励磁前移等效法在大功率整流变压器仿真中的应用

励磁前移等效法在大功率整流变压器仿真中的应用

赵道德1，曾秋生1，陈洁莲1，陈元初1，张士权2

(1.株洲变流技术国家工程研究中心，湖南 株洲412000；

2.大唐国际再生资源开发有限公司，内蒙古 呼和浩特010206)

摘要：以某电解铝工程项目用72MVA大功率整流变压器为实例，以整流变压器的铭牌数据计算为基础，采用励磁前移等效法计算其技术仿真参数，依此数据建立了PSIM仿真模型并进行了仿真。仿真结果验证了仿真模型的有效性和可用性。

关键词：整流变压器；励磁前移等效法；PSIM仿真

Application of Excitation Forward Equivalent Method for High-power Rectifying

Transformer

Zhaodaode1，Zengqiusheng1，Chenjielian1，Chenyuanchu1，Zhangshiquan2

(1 Zhuzhou National Engineering Research Center of Converters Co., Ltd., Hunan , Zhuzhou 412001, China;

2 Datang International Recycling Resource Development Co., Ltd., Callsign Haot, Inner Mongolia 010206, China)

Abstract：It proposes an excitation forward equivalent method used to calculate rectifying transformer’s simulation parameters based on its nameplate data with an example of a 72MVA high power rectifying transformer used in an electrolytic aluminum project and establishes its PSIM simulation model. Simulation results verify the validity and availability of the simulation model.

Keywords: rectifying transformer; excitation forward equivalent; PSIM simulation

0 引言

随着电化学及冶炼行业的发展，大功率整流供电设备的设计越来越复杂。整流变压器，作为大功率整流装置中的关键设备之一，其现有仿真模型数据难以直接应用于实际铭牌数据选择和大功率整流系统设计中。采用励磁前移等效法计算参数并结合应用仿真系统中的变压器模型，能依据变压器铭牌数据更准确地计算变压器的仿真技术性能参数，系统仿真结果的准确度更高，与实际应用更接近，仿真对实际应用的指导价值进一步提高。

1 大功率整流变压器原理

某电解铝工程项目，其整流变压器容量为72MVA，由调压变压器T1和整流主变压器T2各1台组成，2台变压器单立安装。调压变压器采用三绕组变压器结构，联接组别为Y/Y/△，其中：第一和第

二绕组均采用Y型联接，第二绕组为调压绕组；第三绕组为无功功率补偿绕组，采用△型联接，在仿真模型中忽略第三绕组。调压变压器实际铭牌参数如表1所示。

整流主变压器采用等效12脉波双铁芯结构，实物为2台相移角为30°的6脉波整流变压器安装在同一器身内。其联接方式为（+12°）Y/△▽和（+12°）△/△▽，一次侧绕组分别为Y和△型（均移相+12°）联接，二次侧绕组均为同相逆并联形式、在整个铁芯柱范围内交错排列。在后续仿真计算中，忽略一次侧的移相绕组。变压器的铭牌数据如表1所示。

表1 变压器铭牌数据

Tab. 1 Nameplate data of transformer

变压器类型

T1 T2

参数

级数

4 14 28 42 4 14 28 42

空载电流I0%/% 0.15 0.186 0.279 0.557 0.18 0.14 0.07 0.03

空载损耗P0/kW45.2 45.2 45.2 45.2 84.5 45.5 20.1 5.4

短路损耗P k/kW289 309.1 280.9 247.5 273.9 273.9 273.9 273.9

短路阻抗Z k% / %10.7 13.3 8.6 4.1 4.2 5.4 8.1 16

一次侧电压U1/kV220 220 220 220 70000 56538 37692 18846

一次侧电流I1/A 188.4 152.2 101.4 50.7 296.1 296.1 296.1 296.1

二次侧电压U2/V 70000 56538 37692 18846 577 466 311 155

二次侧电流I2/A 592.2 592.2 592.2 592.2 17952 17952 17952 17952

2 仿真参数计算

2.1励磁前移等效法

由于大功率电力变压器的变比k值较大，使一次侧和二次侧的电压、电流及阻抗等数值相差极大，因而分析计算既不方便也不精确，相量图更难画。为了避免这些问题，可采用一个既能准确反映变压器内部电磁过程又便于工程计算的等效电路来代替实际的变压器，通过绕组折算便可得到这种等效电路。对于双绕组变压器，其理想变压器模型等效电路图（即传统变压器的T型等效电路）如图1所示。图中，R1和L1为一次侧绕组的电阻和电感，R2和L2为二次侧绕组的电阻和电感，R m和L m为励磁绕组的电阻和电感，R2’ 和L2’为换算为一次侧的二次绕组的电阻和电感。

图1 T 型等效电路图 图2 励磁前移等效电路图

Fig.1 T type equivalent circuit Fig. 2 Excitation forward equivalent circuit

变压器铭牌上短路阻抗和短路损耗等参数为一次侧和二次侧绕组的总数据，无法区分各绕组单独的参数数据。由于大功率变压器的励磁阻抗远大于一侧和二次侧绕组的短路阻抗，可以将励磁回路向一次电源侧前移（图2），折算到一次侧的一侧和二次侧短路阻抗就能按串联方式计算为变压器的短路总阻抗，则可依据短路阻抗和短路损耗等变压器总数据计算短路总阻抗值。变压器的这种近似等效电路方法即励磁前移等效法，它同样适用于Matlab 等其他仿真软件中。图2中R t1和L t1为折算到一次侧的变压器总电阻和总电感，即R t1=R 1+R 2’，L t1=L 1+L 2’。以下大功率整流变压器参数计算时均折算为一次侧的技术数据。 2.2 仿真参数计算

