统和变压器的可靠性和稳定性。
总之,励磁涌流是变压器中存在的一种不良电气现象。
通过优化设计、合理布置和维护管理,可以有效地减小和控制励磁涌流,从而保证变压器和电力系统的正常运行。
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。
变压器励磁涌流原理
变压器励磁涌流原理变压器励磁涌流是指在变压器初次通电或负载快速变化时,由于变压器磁路的非线性特性和励磁电流的突变,导致瞬态励磁涌流的现象。
这种励磁涌流不仅会给电网带来较大的冲击,还会给变压器本身造成额外的负荷,引起变压器的发热和运行不稳定性。
变压器的励磁涌流主要由以下几个方面造成:1.磁路的非线性特性:变压器的铁芯磁导率随磁场强度的变化而发生微小的变化,导致励磁电流的波形与电压波形不完全相同,出现高次谐波成分。
这些高次谐波会引起瞬态励磁涌流。
2.变压器的惯性:变压器由于具有自感性,当励磁电流突变时,变压器中的电流无法立即发生变化,会产生瞬态励磁涌流。
3.励磁电源的特性:励磁电源在初次通电或负载快速变化时,由于电源的电压输出特性和电极的电容性质,会产生较大的电流突变,导致励磁电流的瞬态变化。
由于励磁涌流的存在,会对电网和变压器产生一定的不良影响:1.对电网的影响:励磁涌流会导致电网瞬态电压的波动和振荡,甚至引起电压闪跳和电压失调。
对电网而言,这是一种干扰,会对电网的稳定性和供电质量造成一定的影响。
2.对变压器的影响:励磁涌流能额外提供给变压器一部分无用的有功负荷,导致变压器的额定负载和温升增加,降低了变压器的功率因数和效率。
此外,励磁涌流还会使得变压器线圈内的电流增大,导致电流密度升高,加剧了线圈绕组的发热,进一步影响变压器的运行稳定性和寿命。
为了减小励磁涌流对电网和变压器的影响,可以采取以下措施:1.优化变压器设计:通过选择合适的磁性材料、调整变压器的铁芯形状和绕组结构等,减小变压器的非线性特性,降低励磁涌流的发生。
2.使用励磁涌流限制装置:通过在变压器的励磁回路中串联合适的电感器或限流电阻,可以限制励磁涌流的大小,减小其对电网和变压器的影响。
3.控制励磁电源:在变压器初次通电或负载快速变化时,采取合适的控制策略,通过逐步增加励磁电流的大小,限制励磁涌流的产生。
总之,励磁涌流是变压器运行中的一种瞬态现象,会给电网和变压器本身带来一定的不良影响。
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。
浅谈励磁涌流引起变压器差动保护误动
浅谈励磁涌流引起变压器差动保护误动随着居民生活水平和工业水平的不断提高,用电需求日愈增加,与此同时对电网的稳定性和安全性要求也在不断提高。
变压器是当前电力系统中的重要组成部分,其会对电网的安全稳定运行产生重要影响。
在当前的电力系统中,为了保证变压器的正常工作,一般都会配置灵敏度较高的差动保护作为变压器的主保护。
该差动保护装置能够在区内短路故障快速动作,保证电网及变压器的安全。
1 变压器产生励磁涌流的原因与特点1.1 变压器产生励磁涌流的原因分析通常而言在空载变压器刚接通电源时,在电源一侧的绕组上产生一个较大的电流,该电流的值一般会高出额定电流的5~7倍,在电力行业中通常都将该电流称为“励磁涌流”。
变压器励磁支路的磁化曲线具有明显的非线性特征是变压器产生励磁涌流的主要原因。
在空载情况下对变压器进行合闸操作时,由于铁芯中原有的磁通与变压器工作电压产生的磁通的方向一致,通过铁芯的总磁通量会远远大于铁芯的饱和磁通,即通过铁芯中的磁通量会在合闸瞬间产生巨大的突变,由于励磁电流的大小与磁通量的变化率成正比,所以在变压器的合闸瞬间会产生巨大的励磁电流。
倘若变压器差动保护装置不能够有效地识别该励磁涌流,而误将其视为短路电流,就会导致变压器差动保护的误动。
1.2 励磁涌流的主要特点变压器的励磁电流与短路电流极其相似,二者的值都较大,但是与短路电流相比,励磁电流还具有如下方面的特点:(1)不具有周期性,因而不利于检测;(2)由于励磁绕组并不是理想的导线,因而随着时间的推移励磁涌流会逐渐变小,从而会使得涌流的波形始终偏于时间轴的一侧;(3)励磁涌流的曲线具有明显的尖峰,该尖峰主要是由励磁涌流中的二次谐波导致的;(4)励磁涌流的曲线存在断角,这是其与短路电流的最大区别。
1.3 判别励磁涌流的主要方式励磁涌流引起变压器差动保护误动的问题由来已久,诸多从事该方面研究工作的人员也一直在寻求这方面的解决方法。
具体而言,当前主要有如下三种判别励磁涌流的方法:(1)二次谐波识别法。
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
励磁涌流励磁涌流(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。
变压器的容量、变压器安装地点与大电源的电气距离、电力系统容量的大小、由电源至变压器间电力系统的时间常数L/R值、变压器铁心特性及其设计时所用饱和磁通密度值、加压操作前变压器的剩磁值(residual flux残磁值)、加压操作时瞬间电压的相位角度。
1、励磁起始涌流(initial inrush)当开始加压于变压器的最初瞬间,一瞬态性的励磁涌流,将由电力系统涌入变压器。
在此情况下所产生的励磁涌流,称之为励磁起始涌流(initial inrush)。
在停用变压器时,即使系统电压已被切断,而变压器的励磁涌流也已降为零,即i e=0时,但其铁心中的磁通并不随之降为零,而是沿着铁心的磁滞特性环(hysteresis loop),回降至某一程度的剩磁值(residual flux残磁值)。
该值的大小与系统条件及操作情况均有关联。
今假设变压器在上次断电时其剩磁值为ΦR,而当变压器再次操作电压时,其瞬间电压所产生的磁通波形恰与ΦR连接。
且平滑地持续以前的磁通波形继续下去。
在此情况下的励磁涌流将无瞬态励磁过程。
假设当再次加电压于变压器的瞬间,其磁通值发生在磁通波形的(负)最大值处(-Φmax)。
而此时的剩磁ΦR却为正值,且剩磁不会瞬间立刻消失。
是以由加电压操作所新建的磁通波形不会是从其(-Φmax)值开始,而是从ΦR值开始。
在此情况下产生的励磁涌流,将有极大的瞬态现象。
但由于断路器的投入时间是无法控制,所以实际上类似上面所说的无瞬态励磁过程几乎是不可能的。
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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。
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浅谈变压器励磁涌流产生机理(中英文结合)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。
Abstract: transformer as an important of communication power system electrical equipment, the normal operation of the system has a close relationship with safety. Differential protection for transformer main protection, excitation inrush current is one of the key factors affecting the correct operation or not. Excitation inrush current of transformer is analyzed and its characteristics of a single-phase transformer as an example, analyzed the mechanism of excitation inrush current, and the inhibition of common measures is given.关键词:变压器励磁涌流二次谐波间断角Keywords: transformer excitation inrush current second harmonic discontinuous Angle1、变压器励磁涌流及特点1, transformer excitation inrush current and the characteristic 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。
