变压器空载合闸

断路器选相合、分闸技术摘要：本文介绍了断路器选相合、分闸技术及选相控制断路器的组成，概述了选相控制断路器的应用情况。

关键词：选相控制高压断路器控制装置１、问题提出１．１断路器操作过电压断路器的任务是关、合负荷电流及开断短路故障电流，保护回路上电器设备免受损坏，而断路器在进行这些合、分闸操作时产生的过电压及涌流现象，都会危及设备的绝缘性及电力系统电压稳定性，也会干扰回路上或附近回路上灵敏度高的电器设备正常工作。

以下分析变压器空载合闸的瞬变过程及单相电容器组开断的瞬变过程。

１．１．１变压器空载合闸时瞬变过程变压器空载合闸时，可以列出下面方程ｉ０Ｒ１＋Ｎ１＝Ｕ１ｓｉｎ（ωｔ＋α）（１）式中：Φ１——与原绕组交链总磁通；α——合闸时电压ｕ１的初始相角。

由于电阻压降Ｒ１ｉ０很小略去，式（１）转变为Ｎ１＝Ｕ１ｓｉｎ（ωｔ＋α）解为Φ１＝－ｃｏｓ（ωｔ＋α）＋Ｃ初始条件：ｔ＝０时，Φ１＝０得到Ｃ＝ｃｏｓα∴Φ１＝－Φｍｃｏｓ（ωｔ＋α）＋Φｍｃｏｓα（２）Φｍｃｏｓ（ωｔ＋α）磁通的稳态分量Φｍｃｏｓα磁通的暂态分量（１）如果合闸时，α＝（即ｕ１＝Ｕ１ｍ合闸）则Φ１＝－Φｍｃｏｓ（ωｔ＋）＝Φｍｓｉｎωｔ（３）没有暂态分量，合闸后磁通立即进入稳定状态，可以避免冲击涌流过程。

（２）如果合闸时，α＝０（即在ｕ１＝０的瞬间合闸）得到Φ１＝Φｍ－Φｍｃｏｓωｔ（４）在合闸后半周期（ｔ＝）时，磁通达到最大值Φ１＝Φ１ｍａｘ＝２Φｍ。

铁心中磁通波形对时间轴不对称。

考虑剩磁Φ０，则磁通波形再向上移Φ０，从而使对应磁化曲线工作点移向饱和区，因此在磁通变化时，会产生８倍～１５倍额定电流的涌流。

由于电阻Ｒ１存在，合闸冲击涌流逐渐衰减，一般小型变压器经过几个周波即可达到稳态。

１．2选相合、分闸技术在“变压器的空载合闸时瞬变过程”中可以看到，如果触头闭合时，没有暂态分量，因为触头合后，磁通立即进入稳定状态。

所以在空载变压器合闸时，可以利用控制装置，使断路器触头间电压为Ｕｍ时，完成触头闭合，即可消除冲击涌流。

专版研究园地变压器励磁涌流抑制原理及现场应用优化文/王洪猛在长期调试过程中，因主变压器反送电未躲开励磁涌流而导致主变压器差动保护误动作以及投运机组在相邻主变空载合闸时，受和应涌流影响导致发电机差动保护误动跳机的事件时有发生，现有保护装置励磁涌流闭锁主要采用二次谐波制动闭锁原理和波形识别原理，但在实际运用中仍存在局限性。

为提高发电机组的运行可靠性，保障电网安全，避免同类不正确动作事件的再次发生，广东省电力调度中心曾发文要求为防止变压器合闸时励磁涌流过大导致误跳机，600MW及以上容量的发电机组应在合闸前进行消磁处理并增设励磁涌流抑制装置，否则将影响机组正常并网。

１ 变压器空载合闸产生励磁涌流的原因设变压器高压侧电压：，由得（如图1），在合闸瞬间变压器铁芯中产生的磁通：，其中。

t=0，时合闸：立即进入稳态运行，无励磁涌流。

t=0，α=0时合闸：，从t=0经半个周期，达最大值，，可达稳态量2倍，此时再考虑变压器存在剩磁的情况，励磁涌流约可达到变压器额定电流的6倍（如图2）。

当变压器空投时励磁涌流只会在变压器高压侧产生，主变压器高压侧励磁涌流经电流互感器变换后输入变压器保护装置，极有可能引起差动保护误动。

1I U1Фe1图1 励磁涌流原理图2 变压器励磁涌流的产生机理２ 变压器励磁涌流的特点励磁涌流有以下特点：（1）励磁涌流含有数值很大的高次谐波分量，以二次谐波和三次谐波为主。