以某电解铝项目72MVA 变压器为例，结合表1数据，取额定运行级数为4，采用励磁前移等效法计算调压变压器和整流主变压器的短路阻抗值和励磁阻抗值。调压变压器T1相关参数计算过程如下：

⑴ 励磁电阻：3

0m12

10%45.210188.7k 3()3(188.40.15%)

P R I I ×=

==Ω××××

⑵ 励磁阻抗：3

m1

449.5k Z

=

=Ω

⑶ 励磁电抗：m1408k X ===Ω

⑷ 励磁电感：3

m1m1

408101299H 2π2π50

X L f ×===×

⑸ 短路电阻：2332

k 0k%t1122

1

2891045.2100.107 2.70933188.4

P P Z R I ?××?××===Ω×

⑹ 短路测试阻抗：3k11

72.14Z =

=Ω

⑺ 短路阻抗：3m1k11t11

3

m1k11449.51072.1472.15449.51072.14

Z Z Z

Z Z ×××===Ω?×?

⑻ 短路电抗：t1172.1X ===Ω ⑼ 短路电感：t11t1172.10229.6mH 2π2π50

X L f

===×

参照T1的励磁前移等效法推导过程，同理可计算出整流变压器各特征调压级数处的励磁阻抗和

短路阻抗（表2）。

表2 整流变压器阻抗计算结果

Tab. 2 Impedance calculation results of rectifier transformer

变压器类型 参数/级数 4 14 28 42

励磁电阻R m1/k? 188.7 188.7 188.7 188.7

励磁电感L m1/H 1299 1299 1299 1299 T1

短路电阻R t11/? 2.709 4.436 9.096 32.09

短路电感L t11/mH 229.6 353.3 341.9 310.8

励磁电阻R m2/k? 49.58 44.13 77.98 114.1

励磁电感L m2/H 182.7 207.7 223.9 142.3 T2

短路电阻R t12/m? 520.4 520.4 520.4 520.4

短路电感L t12/mH 18.18 18.89 18.89 18.65

注：计算励磁阻抗和短路阻抗的满足条件分别为P0＜I0%＜S1和P k＜U k%＜S1,其中S1为变压器一次侧容量。

3 仿真

3.1仿真模型

根据励磁前移等效法计算出变压器相关参数，采用电力电子仿真软件PSIM搭建了整流变压器模型（图3）。图中，T1为调变模型（忽略补偿绕组），T2与T3合并称之为整流主变模型（忽略移相绕组）。T2和T3联接方式分别为Y/△和△/△，在模型中将T2二次侧的2个绕组合并为一个绕组，这样整流主变压器的仿真模型简化为常规的双绕组变压器。在整流主变压器的计算与仿真时，均以变压器T2为例。

图3 整流变压器仿真模型

Fig. 3 Simulation model of rectifying transformer

由于整流主变压器二次侧的同相逆并联绕组在整个铁芯柱轴向范围内交错排列，其间的漏阻抗接近于零（二次侧阻抗可全归算到一次侧），则两绕组带公共负载或在公共侧短路时，将平均分配总的负载电流和短路电流；只有其中一个绕组带公共负载或短路时，另一绕组视同于开路，该绕组的负载

电流和短路电流将达到两绕组同时带载或同时短路时通过该绕组电流的2倍（理论最大值）。该模型亦适用于具有同样电磁结构的同相非逆并联二次绕组的整流变压器。以调压变压器T1为例，使用PSIM 软件设计了变压器3种不同工作状态（空载、短路和额定负载）的仿真试验模型图，其中额定负载试验模型如图4所示。整流主变压器T2试验模型与调压变压器T1的类似，故省略。

图4 调压变压器额定负载试验模型图

Fig. 4 Rated load test model of voltage adjusting transformer

3.2 仿真结果

图5和图6分别示出级数为4时调压变压器和主变压器的3种试验仿真结果。表3和表4提供了整流变压器的仿真试验结果及其铭牌数据的对比。可以看出，采用励磁前移等效法计算出的仿真参数应用于PSIM仿真模型中，其结果与实际结果的最大误差率为3.8%，表明仿真结果与实际应用情况基本符合。

图5 （级数4）调变T1仿真波形

Fig. 5 Simulation waveforms of voltage adjusting transformer T1 (level 4)

图6（级数4）整流主变压器T2仿真波形

Fig. 6 Simulation waveforms of rectifier’s main transformer T1 (level 4)

表3 调压变压器T1仿真结果及其铭牌数据对比

Tab. 3 Comparison between simulation data and nameplate data for voltage adjusting transformer T1 序号 参数(表2数据*0.5)\级数 4 14 28 42 仿真试验条件

1 实际空载损耗P 0/kW 45.

2 45.2 45.2 45.2 2 仿真空载损耗P 0’/kW 45.19 45.17 45.18 45.18

3 空 载

空载损耗误差率/% 0.02 0.07 0.04 0.04 U 1=220kV ；

I 2=0

4 实际短路损耗P k /kW 289 309.1 280.9 247.

5 5 仿真短路损耗P k ’/kW 288.5 308.

6 280.5 247.2 6 短 路 短路损耗误差率/% 0.1

7 0.16 0.14 0.12 U k =Z k%×220kV ； R 2=0； Z k%按表1参数 7 实际额定损耗P n /kW 334.2 354.3 326.1 292.7

8 仿真额定损耗P n ’/kW 334.4 353.

