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。
1.3变压器励磁涌流的产生机理
变压器线圈绕组中的励磁电流与磁通的关系是由其磁化特性决定的，铁芯饱和度越高，所需要的励磁电流也就越大，在实验中，为变压器充电时，在最不利的时间合闸时，铁芯中磁通密度最大值可达2Φm，这时变压器铁芯的饱和情况是最差，励磁电流的数值最大，这就是变压器励磁涌流产生的机理。变压器产生的励磁涌流要比空载变压器电流大几十倍或者上百倍，假设线圈绕组没有电阻的情况下，电流的峰值会出现在对变压器充电合闸后半周的瞬间，但由于线圈绕组有电阻的存在，励磁涌流会随着时间而减弱，变压器的容量越小，减弱的时间就越快。
2变压器励磁涌流危害
（1）使变压器的投运失败。变压器投入运行时，励磁涌流现象的出现容易引发几点保护措施误动，从而导致投运失败。
（2）使变压器各侧负荷全部停电。变压器出现短路故障切除时，其产生的电压会突然增加，导致出现励磁涌流现象，致使保护装置误动。这时会造成变压器的各个侧负荷全部停电，造成不小的影响。
（3）对变压器造成损害。励磁涌流情况严重时，变压器和断路器会因为点动力太大而出现一定程度的损坏。
（4）损坏电气设备。励磁电流会诱发过电压操作，从而损坏电气设备。
（5）降低保护装置正确工作率。励磁涌流发生时，其直流分量会导致电流互感器的磁路被过分磁化，从而影响测量精度，降低保护装置的正确工作率。
（6）造成电网电压骤升或骤降。励磁涌流产生时，大量谐波产生，会对电网电能的质量造成极大的影响，从而影响其他电气设备的正常工作。
（7）造成大面积停电。一台变压器发生励磁涌流时，邻近变压器会产生“和应涌流”，从而造成误跳闸现象，导致大面积的停电现象。
3变压器励磁涌流分合闸试验数据分析
3.1使用变压器及装置数据（见：表1）：
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表1：变压器及装置数据
3.2试验数据分析（见：表2）：
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表2：试验数据
4对变压器励磁涌流的抑制方法
由于励磁涌流给变压器的运行带来种种不利的影响，电力工作者在大量研究和试验的基础上提出了多种抑制励磁涌流的方法。归纳起来可以分为两大类：其一、通过外部控制即在变压器的外部采取一些补救措施以抑制励磁涌流；其二、通过内部控制即从变压器铁心的励磁原理出发通过改变变压器的内部结构以达到抑制励磁涌流的目的，具体的方法有以下几种。
4.1控制三相开关的合闸速断
由于合闸瞬间外施交流电压的峰值为最大值时，变压器不会产生励磁涌流的特点，可以通过控制三相开关合闸的角度（时间）来抑制励磁电流。当变压器内部无剩磁时，可在施加电压的峰值处合闸，即在合闸角为90°时合闸，变压器内部所产生的磁通接近于零，相应的励磁涌流也很小。很多情况下，变压器从电源切除后，其内部将有剩磁，可以将剩磁当做预期磁通看待，变压器的最佳合闸点就是预期磁通与剩磁相等时。
4.2内插接地电阻
由于遍野器空载合闸时三相励磁涌流不平衡，在三相变压器的中性点处连接一个接地电阻，以承受这种不平衡电流，从而使变压器的励磁涌流得以衰减，且这个接地电阻还可以减弱施加在变压器铁心上的电压，阻止铁心饱和。这种方法要和第一种方法联合使用，可以将励磁涌流的幅值抑制到40%。
4.3改变变压器绕组的分布
变压器在产生励磁涌流时，铁心处于饱和状态，其磁导率接近于真空中的磁导率，则此时变压器的原边可以看作一个空心线圈，相当于铁心从绕组中移出去，其磁通线延伸到了铁心以外的区域，如果将变压器原边的绕组从内部移到外部，则相应的截面积增大，空心线圈的电感和截面积成正比，而励磁涌流与空心电感成反比，因此励磁涌流将抑制。这样可以通过改变变压器原边或副边绕组的分布，以增加暂态或涌流时的等效电感来抑制励磁涌流。
5结语
总之，变压器是配网中的关键设备，是完成电力升降的重点。励磁涌流导致变压器及相关设备受到不利影响，严重时还可能导致大面积停电，降低了电力企业的电力服务质量。为此，需要强化对变压器励磁涌流的分析，明确励磁涌流的产生机理，并根据产生机理制定有效的抑制措施，进一步推动变压器的稳定运行，提高变电站的功能性，积极推动电力服务水平提升，提高电力客户的满意度，实现电力企业的效益与价值。
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论文作者:滕泽洲
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/16
标签：变压器论文; 励磁论文; 电流论文; 绕组论文; 抑制论文; 铁心论文; 剩磁论文; 《基层建设》2019年第28期论文;