（2）包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧。

（3）励磁涌流波形出现间断，有明显的间断角，一般在60°左右。

（4）励磁涌流在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢。

３ 防止励磁涌流影响的方法传统防止励磁涌流影响的方法主要有两种。

3.1 采用保护识别方法（1）根据波形识别原理，在变压器内部故障时，各侧电流经互感器变换后，差流基本上是工频正弦波，而励磁涌流波形是间断不对称的。

（2）利用二次谐波与基波的比值作为励磁涌流判据，一般推荐谐波制动比整定为15%，防止保护拒动。

变压器一次合闸送电不成功分析与处理康晓义，李 刚，陈昌山，李 欣，郭克敏(河南国网宝泉抽水蓄能有限公司，河南 新乡 453636)Analysis and Treatment of the Unccessful Transformer Transmission withOne-time ClosingKANG Xiaoyi, LI Gang, CHEN Changshan, LI Xin, GUO Kemin(State Grid Baoquan Pumped Storage Co., Ltd., Xinxiang 453636)〔摘 要〕 针对变压器剩磁对变压器合闸送电影响进行了简述，结合一起主变空载合闸送电不成功的事件，从励磁涌流的成因、特点展开论述，分析了剩磁对于变压器合闸送电的影响以及处理方法，就防止类似情况发生进行了探讨。

〔关键词〕 变压器；送电；励磁涌流；剩磁；消磁Abstrac t: This paper briefly describes the principle of the effects of transformer remanence on the closing and feeding of transformer, and discusses the cause and characteristics of inrush excitation current in connection with an unsuccessful eneroization of atansmission line led by no-load closing and feeding of main transformer, analyzes the effects of remanence on the closing and power transmission of transformer and possible treatment methods, and probes into the prevention of the similar cases.Key words : transformer; power transmission ; inrush excitation current; remanence; degaussing 中图分类号:TM41 文献标识码:A 文章编号:1008-6226 (2021) 05-0037-03件，因此变压器在空载合闸瞬间，电流从零开始到建立起正常空载电流，即变压器磁能从零开始到具有正常的磁能，使能量发生了变化。

新投入运行的变压器，除按交接试验标准做一些必需的试验及保护、二次方面的试验外外，在正式投入前，通常都要做空载全电压合闸冲击试验。

做空载合闸冲击试验的目的是：1）检查变压器及其回路的绝缘是否存在弱点或缺陷。

拉开空载变压器时，有可能产生操作过电压。

在电力系统中性点不接地或经消弧线圈接地时，过电压幅值可达4～4.5倍相电压；在中性点直接接地时，过电压幅值可达3倍相电压。

为了检验变压器绝缘强度能否承受全电压或操作过电压的作用，故在变压器投入运行前，需做空载全电压冲击试验。

若变压器及其回路有绝缘弱点，就会被操作过电压击穿而加以暴露。

2）检查变压器差动保护是否误动。

带电投入空载变压器时，会产生励磁涌流，其值可达6～8倍额定电流。

励磁涌流开始衰减较快，一般经0.5～1s即可减至0.25～0.5倍额定电流，但全部衰减完毕时间较长，中小变压器约几秒，大型变压器可达10～20秒，故励磁涌流衰减初期，往往使差动保护误动，造成变压器不能投入。

因此，空载冲击合闸时，在励磁涌流作用下，可对差动保护的接线、特性、定值进行实际检查，并作出该保护可否投入的评价和结论。

3）考核变压器的机械强度。

由于励磁涌流产生很大的电动力，为了考核变压器的机械强度，故需做空载冲击试验。

全电压空载冲击试验次数，新产品投运前应连续做5次。

每次冲击试验间隔不少于5min，操作前应派人到现场对变压器进行监视，检查变压器有无异音异状，如有异常应立即停止操作。

并且，变压器送电前，其保护应全部投入。

一般要求空载合闸五次,因为每次合闸瞬间电压的幅值都不一样,这样每次的励磁涌流也不同,有时大,大时小.所以一般要求空载合闸五次来全面的检测变压器的绝缘、机械强度以及差动保护的动作情况。