9 326.0 293.6 9 额定损耗误差率/% 0.06 0.11 0.03 0.31 10 实际额定电流I 1/A 188.4 152.2 101.4 50.7 11 仿真额定电流I 1’/A 188.8 152.5 101.6 50.93 12

额 定 负载 一次侧电流误差率/%

0.21%

0.20%

0.20%

0.45%

U 1=220kV ； I 2=592.2A 表4 整流主变压器T2仿真结果数据对比

Tab.4 Comparison between simulation data and nameplate data for rectifying main transformer T2

序号 参数（表2数据*0.5）\级数 4 14 28 42 仿真试验条件

1 实际空载损耗P 0/kW 42.25 22.75 10.05 2.70

2 仿真空载损耗P 0’/kW 42.2

3 22.73 10.045 2.699

3

空 载

空载损耗误差率/%

0.05%

0.09%

0.05%

0.04%

U 1按表2参数；

I 2=0

4 实际短路损耗P k /kW 136.9

5 136.95 136.95 136.955 仿真短路损耗P k ’/kW 140.

6 140.5 140.5 140.6 6 短 路

短路损耗误差率/% 2.7% 2.6% 2.6% 2.7% U k =U k%×220kV ； R 2=0 ；

Z k%和U 1按表2 参数

7 实际额定损耗P n /kW 179.2 159.7 147 139.658 仿真额定损耗P n ’/kW 184.4 165.1 152.6 144.4 9 额定损耗误差率/% 2.9% 3.4% 3.8% 3.4% 10 实际额定电流I 1/A 296.1 296.1 296.1 296.1 11 仿真额定电流I 1’/A 296.02 295.95 296.16 295.1712

额 定 负载 一次电流误差率/%

0.03%

0.05%

0.02%

0.31%

U 1按表2参数； I 2 =35904A

4 结语

本文介绍了一种用于变压器仿真参数计算的励磁前移等效法，用该方法计算的仿真参数与实际铭牌参数基本一致。以励磁前移等效法建立大功率整流变压器PSIM 仿真模型可用于现代电化学和冶金等行业所用的复杂大功率整流变压器仿真分析中，完全可用于实际工程定量分析，对实际应用有一定的指导价值。

参考文献：

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[2] 沈阳铝镁设计研究院电力室编.硅整流所电力设计[M].北京：冶金工业出版社,1983. [3] 王兆安、张明勋主编,电力电子设备设计和应用手册第三版[M].北京：机械工业出版社,2009. [4] 崔立君主编,特种变压器的理论与设计[M].北京：科学技术文献出版社,1995. [5] 路长柏编著,电力变压器的理论与计算[M].辽宁：辽宁科学技术出版社.2007.

[6] 王希平等,基于Simulink 配电变压器模型的建立及仿真[J].自动化技术与应用,2009(9).

作者简介：赵道德（1969‐），男，高级工程师，主要从事变流技术的研究工作。

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 Angle 1、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

电子变压器的工作原理电子变压器材料及分类 电子变压器简介 电子变压器，输入为AC220V，输出为AC12V，功率可达50W。它主要是在高频电子镇流器电路的基础上研制出来的一种变压器电路，其性能稳定，体积小，功率大，因而克服了传统的硅钢片变压器体大、笨重、价高等缺点。 电子变压器工作原理 工作原理与开关电源相似，二极管VD1～VD4构成整流桥把市电变成直流电，由振荡变压器T1，三极管VT1、VT2组成的高频振荡电路，将脉动直流变成高频电流，然后由铁氧体输出变压器T2对高频高压脉冲降压，获得所需的电压和功率。R1为限流电阻。电阻R2、电容C1和双向触发二极管VD5构成启动触发电路。三极管VT1、VT2选用S13005，其B为15～20倍。也可用C3093等BUceo>=35OV 的大功率三极管。触发二极管VD5选用32V左右的DB3或VR60。振荡变压器可自制，用音频线绕制在H7X10X6的磁环上。TIa、T1b绕3匝，Tc绕1匝。铁氧体输出变压器T2也需自制，磁心选用边长27mm、宽20mm、厚10mm的EI型铁氧体。T2a用直径为0．45mm高强度漆包线绕100匝，T2b用直径为1．25mm 高强度漆包线绕8匝。二极管VD1～VD4选用IN4007型，双向触发二极管选用DB3型，电容C1～C3选用聚丙聚酯涤纶电容，耐压250V。 电路工作时，A点工作电压约为12V；B点约为25V；C点约为105V；D点约为10V。如果电压不满足上述数值，或电路不振荡，则应检查电路有无错焊、漏焊或虚焊。然后再检查VT1、VT2是否良好，T1a、T1b的相位是否正确。整个电路装调成功后，可装入用金属材料制作的小盒内，发利于屏蔽和散热，但必须注意电路与外壳的绝缘。引外，改变T2a、b二线圈的匝数，则可改变输出的高频电压。 电子变压器作用 在电子线路中起着升压、降压、隔离、整流、变频、倒相、阻抗匹配、逆变、储能、滤波等作用。 电子变压器分类 A按工作频率分类： 工频变压器：工作频率为50Hz或60Hz 中频变压器：工作频率为400Hz或1KHz 音频变压器：工作频率为20Hz或20KHz

