變壓器勵磁涌流產生原理

1、變壓器勵磁涌流及特點

變壓器是一種依據電磁感應原理制造而成的靜止元件，是交流輸電系統中用于電壓變換的重要電氣設備。當合上斷路器給變壓器充電時，蘭州電工培訓學校老師有時候，能夠觀察到變壓器電流表的指針有很大擺動，隨后，很快又返回到正常的空載電流值，這個沖擊電流通常就被稱為勵磁涌流。

總的來說，變壓器勵磁涌流有以下幾個特點：第一，波形呈現尖頂形狀，表明其中含有相當成分的非周期分量和高次諧波分量，其中高次諧波以二次和三次為主，并且，隨著時間推移，某一相二次諧波含量可能超過基波分量的一半以上。第二，勵磁涌流幅值與變壓器空載投入的電壓初相角直接相關。對于單相變壓器來說，當電壓過零點投入時，勵磁涌流幅值最大。由于三相變壓器各相間有120度相位差，所以涌流也不盡相同。第三，在最初幾個波形中，涌流將出現間斷角。第四，涌流衰減的時間常數與變壓器阻抗、容量和鐵心材料等都相關。

2、勵磁涌流產生機理

變壓器勵磁涌流是由變壓器鐵心飽和引起的。在鐵心不飽和時，鐵心磁化曲線的斜率很大，勵磁電流近似為零；一旦鐵心出現飽和，磁化曲線斜率變小，電流隨著磁通線性增長，最終演變為勵磁涌流。

下面以單相變壓器空載合閘為例分析勵磁涌流產生機理。設變壓器在時間t=0時合閘，則施加于變壓器上的電壓為：

（1）

又，變壓器電壓與磁通間的關系為： （2）

故：（3）

式（3）中第一式為穩態磁通，后兩式為暫態磁通，為鐵心剩磁，與合閘時刻的電壓相關。

蘭州電工培訓計及成本和工藝，現代常用的電力變壓器飽和磁通一般設為1.15～1.4，而變壓器運行電壓一般不應超過額定電壓的10%。因此，變壓器穩態正常運行時，磁通不會超過飽和磁通，鐵心也不會飽和。但在暫態過程中，如變壓器空載合閘時，由于剩磁的作用，運行磁通就有可能大于飽和磁通，從而造成變壓器飽和。例如，最嚴重的是電壓過零時刻，合閘，假若此時鐵心的剩磁，非周期磁通為經過半個周期后，磁通達到，將遠大于飽和磁通，造成變壓器嚴重飽和。

3、抑制措施

對于現場中常用的三相電力變壓器，防止變壓器勵磁涌流引起差動保護的措施主要有以下幾類。

3.1 采用速飽和中間變流器

差動保護按照躲開最大不平衡電流進行整定時，帶速飽和原理的差動保護能夠減少非周期分量造成的保護誤動，如BCH-2型就是一種增強型速飽和中間變流器的差動保護。這種差動保護的核心部分是帶短路線圈的飽和中間變流器和差動電流繼電器。短路線圈的存在使得在具有非周期分量電流時繼電器的動作電流大為增加，蘭州電工培訓學校老師覺得從而提高了躲避勵磁涌流和外部短路時暫態不平衡電流的性能。采用BCH-2型差動保護要注意短路線圈匝數的確定匝數愈多躲避涌流的性能愈好，但內部短路時繼電器的動作延時就長。對中小型變壓器，由于勵磁涌流倍數大，內部故障時非周期分量衰減快，對保護動作要求又較低，一般選較大的匝數，而對大型變壓器，內部涌流倍數小，非周期分量衰減慢，又要求保護動作快，則應選較小的匝數。最后選用的抽頭是否合適，應經變壓器空投試驗來確定。同時，靈敏度檢驗應按內部短路時最小短路電流來進行。如不滿足要求，則應選帶制動特性的差動保護。與BCH-2型原理相同的還有DCD-2型差動繼電器構成的差動保護。

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