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变压器励磁涌流产生机理及抑制措施变压器是电力系统中不可或缺的电气设备，用于提高或降低交流电压。
然而，在变压器的日常运行中，会产生一种特殊的电流——励磁涌流。
励磁涌流的产生原因、影响及抑制措施，一直是电气领域研究的焦点问题之一。
一、变压器励磁涌流的产生机理变压器励磁涌流是由于变压器在没有负载的情况下，一侧电源给定电压后，产生的瞬时电流波动引起的。
其产生的原因主要有两个方面。
1. 变压器自身磁化特性变压器是由铁芯、线圈等部件组成的，当交流电源施加在一侧线圈上时，铁芯上会产生一个磁通量，使得另一侧线圈中也会产生一定的电势。
在低频条件下，变压器的铁芯上的磁场在每个电源周期内都会发生磁化与去磁化过程，即由于铁芯饱和，磁通量无法瞬间变化，从而在每个周期内形成一个磁滞回线。
当电源供给的电压陡然由0V变化到正常值时，铁芯中的磁场并不会即刻达到稳态，从而导致瞬间电流的波动，造成产生励磁涌流。
2. 电源特性影响电源的内阻、电源的输出电压质量均会影响励磁涌流的产生。
电源内阻较大时，输出电压下降幅度较大，对于变压器来说，电流的波动幅度会更大。
同时，电源产生电压的质量也会影响励磁涌流，例如，电源输出电压存在10%、20%的谐波成分时，变压器励磁涌流的幅值会更大。
二、励磁涌流的影响变压器励磁涌流产生后，将会对变压器和电力系统的安全及稳定性产生影响。
1. 变压器内部温度升高励磁涌流的产生将会引起变压器内部电阻损耗增加，从而导致变压器温度升高。
严重情况下，会导致变压器绝缘材料老化、泄漏及烧毁等事故发生。
2. 电力系统不稳定励磁涌流的存在会造成系统电压波动，电力系统的稳定性得不到保障，从而会降低其工作效率，甚至带来负面的经济损失。
三、励磁涌流的抑制措施为了避免励磁涌流带来的安全隐患及电力系统的不稳定性，有一些抑制措施可以采取。
1. 增加阻抗变压器防励磁涌流的一种常用方法是在变压器的一侧或两侧增加阻抗，这样可以限制励磁涌流的幅值并且控制其衰减时间。
和应涌流和励磁涌流的区别"和应涌流"和"励磁涌流"是电力系统中涉及到变压器运行的两个重要概念，它们的区别如下：
和应涌流 (Inrush Current)：
定义：和应涌流是在变压器投入运行时瞬间出现的高电流。
它是由于变压器磁路中的空气间隙和磁通的突然变化导致的。
原因：和应涌流主要由于变压器的磁路在初次通电时需要建立磁场，而这个过程需要较大的电流。
特点：和应涌流的持续时间很短，通常在几个周期内就会消失。
励磁涌流 (Excitation Current)：
定义：励磁涌流是在变压器正常运行时，在变压器绕组中流动的一种低频电流。
原因：励磁涌流是由于变压器的磁场需要持续维持，因此在正常运行过程中会有一定的励磁电流。
特点：励磁涌流的幅值较小，是正常运行状态下的一部分，与变压器的负载无关。
总的来说，和应涌流和励磁涌流的主要区别在于产生的原因和特点。
和应涌流是在变压器刚投入运行时由于建立磁场而产生的瞬时高电流，而励磁涌流是在变压器正常运行过程中持续存在的较小电流。
变压器产生励磁涌流的原因1. 你知道吗，变压器产生励磁涌流的一个原因就是铁芯的饱和呀！就好比一个人吃撑了，再也吃不下更多东西一样，铁芯饱和了就会导致电流一下子涌出来。