三相变压器的励磁涌流和和应涌流的仿真 分析

三相变压器的励磁涌流和和应涌流的仿真分析 摘要:简单地介绍了PSCAD电磁仿真软件，论述了励磁涌流以及和应涌流产生的机理，搭建了仿真模型，得到了空载合闸时的涌流波形，并主要对影响励磁涌流的因素进行了分析研究，其结果与理论分析相吻合，表明利用PSCAD 能够有效地对变压器励磁涌流和和应涌流的仿真，为变压器保护的算法研究提供基础，最后提出了鉴别励磁涌流的新兴技术，进一步提高了电力系统的稳定性、可靠性，同时对智能电网的发展起到很大的促进作用。 关键词:PSCAD；励磁涌流；空载合闸；仿真研究 随着社会的不断发展，电力行业的飞跃进步的同时，电力变压器是发电厂和变电站中的主要电气设备, 对电力系统的安全稳定运行起着十分重要的作用[1]。但由于变压器空载合闸过程中所产生的励磁涌流以及和应涌流对继保产生的误动作使得电力系统稳定性遭到破坏，所以有必要对变压器励磁涌流进行分析研究，而PSCAD能够很好的对电力系统进行建模分析和研究，从而可以提高系统的稳定性和可靠性。 PSCAD是一款电磁暂态软件包，它由很多可视化模块组成，具有较完善的模型库，主要研究电力系统的暂态过程，对电力系统时域和频率进行快速而又准确的仿真分析[2-3]。 1 励磁涌流的产生机理 变压器正常运行和外部故障时不会饱和，励磁涌流一般不会超过电力系统稳定运行额定电流的2%-5%，从而对纵差动保护的影响可以忽略。当变压器空载投入或者外部故障切除后电压恢复时, 变压器电压从零或很小的值突然上升到运行电压。在这个电压上升的暂态过程中, 变压器可能会严重饱和, 产生很大的

第1章 变压器的基本知识和结构 1.1变压器的基本原理和分类 一、变压器的基本工作原理 变压器是利用电磁感应定律把一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。 变压器工作原理图 当原边绕组接到交流电源时，绕组中便有交流电流流过，并在铁心中产生与外加电压频率相同的磁通，这个交变磁通同时交链着原边绕组和副边绕组。原、副绕组的感应分别表示为 dt d N e Φ-=1 1 dt d N e Φ-=2 2 则 k N N e e u u ==≈2 12121 变比k ：表示原、副绕组的匝数比，也等于原边一相绕组的感应电势与副边一相绕组的感应电势之比。 改变变压器的变比，就能改变输出电压。但应注意,变压器不能改变电能的频率。 二、电力变压器的分类 变压器的种类很多，可按其用途、相数、结构、调压方式、冷却方式等不同来进行分类。 按用途分类：升压变压器、降压变压器； 按相数分类：单相变压器和三相变压器；

按线圈数分类：双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器； 按铁心结构分类：心式变压器和壳式变压器； 按调压方式分类：无载（无励磁）调压变压器、有载调压变压器； 按冷却介质和冷却方式分类：油浸式变压器和干式变压器等； 按容量大小分类：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。 三相油浸式电力变压器的外形,见图1，铁心和绕组是变压器的主要部件，称为器身见图2，器身放在油箱内部。 1.2电力变压器的结构 一、铁心 1.铁心的材料 采用高磁导率的铁磁材料—0.35～0.5mm厚的硅钢片叠成。 为了提高磁路的导磁性能，减小铁心中的磁滞、涡流损耗。变压器用的硅钢片其含硅量比较高。硅钢片的两面均涂以绝缘漆，这样可使叠装在一起的硅钢片相互之间绝缘。

卤素灯用电子变压器原理图 卤素灯又称石英灯，它常以石英玻璃做成反射灯罩，制作成石英射灯。石英射灯具有聚光、亮度高、显色性好、外形新颖和寿命长等优点，普遍用于舞厅、宾馆和商场等场所做特殊照明，也可用于展室的橱窗及照相行业的摄影厅。目前，家庭使用石英灯也逐渐增多。普通石英射灯使用１２Ｖ／５０Ｗ的小型卤素灯泡，配用小体积的电子变压器，使其效率提高，体积重量均减少。本电子变压器采用工程阻燃塑壳，外观小巧玲珑。 主要电气参数：电源电压ＡＣ２２０Ｖ＋１０％；电源频率５０～６０Ｈｚ；输出电压ＡＣ１２Ｖ；输出功率５０Ｗ；功率因数０．９９。 电子变压器实际上是一种隔离型开关电源，电路原理如附图所示，它主要由全桥整流滤波、开关变换、小体积磁芯隔离降压变压器三部分组成。变换开关元件由于采用了ＮＰＮ型三重扩散表面玻璃钝化平面型晶体管，它具有击穿电压高、电流容量大、开／关时间短的特点，因此开关管的安全工作区得到保证。电路有较高的使用效率和可靠性，可长时间连续工作。隔离降压变压器亦是本机关键，磁芯参数确定了传输功率，匝数比确定了输出电压。本变压器使用ＥＥ２５磁芯，初级绕１２０匝，次级用多股并绕１２匝，磁芯不作间隙，组装后经专用树脂浸渍处理而成。使用注意事项：１． 只限接入小于指定功率的负载，也就是配接１２Ｖ石英灯泡、功率在２０～５０Ｗ之间；２． 严禁输出短路，并保持变压器四周通风。 本文介绍的电子变压器克服了传统硅钢片变压器体积、重量大、效率低、价格高的缺点，电路成熟，性能稳定。 工作原理 本电子变压器工作原理与开关电源相似，电路原理图见图1，由VD1－VD4将市电整流为直流，再把直流变成几十千赫兹的 高频电流，然后用铁氧休变压器对高频、高压脉冲降压。图中R2、C1、VD5为启动触发电路。C2、C3、L1、L2、L3、VT1、VT2构成高频振荡部分。 L1、L2、L3分别绕在H7×4×2mm3的磁环上，L1、L2绕6匝；L2绕1匝。L4、L5绕在H31×18×7mm3的磁环上，L4绕用Φ＝0.1mm的高强度线绕340匝；L5用Φ＝1.45mm的高强度线绕20匝。VT1、VT2选用耐压BVceo≥350V大功率硅管。其它元件无特殊要求。电路正常工作时，A点工作电压约为215V，B点约为108V，C点约为10V，D点约为25V。如果不振荡，检查VT1、VT2及L1、L2、L3的相位是否正常（交换L3的两根接线即可）。改变L5的匝数可改变输出电压。 元器件选择与制作元器件清单见下表。