Transformer is a kind of based on electromagnetic induction principle and static element, is used in ac transmission system voltage transformation of the important electrical equipment. When close the circuit breaker to charging transformer, sometimes, can be observed in transformer ammeter pointer has great swing, then quickly return to normal no-load current value, the impact current is usually referred to as the excitation inrush current.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。
Transformer excitation inrush current, on the whole, have the following characteristics: first, the waveform in spire shape, that it contains quite the aperiodic component and high harmonic components, the high harmonics is given priority to with two times/ /and three times, and, over time, the second harmonic content could be more than one phase of the fundamental component for more than half. Second, excitation inrush current amplitude is directly related to early transformer no-load input voltage phase Angle. For single-phase transformer, when a zero input voltage, excitation inrush current amplitude is the largest. Due to three-phase transformer and the 120 degree phase difference, so the flow also is not the same. Third, in the first few waveform, the flow will appear discontinuous Angle. Fourth, the inrush current decay time constant and transformer impedance, capacity and core materials are related.2、励磁涌流产生机理2, the mechanism of excitation inrush current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。
Transformer excitation inrush current is caused by the transformer core saturation. Unsaturated in core, core slope of the curve is very big, exciting current approximate to zero; Once the iron core saturation, magnetization curve slope decreases and current with magnetic flux linear growth, eventually evolved into excitation inrush current.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:The excitation inrush current in single-phase transformer no-load closing, for example analysis mechanism. A transformer at time t equals zero switching, is applied to the voltage in transformer is: (1)又,变压器电压与磁通间的关系为:(2)Again, the voltage transformer with magnetic: on the relationship between (2)故:(3)Reason: (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。
Type (3) the first type is the steady state flux, after two type for transient magnetic flux, as the core remanence, associated with the voltage of switching time.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。
Plan and cost and technology, modern commonly used power transformer saturation magnetic flux generally set at 1.15 ~ 1.15, and the transformer operating voltage in general should not exceed 10% of the rated voltage. Steady state when the normal operation of the transformer magnetic flux, therefore, will not exceed saturated magnetic flux, the iron core is not saturated. But in the transient process, such as transformer no-load closing, as a result of the action of remanent magnetism, operation flux is likely greater than the saturation magnetic flux, resulting in saturation of transformer. , for example, is the most severe voltage zero point, switch, if the core remanence, aperiodic flux for after half a cycle, the flux reached, will be greater than the saturation magnetic flux, causing serious saturation transformer.3、抑制措施3, inhibiting measures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。