比如说，家里的电器突然都打开，变压器就可能出现这种情况呢！2. 嘿，变压器产生励磁涌流还可能是因为合闸瞬间的电压突变呀！这就好像你跑步的时候突然被人推了一把，速度一下子就变快了。
像工厂里机器启动的瞬间，不就可能引发这样的情况嘛！3. 哇哦，绕组的电感也会让变压器产生励磁涌流呢！这就好像是道路上的一个弯道，会让车流的速度和方向发生变化。
比如大型电机启动时，不就类似这种情况嘛！4. 哎呀呀，变压器的剩磁也能引起励磁涌流呀！这就跟你心里一直记着一件事一样，会产生影响呢。
像有时候停电后再来电，就可能出现这样的问题哟！5. 嘿呀，合闸角也对励磁涌流有影响呢！这不就跟你进门的时机一样嘛，如果时机不对，可能就会有不一样的结果。
就像在特定的时刻合闸，就可能导致励磁涌流增大呢！6. 哇，变压器的铁芯材质也有关系哦！这就好像不同材质的锅，做饭的效果不一样。
比如铁芯材质不太好的变压器，就更容易出现励磁涌流啦！7. 你想想看，变压器的匝数也能让它产生励磁涌流呀！就像一群人排队，人数不一样效果也不同。
匝数不合理的时候，可不就容易有这个问题嘛！8. 哎呀，系统的阻抗也会影响变压器的励磁涌流呢！这就好像路上的阻碍，会改变车流的情况。
当系统阻抗小的时候，励磁涌流可能就会比较大呢！9. 嘿，变压器自身的特性也能导致励磁涌流呢！就如同每个人都有自己的脾气一样。
有些变压器就是容易出现这种情况呀！10. 哇塞，外部的干扰因素也会让变压器产生励磁涌流呢！这就好比平静的水面被扔了一块石头，会泛起涟漪。
像附近有大的电磁干扰时，不就可能这样嘛！我觉得啊，了解这些原因对于我们更好地使用和维护变压器真是太重要啦！。
变压器励磁涌流原理1. 引言变压器是电力系统中常见的电力传输和配电设备，它的基本原理是利用电磁感应现象将交流电能从一个电路传递到另一个电路。
在变压器的正常运行中，励磁涌流是一个重要的现象，对变压器的运行稳定性和效率产生重要影响。
本文将详细解释与变压器励磁涌流原理相关的基本原理。
2. 变压器的基本结构和工作原理变压器由两个或多个线圈（称为主线圈和副线圈）和一个铁芯组成。
主线圈连接到电源，副线圈连接到负载。
铁芯是由高导磁率的铁材料制成，主要用于集中磁通并减小磁通损耗。
变压器的工作原理可以用以下几个步骤来描述： 1. 当主线圈中通入交流电时，产生的交变磁场穿过铁芯，并感应在副线圈中产生电动势。
2. 由于副线圈的存在，电流开始流动，形成副线圈中的磁场。
3. 根据法拉第电磁感应定律，副线圈中的磁场会感应回主线圈中产生电动势。
4. 如果副线圈上有负载，电流会从副线圈流向负载，完成能量传递。
3. 励磁涌流的定义和原因励磁涌流是指在变压器的励磁过程中，出现的瞬态电流。
这种电流是由于铁芯的饱和和磁滞现象引起的。
励磁涌流会导致变压器的损耗增加、温升升高，甚至引起振荡和不稳定的运行。
励磁涌流的主要原因是铁芯的磁滞和饱和效应。
在变压器中，铁芯的磁化曲线是非线性的，当磁通密度较低时，磁化曲线近似为直线，但当磁通密度较高时，磁化曲线出现饱和和磁滞现象。
在励磁过程中，磁通密度会不断变化，导致磁芯中的磁滞和饱和效应。
4. 励磁涌流的影响因素励磁涌流的大小和变压器的设计参数、运行条件以及电源特性等因素密切相关。
以下是一些主要影响因素的解释：4.1 铁芯特性铁芯的导磁率和磁滞特性是影响励磁涌流的重要因素。
导磁率越高，磁化过程中的涌流效应越小。
而磁滞特性越明显，励磁涌流越大。
4.2 变压器参数变压器的额定容量和变比也会影响励磁涌流的大小。
一般来说，容量越大，励磁涌流越大；变比越高，励磁涌流越小。