电子变压器工作原理图 电子变压器就是开关稳压电源。它实际上就是一种逆变器。首先把交流电变为直流电，然后用电子元件组成一个振荡器直流电变为高频交流电。通过开关变压器输出所需要的电压然后二次整流供用电器使用。开关稳压电源具有体积小,重量轻,价格低等优点,所以被广泛用在各种电器中。开关稳压电源的原理较复杂。 下面一种电子变压器电路图的分析，输入为AC220V，输出为AC12V，功率可达50W。它主要是在高频电子镇流器电路的基础上研制出来的一种变压器电路，其性能稳定，体积小，功率大，因而克服了传统的硅钢片变压器体大、笨重、价高等缺点。 电子变压器电路图: 电子变压器工作原理电路如图所示。电子变压器原理与开关电源工作原理相似，二极管VD1～VD4 构成整流桥 把市电变成直流电，由振荡变压器T1，三极管VT1、VT2组成的高频振荡电路，将脉动直流变成高频电流，然后由铁氧体输出变压器T2对高频高压脉冲降压，获得所需的电压和功率。R1为限流电阻。电阻 R2、电容C1和双向触发二极管VD5构成启动触发电路。三极管VT1、VT2选用S13005，其B为15～2 0倍。也可用C3093等BUceo>=35OV的大功率三极管。触发二极管VD5选用32V左右的DB3或VR60。振荡变压器可自制，用音频线绕制在H7 X 10 X 6的磁环上。TIa、T1b绕3匝，Tc绕1匝。铁氧体输出变压器T2也需自制，磁心选用边长27mm、宽20mm、厚10mm的EI型铁氧体。T2a用直径为0．45mm高强度漆包线绕100匝，T2b用直径为1．25mm高强度漆包线绕8匝。二极管VD1～VD4选用IN4007型，双向触发二极管选用DB3型，电容C1～C3选用聚丙聚酯涤纶电容，耐压250V。此电子变压器电路工作时，A点工作电压约为12V；B点约为25V；C点约为105V；D点约为10V。如果电压不满足上述数值，或电子变压器电路不振荡，则应检查电路有无错焊、漏焊或虚焊。然后再检查VT1、VT2是否良好，T1a、T1b的相位是否正确。整个电子变压器电路装调成功后，可装入用金属材料制作的小盒内，发利于屏蔽和散热，但必须注意电路与外壳的绝缘。引外，改变T2 a、b二线圈的匝数，则可改变输出的高频电压。

变压器 变压器图片 变压器 bian ya qi利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。 英文名称：Transformer 编辑本段变压器的简介

电力系统发电能力相比较，它仍然归属于小电力之范围。

树脂浇注干式变压器

磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。 编辑本段变压器与变频器的区别： 变频器：通过它调整能够达到所需要的用电频率（50hz,60hz等），来满足我们对用电的特殊需要。 变压器变频器 变压器：一般为“降压器”，常见于小区附近或工厂附近，它的作用是将超高的电压降到我们居民正常用电电压，满足人们的日常用电。 补充变压器工作原理： 变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。 变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。 2.理想变压器 不计一次、二次绕组的电阻和铁耗， 其间耦合系数 K=1 的变压器称之为理想变压器 描述理想变压器的电动势平衡方程式为 e1(t) = -N1 d φ/dt e2(t) = -N2 d φ/dt 若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化， 则有 不计铁心损失，根据能量守恒原理可得 由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系 令 K=N1/N2，称为匝比（亦称电压比），则 二.变压器的结构简介 1.铁心

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dt d N u e Φ -==1 1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1 1 2wN 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w t 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 变压器励磁涌流的产生机理 t u ? μ I μ I φ (a) 稳态情况下磁通与电压的波形 (b) 在电压为零瞬间合闸时,磁通与电压的波形 (c) 变压器铁芯的磁化曲线 (d) 励磁涌流的波形

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 ∑∑=-=0 23 m m S 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，∑∑∑+=-=-+023 m 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。当差动电流中有励磁涌流时，波形是不对称的，相距半周的差动电流瞬时值之和很大，其全周积分值+S 也很大。尽管差动电流的全周积分值S 也很大，但仍不能满足+>S K S b 的条件从而将保护闭锁。加t S S >的条件是为了在正常运行时不开放纵差保护。因为正常运行时差动电流很小近似为零。所以S 和+S 也都近似为零可能能满足+>S K S b 条件。所以另加t S S >条件。式中t S 是门槛值，d e t I I .S α+=10。其中e I .10为固定门槛，e I 是TA 二次额定电流。d I α为浮动门槛，d I 是差动电流的全周积分值。正常运行时S 很小不能满足本条件。

