变压器励磁涌流的特点、产生原因、危害及抑制方法

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变压器励磁涌流的特点、产生原因、危害及抑制方法

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CSDN

https://m.blog.csdn.net/m0_37724753/article/details/142053332

变压器在空载投入运行时，会产生一种称为励磁涌流的瞬态电流现象。这种电流不仅幅值大，而且含有丰富的高次谐波分量，对电力系统的安全稳定运行构成威胁。本文将详细介绍励磁涌流的特点、产生原因、危害以及抑制方法，并通过Simulink仿真进行验证。

1. 励磁涌流的特点

励磁涌流含有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。
变压器容量越大，衰减的持续时间越长，其总的趋势是励磁涌流的衰减速度比短路电流要衰减慢一些。
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)倍。
励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的6～8倍。当选择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选择。

2. 励磁涌流大小和持续时间的影响因素

变压器容量
与变压器相连的电力系统模型
从等值电源到变压器系统电阻
变压器铁芯所用的材料
变压器突然上电时的初始状态和剩磁情况
变压器突然上电时的工况：

初始上电
由于保护动作恢复上电
并列运行变压器的合应励磁涌流

3. 励磁涌流的危害

引发变压器的继电保护装置误动作，如变压器差动保护、速断保护，使变压器的投运失败。
变压器出线短路故障切除时所产生的电压突增，诱发变压器保护误动作，使变压器各侧负荷停电。
A变电站一台变压器空载接入电源产生的励磁涌流，诱发临近其他B变电站、C变电站等正在运行的变压器产生“合应励磁涌流”而误跳闸，造成大面积停电。或两台变压器并列运行，当投其中一台时造成另一台变压器产生“合应励磁涌流”使保护误动作。
数值很大的励磁涌流会导致变压器及断路器因电动力过大损伤。
诱发操作过电压，损坏电气设备。
励磁涌流中的直流分量导致电流互感器磁路被过度磁化而大幅降低测量精度和继电保护装置的正确动作律。
励磁涌流中的大量谐波对电网电能质量造成严重的污染。
造成电网电压骤升或骤降，影响其他电气设备正常工作。
造成电压波形发生畸变，影响供电质量。
噪声增大。
变压器铜损增加。
变压器铁损增大。

4. 并列运行变压器的励磁涌流

当有多台变压器并联运行时出现的一个很特别的现象。有一台变压器已在运行当中A，而现在将第二台并联变压器合闸投入运行B。这时，第一台变压器上将出现所谓合应励磁涌流。其原因是新合闸的变压器中流动的涌流可以在先前已经上电的变压器中找到一个并联的通路。事实上，电流中的直流分量可能导致原已经运行的台变压器的铁芯饱和，这将在该变压器中引起一个明显的涌流过程。这个明显的涌流不如初始励磁涌流大，其幅值取决于该变压器的容量的大小和电力系统的规模。

5. 励磁涌流公式分析

观察公式，发现励磁涌流与变压器参数等诸多因素有关。但针对某一特定变压器而言，由于平均电感与饱和磁链的相对确定，故回路电阻R1、合闸相角α和剩磁成为影响励磁涌流的重要因素。

6. 抑制励磁涌流方法

在此基础上，倘若在电压为最大值(合闸相角x=90°)时投入变压器，铁心中的磁链为零，就能避免出现励磁涌流，仅只存在正常的励磁电流；而在电压为零至最大值之间(α为0~~90°)投入变压器，铁心中的总磁链在~~2范围,励磁涌流也就在正常励磁涌流与最大励磁涌流之间变化。因此，通过精确选取合适的合闸角度w，是抑制励磁涌流的有效方法之一。

考虑到中小容量变压器的涌流等级及使用环境，通常采用的抑制策略是串接合闸电阻R以改变变压器投切回路的参数，进而实现对励磁涌流的抑制。