4.3 电源特性电源的电压波形和频率对励磁涌流有很大影响。
变压器励磁涌流原理
变压器励磁涌流是指在刚开始接通变压器时，由于电感元件励磁过程中磁感应强度逐渐增大的关系，导致变压器中的电流迅速增加，形成一个短暂的高峰电流。
励磁涌流的主要原因有以下几点：
1. 电感元件的电流变化滞后于电压变化。
由于电感元件的特性，当电压突然改变时，电感元件中的电流并不会立即改变，而是需要一定的时间来达到稳态。
在这个过程中，电流会迅速增加，导致励磁涌流。
2. 初级绕组和次级绕组之间的电容效应。
变压器的初级绕组和次级绕组之间会存在一定的电容效应。
当变压器接通时，由于电容的充电过程，会导致涌流的产生。
3. 磁芯饱和和磁滞。
在刚开始接通变压器时，由于磁感应强度逐渐增大，磁芯中会出现饱和和磁滞现象。
这些现象会导致磁路中的电流迅速变大，从而产生涌流。
励磁涌流对变压器和电网造成的影响主要有以下几点：
1. 过大的励磁涌流会导致变压器绕组和瓷套的过热，甚至引发绝缘击穿，导致设备损坏。
2. 励磁涌流还会对电网造成短暂的过电压，对其他设备和线路造成影响。
为了减小励磁涌流的影响，可以采取以下措施：
1. 使用励磁变压器。
励磁变压器是在主变压器旁边并列连接一个励磁变压器，通过调节励磁变压器的励磁电流来抑制励磁涌流。
2. 采用软起动方式。
通过逐步升高初始电压，使得励磁涌流逐步增加，避免突然产生过大的涌流。
3. 提前预热变压器。
在正式接入电网之前，可以对变压器进行预热，使其达到临界电压之后再投入运行，从而减小励磁涌流的影响。
变压器的励磁涌流产生原因及特点
产生原因：
1.铁芯非线性特性：在励磁过程中，铁芯会经历从饱和到非饱和的过程，而在饱和和非饱和状态下，铁芯的磁导率存在较大的差异。
当励磁电
流突变时，铁芯的饱和状态发生变化，导致磁通密度的非线性变化，进而
产生励磁涌流。
2.电压突变：在电压突变的瞬间，变压器的磁通密度变化较大，导致
涌流现象的出现。
特点：
1.波动范围大：励磁涌流的幅值会随着励磁电流的大小和励磁电源特
性的不同而变化。
通常情况下，励磁涌流的波动幅值会比较大，但是短暂，并且随着时间的推移会逐渐回归正常工作状态。
2.涌流时间短：励磁涌流一般持续的时间比较短暂，通常在数十毫秒
到数百毫秒之间。
3.作用范围广：励磁涌流会对整个变压器回路产生影响，不仅会造成
励磁线圈中的涌流，也会对次级绕组和电网产生影响。
4.会影响电机和负载设备：励磁涌流在电机和负载设备上产生的过电
压和过电流可能会导致电机和负载设备的损坏。
5.会引起设备振动和噪声：励磁涌流会引起变压器的振动和噪声，对
设备和周围环境造成不良影响。
励磁涌流对变压器和电网的影响是不可忽视的，因此在实际应用中需
要采取一些措施来限制和减小励磁涌流的影响，例如采用特殊的励磁变压
器、引入励磁涌流限制电抗器等。
此外，合理调整变压器的设计和励磁电源的参数也能有效减小励磁涌流的幅值和时间。
变压器励磁涌流的原因、特点和消除措施来源1 励滋涌流对变压器切除外部故障后进行空载合闸，电压突然恢复的过程中，变压器可能产生很大的冲击电流，其数值可达额定电流的6～8倍，将这个电流称之为励磁涌流。
产生励磁涌流的原因是变压器铁芯的严重饱和和励磁阻抗的大幅度降低。
2 励磁涌流的特点励磁涌流数值很大，可达额定电流的6～8倍。
励磁涌流中含有大量的直流分量及高次谐波分量，其波形偏向时间轴一侧。