第1章 变压器的基本知识和结构 1.1变压器的基本原理和分类 一、变压器的基本工作原理 变压器是利用电磁感应定律把一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。 变压器工作原理图 当原边绕组接到交流电源时，绕组中便有交流电流流过，并在铁心中产生与外加电压频率相同的磁通，这个交变磁通同时交链着原边绕组和副边绕组。原、副绕组的感应分别表示为 则 k N N e e u u ==≈2 12121 变比k ：表示原、副绕组的匝数比，也等于原边一相绕组的感应电势与副边一相绕组的感应电势之比。 改变变压器的变比，就能改变输出电压。但应注意,变压器不能改变电能的频率。 二、电力变压器的分类 变压器的种类很多，可按其用途、相数、结构、调压方式、冷却方式等不同来进行分类。 按用途分类：升压变压器、降压变压器； 按相数分类：单相变压器和三相变压器； 按线圈数分类：双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器； 按铁心结构分类：心式变压器和壳式变压器； 按调压方式分类：无载（无励磁）调压变压器、有载调压变压器； 按冷却介质和冷却方式分类：油浸式变压器和干式变压器等； 按容量大小分类：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。 三相油浸式电力变压器的外形,见图1，铁心和绕组是变压器的主要部件，称为器身见图2，器身放在油箱内部。

1.2电力变压器的结构 一、铁心 1.铁心的材料 采用高磁导率的铁磁材料—0.35～0.5mm厚的硅钢片叠成。 为了提高磁路的导磁性能，减小铁心中的磁滞、涡流损耗。变压器用的硅钢片其含硅量比较高。硅钢片的两面均涂以绝缘漆，这样可使叠装在一起的硅钢片相互之间绝缘。 2.铁心形式 铁心是变压器的主磁路，电力变压器的铁心主要采用心式结构 。 二、绕组 1.绕组的材料 铜或铝导线包绕绝缘纸以后绕制而成。 2.形式

变压器上一合上额定电压与额定频率的电源时，在空载的变压器合闸间，处于过渡过程的非对称合闸空载电流叫激磁涌流，作用时间很短，逐渐衰减到稳态空载电流，涌流峰值按指数曲线衰减，其时间常数为合闸侧绕组电感量与电阻量之比。小容量变压器在涌流时间常数较小，即很快过渡到稳态空载电流，而大容量变压器的涌流时间较大，要有一过程才过渡到稳态空载电流。 如果这个过程不导致变压器过流动作，一般没什么影响，如果导致变压器过流动作的话，一个可以适当增加过流动作电流，第二个重新投运一次。 当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时、变压器可能出现数储很大的励磁电(又称为励磁涌流＞。这是因为在稳态工作情况下，铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，如果空载合闸时，正好在电压瞬时值U＝0时接通电路，则铁心中应该具有磁通-Φm。但是由于铁心中的磁通不能突变，但此，将出现一个非周期分量的磁通+Φm。这样在经过半个周期以后，铁心中的磁通就达到2Φm，。如果铁心中还有剩兹通Φs，则总磁通将为2Φm +Φs，?吨，此时变压器的铁心严重饱和,励磁电流IL将剧烈增大，此电流就称为变压器的励磁涌流ILY．其数值最大可达额定电流的6—8倍，同时包含有大量的非周期分量和高次谐波分量，励磁涌流的大小和衰减时间，与外加电压的相位、铁心中剩磁的大小和方向、电源容量的大小、回路的阻抗以及变压器的容量的大小和铁心性质等都有关系。例如，正好在电压瞬时值为最大时合闸，就不会出现励磁涌流，而只有正常时的励磁电流。对三相变压器而言．无论在任何瞬间合闸，至少有两相要出现程度不同的励磁涌流 变压器线圈中，励磁电流和磁通的关系，由磁化特性决定，铁芯愈饱合，产生一定的磁通所需要的励磁电流愈大。由于在正常情况下，铁芯中的磁通就已饱合，如在不利条件下合闸，铁芯中磁通密度最大值可达两倍的正常值，铁芯饱和将非常严重，使其导磁数减小，励磁电抗大大减小，因而励磁电流数值大增，由磁化特性决定的电流波形很尖，这个冲击电流可超过变压器额定电流的6--8倍。所以，由于变压器电、磁能的转换，合闸瞬间电压的相角，铁芯的饱合程度等，决定了变压器合闸时，有励磁涌流，励磁涌流的大小，将受到铁芯剩磁与合闸电压相角的影响。 1 低压电网短路电流的特点 低压电网发生短路时，电网运行将由正常工作状态过渡到短路状态，其短路电流曲线如图1 所示。

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。 变压器在合闸充电时，由于变压器的电感性加上合闸瞬间供电电压的相角不确定性会使充电存在最大7-9倍的涌流（大型变压器）。原因就是电感电流不能突变，合闸前电流为零，根据u=L*di/dt。如果合闸时电压（正玄）最大时则可以平稳过渡。一旦不在此相位，特别在过零位电压时由于电网的能量非常巨大，在短时能，必然产生巨大的电流强迫变压器电流过渡到正玄波形。这就有个涌流过程。彻底防治就需要合闸相角控制，当然是三相分相控制了。简单预防则是开关串电阻。其实也挺麻烦。 目录[隐藏] 1 概述 2 励磁涌流的特点 3 励磁涌流的大小 4 励磁涌流的影响 1 概述 变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，用于把低电压变成高电压或把高电压变成低电压，是交流电输配系统中的重要电气设备。当变压器合闸时，可能产生很大的电流，本文主要论述该电流的产生和影响。 2 励磁涌流的特点 当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流，特点如下： 1)涌流含有数值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。

