变压器励磁涌流现象分析及应对措施

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1、变压器励磁涌流现象分析及应对措施肖国军摘要：对变压器在使用中产生的几种励磁涌流现象进行了分析，并根据变压器励磁涌流在不同系统运行情况下产生的冲击电流波形情况，提出在变压器保护设计时应采取的励磁涌流应对措施，希望对变压器保护设计有一定的指导意义。关键词：励磁涌流；起始涌流；恢复涌流；共振涌流；谐波抑制Abstract:Analyzessomeexcitedsurgephenomenonoccurredduringtheusageoftransformers,andproposessomecounter-measurestotheexcitedsurgetakenduringthetrans

2、formerprotectiondesigningonbasisofthewave-formofsurgingcurrentproducedbytheexcitedsurgeoftransformersoperatingindifferentsystems,thesemayhavesomecertainvaluesfortransformerprotectiondesigning.KeyWords:Excitedsurge;initialsurge;recoverysurge;resonancesurge;harmonicsuppressing中图分类号：U231文献标志码：B文章编号：

3、1007-936X（2004）05-0008-03的8R所示。假设变压器上次断电时其剩磁值为8R，当变压器再次接通时，其瞬间电压所产生的磁通波形恰与8R连接，则其磁通将按以前的磁通波形平滑地持续下去。在此种系统运行情况下，变压器将无瞬态励磁过程，不会产生励磁涌流现象。引言变压器是电力系统、地铁或轻轨牵引供电系统中的一种非常重要的设备，分布于各不同的电压等级系统。虽然变压器在各电力系统或供电系统运行多年，总体效果不错。但仍有相当数量的变压器，由于没有处理好励磁涌流对变压器保护的干扰问题，造成不必要的停电事故和经济损失。0励磁涌流现象分析变压器励磁涌流的产生主要是受其励磁电压的影响，只要系统

4、电压一有变动，励磁电压将受到影响，就会出现励磁“涌流”现象。在不同的系统运行情况下，变压器会出现不同程度的励磁涌流现象，主要可分3种：励磁起始涌流、电压恢复涌流及共振涌流。1.1励磁起始涌流励磁起始涌流是指在变压器开始投入的初始瞬间，由电力系统涌入变压器的瞬态性的励磁电流。在变压器停止运行时，即使系统电压已被切除，变压器的励磁电流也已降为零（即ie=0）时，但其铁心中的磁通并不随之降为零，而是沿着其铁心的磁滞特性环回降至某一程度的剩磁值，如图11激磁电源在此瞬间被切断变压器在此瞬间再接通图1变压器励磁电流和磁通波形（无瞬态励磁）图当再次接通变压器的瞬间，假设其磁通值正好发生在磁通波形的负

5、最大值处，剩磁8R为正值时，变压器所新建的磁通波形将不会从（-8max）值开始，而是从剩磁8R开始，并形成如图2所示的8t曲线。在此种运行情况下，变压器将存在瞬态励磁过程，产生的励磁涌流将会产生极大的瞬态冲击现象。由于断路器的投入时间是无法控制的，因此实际上类似图1的无瞬态励磁过程基本上是不可能的。变压器典型励磁电流波形如图3所示。其波形在最初数周内衰减极快，然后逐渐减慢。其衰减速作者简介：肖国军.杭州地铁集团有限责任公司，工程师，浙江杭州310003，电话：0571-87239668。度是与电源系统的时间常数（L/R）值有关，即（L/R）值愈高衰减愈慢。故容量较大的变压器（电感L相对值

6、较大），或变压器邻近电源及发电机（电阻R相对值较小）者，其励磁涌流衰减均较缓慢。事实上系统时间常数的电感L值并非固定不变，是随变压器的饱和程度而变化。在开始的数周波内饱和程度较高，电感L值较小，故衰减较快。由于电阻在系统中起阻尼作用而降低饱和程度，电感L值逐渐变大，故衰减越来越缓慢。有时要经数秒甚至几分钟后才会衰减到正常值。涌流，其波形如图4总电流波形的下一半负值部分。关键是此地区电压变动的趋势是与变压器A励磁起始涌流的极性相反，即在励磁起始涌流为最高值时电压将为最低，反之亦然。但变压器B的电压恢复涌流，其极性是与地区电压极性相同。在此运行情况下，变压器A与B上的2个励磁电流之和称为共振

7、励磁涌流，如图4中所示的总电流iC。变压器B已闭合断路器B断路器CS开断断路器A变压器A总电流iC变压器A励磁起始涌流变压器B电压回复涌流图4共振励磁涌流原理和波形图总之，上述3种变压器励磁涌流的瞬时尖峰值及持续时间将根据变压器容量、系统容量、电源至变压器间系统的时间常数（L/R）值等各种因素综合而定。励磁涌流的瞬时尖峰值一般情况下高达变压器额定电流值的8～30倍，如果在进行变压器保护设计过程中不采取必要的抗干扰措施，势必造成变压器