励磁涌流具有衰减特性，开始部分衰减得很快，一般经过0.5～1s后，其值通常不超过0.25～0.5倍的额定电流，对于大容量变压器，其全部衰减时间可能达到几十秒。
3 消除励磁涌流影响所采取的补偿措施励磁涌流的产生会对变压器的差动保护造成误动作，从而使变压器空载合闸无法进行，为了消除励磁涌流对保护的影响，一般可以采用接入速饱和变流器的补偿措施。
3.1 接入速饱和变流器接入速饱和变流器阻止励磁涌流传递到差动继电器中，如图1。
当励磁涌流进入差动回路时，由于速饱和变流器的铁芯具有极易饱和的特性，其中很大的非周期分量使速饱和变流器的铁芯迅速严重饱和，励磁阻抗锐减，使得励磁涌流中几乎全部非周期分量及部分周期分量电流从速饱和变流器的一次侧绕组通过，变换到二次侧绕组的电流就很小，差动保护就不会动作。
只要合理调节速饱和变流器一二次侧绕组匝数，就可以更好的消除励磁涌流对差动保护的影响。
图1 接入速饱和变流器3.2 差动保护速饱和变流器贵州省印江县供电局甘金桥水电站，差动保护速饱和变流器一次侧由差动线圈（工作线圈）、平衡线圈组成。
由差动保护速饱和变流器的原理得出，只要合理调节差动线圈和平衡线圈，就可以消除励磁涌流对差动保护的影响。
差动线圈的具体整定是：差动线圈在5、6、8、10、13、20匝处有抽头，差动继电器相应动作电流值可整定为12、10、7.5、6、4.6、3A。
通过以上对变压器励磁涌流产生的特点及其对差动保护的影响，以及如何消除励磁涌流对差动保护的影响进行了分析，在检查中发现速饱和变流器中的差动线圈在20匝处，这样继电器的动作电流就为3A，保护时限为0s，而变压器实际中要产生4.56A励磁涌流，要在0.5～1s后才开始衰减，显然差动保护整定电流不能躲过励磁涌流的影响而造成断路器跳闸。
将差动线圈调整为10匝，动作电流为6A后，即解决了变压器空载合闸合不上的问题。
抑制变压器励磁涌流的新方法变压器励磁涌流不仅导致继电保护误动，由其衍生的电网电压骤降、谐波污染、和应涌流、铁磁谐振过电压等都给电力系统运行带来不可低估的负面影响。
数十年来人们通过识别励磁涌流特征的方法来减少继电保护的误动率，但并未获得良好的回报，误动率仍居高不下。
至于对电压骤降、谐波污染、和应涌流等的消除更一筹莫展。
究其原因是人们认为励磁涌流的出现不可抗拒，只能采用“识别”的对策，即“躲”的对策。
抑制变压器励磁涌流的新方法变压器励磁涌流不仅导致继电保护误动，由其衍生的电网电压骤降、谐波污染、和应涌流、铁磁谐振过电压等都给电力系统运行带来不可低估的负面影响。
数十年来人们通过识别励磁涌流特征的方法来减少继电保护的误动率，但并未获得良好的回报，误动率仍居高不下。
至于对电压骤降、谐波污染、和应涌流等的消除更一筹莫展。
究其原因是人们认为励磁涌流的出现不可抗拒，只能采用“识别”的对策，即“躲”的对策。
其实，换个思路——“抑制”，是完全可以实现的，而且已经实现了。
0、引言变压器励磁涌流与电容器的充电涌流抑制原理完全相似，电感及电容都是储能元件，前者不容许电流突变，后者不容许电压突变，空投电源时都将诱发一个暂态过程。
在电力变压器空载接入电源时及变压器出线发生故障被继电保护装置切除时，因变压器某侧绕组感受到外施电压的骤增而产生有时数值极大的励磁涌流。
励磁涌流不仅峰值大，且含有极多的谐波及直流分量。
由此对电网及电器设备造成极为不利的影响。