变压器励磁涌流产生机理及抑制措施 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。 3、抑制措施 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。 3.1 采用速饱和中间变流器 差动保护按照躲开最大不平衡电流进行整定时，带速饱和原理的差动保护能够减少非周期分量造成的保护误动，如BCH-2型就是一种增强型速饱和中间变流器的差动保护。这种差动保护的核心部分是带短路线圈的饱和中间变流器和差动电流继电器。短路线圈的存在使得在具有非周期分量电流时继电器的动作电流大为增加，从而提高了躲避励磁涌流和外部短路时暂态不平衡电流的性能。采用BCH-2型差动保护要注意短路线圈匝数的确定匝数愈多躲避涌流的性能愈好，但内部短路时继电器的动作延时就长。对中小型变压器，由于励磁涌流倍数大，内部故障时非周期分量衰减快，对保护动作要求又较低，一般选较大的匝数，而对大型变压器，内部涌流倍数小，非周期分量衰减慢，又要求保护动作快，则应

变压器励磁涌流 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ie=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。典型的励磁电流，其波形在最初数周内衰减甚速，然后逐渐减慢，其衰减速度是与电源系统的时间常数值（L/R）有关。即（L/R）值愈高衰减愈慢。故容量较大的变压器（L值相对较大），或变压器临近电源及发电机（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L值并非固定，而是随变压器的饱和程度发生变化。在开始的数周波内饱和程度较高，L 值较小，故衰减较快。由于电阻在系统中起阻尼作用，而降低饱和的程度，L 值较大，故衰减变的缓慢。有时要经数秒甚至几分钟后才会衰减到正常值。 2、电压恢复涌流（recovery inrush) 当变压器外部故障清除后，在电压恢复至正常值的过程中，也会引起励磁涌流的现象。此种励磁涌流称为电压复原涌流（或再生涌流）。因在外部故障时变压器仍是部分加压，故一般的电压复原涌流均不如励磁起始涌流的严重。

变压器合闸时的励磁涌流 1 概述 变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，用于把低电压变成高电压或把高电压变成低电压，是交流电输配系统中的重要电气设备。当变压器合闸时，可能产生很大的电流，本文主要论述该电流的产生和影响。 2 励磁涌流的特点 当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流，特点如下： 1)涌流含有数值很大的高次谐波分量(主要是二次和三次谐波)，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。 2)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)In。 3)一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。 4)励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的8～10倍。当整定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整定。 3 励磁涌流的大小 3.1 合闸瞬间电压为最大值时的磁通变化 在交流电路中，磁通Φ总是落后电压u90°相位角。如果在合闸

瞬间，电压正好达到最大值时，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就建立了稳态磁通，如图1所示。在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。 3.2 合闸瞬间电压为零值时的磁通变化 当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的磁通为最大值(－Φm)。可是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，在铁芯中就出现一个非周期分量的磁通Φfz，其幅值为Φm。 这时，铁芯里的总磁通Φ应看成两个磁通相加而成，如图2所示。铁芯中磁通开始为零，到1/2 T时，两个磁通相加达最大值，Φ波形的最大值是Φ1波形幅值的两倍。因此，在电压瞬时值为零时合闸情况最严重。虽然我们很难预先知道在哪一瞬间合闸，但是总会介于上

平面变压器的结构原理与应用 摘要：大多数ＤＣ／ＤＣ变换器都需要隔离变压器 而平面变压器技术在隔离变压器的许多方面实现了重要的突破。介绍了平面变压器的结构、性能和使用方法。 关键词：隔离变压器平面变压器开关电源 在ＤＣ／ＤＣ变换中，基本的Ｂｕｃｋ、Ｂｏｏｓｔ、Ｃｕｋ变换器是不需要开关隔离变压器的。但如果要求输出与输入隔离，或要求得到多组输出电压，就要在开关元件与整流元件之间使用开关隔离变压器，所以绝大多数变换器都有隔离变压器。目前开关电源的发展趋势是效率更高、体积更小、重量更轻，而传统的隔离变压器在效率、体积、重量等方面严重制约了开关电源的进一步发展。同时由于变压器涉及到的主要参数有电压、电流、频率、变比、温度、磁芯ｕ值、漏抗、损耗、外形尺寸等，所以一直无法象其它电子元器件那样有现成的变压器可供选用，常常要经过繁琐的计算来选用磁芯和绕组导线，而且绕组绕制对变压器的性能也有较大影响，加之变压器的许多重要参数不易测量，给使用带来一定的盲目性，很难在频率响应、漏抗、体积和散热等方面达到满意效果。平面变压器（ＦｌａｔＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ 技术则在隔离变压器的许多方面实现了重要的突破。 目前，国外的许多电源产品中都开始采用平面变压器技术，如蓄电池充电电源、通信设备分布式电源、ＵＰＳ等。而国内的隔离开关变压器在材料、工艺等方面与国外先进国家有一定差距，阻碍了开关电源开关高频的提升和效率提高，使开关电源产品停留在一个较低的水平。平面变压器技术将会为高频开关电源的设计和产品化提供有益的帮助。 传统变压器的绕组常常是绕在一个磁芯上，而且匝数较多。而平面变压器（单元）只有一匝网状次级绕组，这一匝绕组也不同于传统的漆包线，而是一片铜皮，贴绕在多个同样大小的冲压铁氧体磁芯表面上。所以平面变压器的输出电压取决于磁芯的个数，而且平面变压器的输出电流可以通过并联进行扩充，以满足设计的要求。并且平面变压器原边绕组的匝数通常也只有数匝，不仅有效降低了铜损和分布电容、电抗，而且为绕制带来了很多便利。由于磁芯是用简单的冲压件组合而成的，性能的一致性大大提高，也为大批量生产降低了成本。 1 平面变压器的结构和性能 1.1 结构 平面变压器通常有２个或２个以上大小一样的柱状磁芯（图１ａ）。现以２个磁芯的平面变压器为例介绍其结构。每个磁芯柱在对角线上的两角都用铜皮连接，铜皮在通过磁芯柱时紧贴磁芯内壁（图１ｂ）。两个磁芯并排放置，相邻的两角用铜皮焊接起来，在一个磁芯的一个外侧面上的两个角上的铜皮用一片铜皮焊接在一起，这里就是平面变压器次级线圈的中心，如果在这里引出抽头，就是次级线圈的中心抽头；在另一个磁芯