1、励磁涌流的危害性1.1 引发变压器的继电保护装置误动，使变压器的投运频频失败；1.2 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，使变压器各侧负荷全部停电；1.3 A电站一台变压器空载接入电源产生的励磁涌流，诱发邻近其他B电站、C电站等正在运行的变压器产生“和应涌流”(sympathetic inrush)而误跳闸，造成大面积停电；1.4 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受损；1.5 诱发操作过电压，损坏电气设备；1.6 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率；1.7 励磁涌流中的大量谐波对电网电能质量造成严重的污染。
1.8 造成电网电压骤升或骤降，影响其他电气设备正常工作。
数十年来人们对励磁涌流采取的对策是“躲”，但由于励磁涌流形态及特征的多样性，通过数学或物理方法对其特征识别的准确性难以提高，以致在这一领域里励磁涌流已成为历史性难题。
2、励磁涌流的成因抑制器的重要特点是对励磁涌流采取的策略不是“躲避”，而是“抑制”。
理论及实践证明励磁涌流是可以抑制乃至消灭的，因产生励磁涌流的根源是在变压器任一侧绕组感受到外施电压骤增时，基于磁链守恒定理，该绕组在磁路中将产生单极性的偏磁，如偏磁极性恰好和变压器原来的剩磁极性相同时，就可能因偏磁与剩磁和稳态磁通叠加而导致磁路饱和，从而大幅度降低变压器绕组的励磁电抗，进而诱发数值可观的励磁涌流。
由于偏磁的极性及数值是可以通过选择外施电压合闸相位角进行控制的，因此，如果能掌握变压器上次断电时磁路中的剩磁极性，就完全可以通过控制变压器空投时的电源电压相位角，实现让偏磁与剩磁极性相反，从而消除产生励磁涌流的土壤——磁路饱和，实现对励磁涌流的抑制。
长期以来，人们认为无法测量变压器的剩磁极性及数值，因而不得不放弃利用偏磁抵消剩磁的想法。
从而在应对励磁涌流的策略上出现了两条并不畅通的道路，一条路是通过控制变压器空投电源时的电压合闸相位角，使其不产生偏磁，从而避免空投电源时磁路出现饱和。
另一条路是利用物理的或数学的方法针对励磁涌流的特征进行识别，以期在变压器空投电源时闭锁继电保护装置，即前述“躲避”的策略。
这两条路都有其致命的问题，捕捉不产生偏磁的电源电压合闸角只有两个，即正弦电压的两个峰值点（90°或270°），如果偏离了这两点，偏磁就会出现，这就要求控制合闸环节的所有机构（包括断路器）要有精确、稳定的动作时间，因为如动作时间漂移1毫秒，合闸相位角就将产生18°的误差。
此外，由于三相电压的峰值并不是同时到来，而是相互相差120°，为了完全消除三相励磁涌流，必须断路器三相分时分相合闸才能实现，而当前的电力操作规程禁止这种会导致非全相运行的分时分相操作，何况有些断路器在结构上根本无法分相操作。
用物理和数学方法识别励磁涌流的难度相当大，因为励磁涌流的特征和很多因素有关，例如合闸相位角、变压器的电磁参数等。
大量学者和工程技术人员通过几十年的不懈努力仍不能找到有效的方法，因其具有很高的难度，也就是说“躲避”的策略困难重重，这一策略的另一致命弱点是容忍励磁涌流出现，它对电网的污染及电器设备的破坏性依旧存在。
图2-1为一单相变压器结构图，可写出空载时初级绕组的电压方程式中N1、R1分别为初级绕组的匝数及电阻（2.1）可改写为式中α为t=0时U1的初相角如忽略电阻R1，即设R1=0，则得求解（ 2.3）式微分方程得磁通Φ的表达式为依据磁链守恒定理，合闸瞬间磁路中磁链不能突变，即可求出积分常数C。