变压器励磁涌流原理集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

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 由dt d N u e 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1 12wN 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： 从t=0经过半个周期w t 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： 而额定励磁电流约等于额定电流的3%，即： 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∑∑=-=0 23m m S 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，∑∑∑+=-=-+0 23m 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

摘要：合空载电力变压器时会产生数值相当大的励磁涌流，易造成变压器差动保护装置的误动作。针对这一问题，介绍了两种削弱励磁涌流的方法：控制三相合闸时间或在变压器低压侧加装电容器。理论分析和实践均证明这两种方法是行之有效的，但利用控制三相合闸时间来削弱励磁涌流在实际应用中更具有潜力。 关键词：励磁涌流；变压器；控制开关；电容 1概述 电力变压器在空载合闸投入电网或外部故障切除后电压恢复时，由于变压器的非线性，会产生数值相当大的励磁涌流，严重情况下其峰值可达额定电流的10到20倍［1］，从而导致变压器保护的误动作。为了解决这一问题，目前变压器的差动保护都采用了或门制动方式，即三相电流中有一相制动，则三相全部制动。这样虽解决了涌流时的误动问题，但当变压器有涌流时，如果发生单相或两相内部故障，差动保护因健全相的涌流制动而不动作。大型变压器时间常数都很长，一般涌流过程超过5 s［2］，在发生上述故障时，主保护等到振荡消失才能动作，实际就是拒动。理论分析和动模试验都证实了这种现象。为了保证差动保护装置的正确动作，必须要降低励磁涌流的幅值。目前，削弱励磁涌流的方法主要有两种：控制三相开关合闸时间，或在变压器低压侧并联电容器。本文将对这两种方法的原理、效果一一介绍。 2控制三相开关合闸时间以削弱励磁涌流 2．1理论基础 该方法的理论基础是：将变压器看作一个强感性负载，即看作一个非线性电感，当合闸时，变压器上的电压在变压器内部也产生一个磁通，当变压器有剩磁时，合闸后所产生的磁通如果和剩磁极性相同，则变压器内部的总磁通就会随着电压的升高而增加，从而励磁涌流也会随之增加，如果合闸后所产生的磁通和剩磁极性相反，则变压器内部的总磁通就会随着电压的升高而减小，从而削弱了励磁涌流；如果合闸时变压器内无剩磁，则可在合闸角为90°（即电压峰值时）时合闸，这样在变压器内产生的磁通最小，产生的励磁涌流也最小。在单相变压器中，可以很容易地分析出如下结果。假设单相变压器无漏抗，电源为无穷大，如图1所示：

变压器励磁涌流原理 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

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 由dt d N u e 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1 12wN 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： 从t=0经过半个周期w t 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： 而额定励磁电流约等于额定电流的3%，即： 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∑∑=-=0 23m m S 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，∑∑∑+=-=-+0 23m 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

变压器励磁涌流特点及控制技术 【摘要】本文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，并给出了有效的控制技术。 【关键词】励磁涌流；二次谐波；变压器 1 变压器励磁涌流概念及特点 变压器是交流输电系统中用于电压变换的重要电气设备，是一种依据电磁感应原理制造而成的静止元件。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。 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°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 励磁涌流产生原因 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。 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。 3 控制技术 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。 3.1 采用速饱和中间变流器 差动保护按照躲开最大不平衡电流进行整定时，带速饱和原理的差动保护能

变压器的基本工作原理Orga nize en terprise safety man ageme nt pla nning, guida nee, in spect ion and decisi on-mak ing. en sure the safety status, and unify the overall pla n objectives

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变压器的基本工作原理 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查 和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 一、变压器的种类： 1. 按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。 2. 按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式 变压器。 3. 按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型 铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。 4. 按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。 5. 按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器 二、变压器工作原理： 变压器的基本工作原理是：变压器是由一次绕组、二次绕组和铁心组成，当一次绕组加上交流电压时，铁心中产生交变磁

通，交变磁通在一次、二次绕组中感应电动势与在单匝上感应电动势的大小是相同的，但一次、二次侧绕组的匝数不同，一次、二次侧感应电动势的大小就不同，从而实现了变压的目的，一次、二次侧感应电动势之比等于一次、二次侧匝数之比。 当二次侧接上负载时，二次侧电流也产生磁动势，而主磁通由于外加电压不变而趋于不变，随之在一次侧增加电流，使磁动势达到平衡，这样，一次侧和二次侧通过电磁感应而实现了能量的传递。 三、变压器的主要部件结构作用： (2) 变压器组成部件：器身（铁芯、绕组、绝缘、引线）、变压器油、油箱和冷却装置、调压装置（即分接开关，分为无励磁调压和有载调压）、保护装置（吸湿器、安全气道、气体继电器、储油柜、净油器及测温装置等）和出线套管。 (3) 变压器主要部件的作用： （1）铁芯：作为磁力线的通路，同时起到支持绕组的作用。变压器通常由含硅量较高，厚度分别为0.35 mm\0.3mm\0.27 mm，表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成铁心分为铁