式中可写出磁通Φ表达式式中为总磁通的幅值从式(2.6)中不难看出变压器外施电压u1在不同初相角α合闸时所产生的磁通Φ都不相同，将式(2.6)改写为式(2.7)中为暂态磁通，即偏磁，在合闸瞬间Φp的值与α有关，在90°或270°空投时Φp=0，在0°或180°空投时Φp可达峰值Φm。
式(2.7)中为稳态磁通，为一周期函数。
图2-2为空投合闸角α=0时的磁通变化曲线，图中Φs为稳态磁通，Φ为Φs和Φp 合成的总磁通（未计及剩磁Φres），Φsat为变压器饱和磁通。
对于无损变压器（R1=0）偏磁Φp不会衰减，如实线所示，对于有损变压器（R1>0）Φp按时间常数衰减，如虚线所示。
从图2-2中可看出在电压相位角在θ1至θ2区间总磁通Φ大于饱和磁通Φsat，磁路饱和，因而产生励磁涌流iy，iy具有间断性。
对于无损变压器Φ和iy是关于的偶对称波形，而在iy=0的间断角区间Φ则是关于的偶对称波形。
对于有损变压器则Φ与iy将不再有对称关系。
当计及剩磁时，总磁通将由剩磁、偏磁（暂态磁通）及稳态磁通三者组成。
不难看出在图2-2偏磁的情况下，如剩磁为正，则总磁通曲线向上平移，即磁路更易饱和，励磁涌流幅值会更大。
如剩磁为负，则励磁涌流将被抑制。
图2-3是铁磁材料的磁滞回线，它描述在磁路的励磁线圈上施加交流电压时，磁势H也相应的从-Hc到Hc之间变化，由H产生的磁通Φ（或磁通密度B=Φ/S）将在磁滞回线上作相应的变化。
如果H在回线上的某点突然减到零，则B将随即落到对应B轴的某点上，该点所对应的B值即为剩磁Br。
可以看出剩磁的数值和极性与切除励磁电压的相位角有关，如果在第Ⅰ、Ⅱ象限切断励磁电源（即H=0）则剩磁为正或零，在Ⅲ、Ⅳ象限切断励磁电源，则剩磁为负。
3、励磁涌流的抑制方法变压器在正常带电工作时，磁路中的主磁通波形与外施电源电压的波形基本相同，即是正弦波。
磁路中的磁通滞后电源电压90°，通过监测电源电压波形实现对磁通波形的监测，进而获取在电源电压断电时剩磁的极性。
变压器空投上电时产生的偏磁Φp也一样，因偏磁，电源电压上电时的初相角α在Ⅰ、Ⅳ象限区间内产生的偏磁极性为正，而初相角α在Ⅱ、Ⅲ象限区间内产生的偏磁极性为负。
显然，剩磁极性可知，偏磁极性可控，只要空投电源时使偏磁与剩磁极性相反，涌流即被抑制。
图3-3为变压器初级电压u、主磁通Φ、剩磁ΦRes及偏磁Φp与分闸角和合闸角的关系曲线图,以及电源电压u分闸初相角α’与剩磁ΦRes的关系曲线。
变压器处于稳态时主磁通Φ滞后电源电压u 90°，如图3-3中曲线①及曲线②所示。
变压器空载上电时所产生的偏磁一定与稳态时对应上电时电压u曲线上电点的稳态磁通大小相等，极性相反，如图3-3中的曲线③对应M点或N点的Φp1和Φp2。
其最大值可达稳态磁通Φ的峰值Φm，而剩磁ΦRes幅值与磁路材料的特性有关。
不难看出对应同一个合闸初相角α或分闸初相角α’所产生的偏磁和剩磁的极图3-3 变压器初级电压u、主磁通Φ、剩磁ΦRes及偏磁Φp与分闸角和合闸角的关系曲线图性正好相反，也就是说通过分闸时测量电源电压分闸角α’，并将α’保存下来，在下次空投变压器时选择在合闸角α等于α’时加上电源，偏磁就可与剩磁反向，它们的合成磁通将小于饱和磁通Φsat(曲线④)，（因饱和磁通一般选择大于稳态磁通峰值），磁路不会饱和，从而实现对励磁涌流的抑制。