电气运行高级工判断题三、判断题1.《电业安全工作规程》中规定，保障工作安全的组织措施是停电、验电、装设接地线及悬挂标示牌。

（×）2.110V直流系统工作充电器故障时短时由蓄电池供电，如果工作充电器长时间故障，则应投入联络开关由另一段母线供电。

（√）3.6kV厂用电系统装有厂用电快切装置，当工作电源掉闸后，备用电源应快速自动投入。

（√）4.6kV及以上电压等级的设备，应使用2500V摇表测量其绝缘。

（√）5.保安段的工作电源和事故电源之间进行切换时，应先断开其工作电源开关，然后再合上其备用电源开关。

（√）6.保护室内可以使用无线通讯对讲设备。

（×）7.备用电源无电压时，备用电源自投装置不动作。

（√）8.变比不相等的两台变压器并联运行只会使负载分配不合理。

（×）9.变压器不对称运行，对变压器本身危害极大。

（×）变压器差动保护的关键问题是不平衡电流大，而且不能完全消除。

因此在实现10.此类保护时必须采取措施躲开不平衡电流的影响。

（√）11.变压器的激磁涌流一般为额定电流的5～8倍。

（√）12.变压器油面突然降至瓦斯继电器以下应汇报值长，通知检修处理。

（×）13.变压器的寿命是由线圈绝缘材料的老化程度决定的。

（√）14.变压器的油起灭弧及冷却作用。

（×）15.变压器主绝缘是指绕组对地，绕组与绕组之间的绝缘。

（√）16.变压器分级绝缘是指变压器绕组靠近中性点部分的主绝缘的绝缘水平低于首端部分的主绝缘。

（√）17.变压器过流保护一般装在负荷侧。

（×）18.变压器空载合闸时，由于励磁涌流存在的时间很短，所以一般对变压器无危害。

（√）18.变压器冒烟着火应汇报值长，通知检修处理。

（×）19.变压器输出无功功率增加，也会引起变压器损耗增加。

（√）20.（×）变压器因瓦斯、差动保护动作跳闸时，紧急情况下，可以对变压器强送电一次。

变压器空载冲击电流计算公式变压器空载冲击电流，这可是个有点复杂但又挺有趣的话题。

先来说说啥是变压器空载冲击电流吧。

简单讲，就是变压器在空载状态下合闸瞬间所产生的电流。

这电流啊，可不是好惹的主儿，它可能会比正常的空载电流大好多倍呢。

那要怎么计算这股“任性”的电流呢？其实有个公式可以帮忙。

这公式就是：I = K × I0 。

这里的 I 就是咱们要找的空载冲击电流，I0 呢是变压器的空载电流，而 K 是个冲击系数。

那这个冲击系数 K 又咋确定呢？这就得看变压器的容量大小和合闸瞬间的电压相位啦。

一般来说，小容量变压器的 K 值可能在 3 到 5 之间，大容量变压器的 K 值可能在 1.5 到 2 之间。

给您讲个我遇到的真事儿。

有一次，我们工厂新安装了一台变压器，在调试的时候，大家都特别紧张，就怕这空载冲击电流太大，把设备给搞坏了。

合闸的那一刻，所有人都盯着仪表，心都提到嗓子眼儿了。

结果呢，电流瞬间飙高，把几个新手吓得脸都白了。

还好有经验丰富的老师傅在，他看了一眼数据，心里就有了底，说这在正常范围之内，大家这才松了一口气。

咱们接着说这计算公式。

要准确算出空载冲击电流，就得先搞清楚变压器的空载电流 I0 。

这个空载电流通常可以通过变压器的铭牌参数或者试验测量得到。

不过在实际操作中，测量可没那么容易，得小心翼翼，不然得出的数据就不准啦。

还有啊，就算知道了公式和各项参数，计算的时候也得细心，一个小错误可能就会让结果差之千里。

这就好比做数学题，一步错步步错，最后得出个不靠谱的答案，那可就麻烦大了。

再回到变压器空载冲击电流这个事儿。

在实际的电力系统中，对这股电流的控制和预测非常重要。

如果不加以注意，它可能会引起保护装置误动作，影响电力系统的稳定运行。

总之，变压器空载冲击电流的计算公式虽然看起来不复杂，但要真正掌握并运用好，还需要我们对变压器的工作原理有深入的理解，对各种参数的测量和计算要精准无误。

就像我经历的那次工厂变压器调试，只有心里有底，才能在面对各种情况时不慌不忙。

变压器投入运行前进行冲击合闸试验的目的对变压器进行冲击合闸试验的目的有两个：（1）拉开空载变压器时，有可能产生操作过电压。

在电力系统中性点不接地或经消弧线圈接地时，过电压幅值可达4~4.5倍相电压；在中性点直接接地时，可达3倍相电压。

为了检查变压器绝缘强度能否承受全电压或操作过电压，需做冲击试验带电投入空载变压器时，会产生励磁涌流，其值可达6~8倍额定电流。

励磁涌流开始衰减较快，一般经0.5~1秒即减到0.25~0.5倍额定电流值，但全部衰减时间较长，大容量的变压器可达几十秒。

由于励磁涌流产生很大的电动力，为了考核变压器的机械强度，同时考核励磁涌流衰减初期能否造成继电保护装置误动作，需做冲击试验。

通常，对新装的变压器应进行5次冲击试验，大修的变压器则进行3次。

空载试验是测量额定电压下的空载损耗和空载电流，试验时高压侧开路，低压侧加压，试验电压是低压侧的额定电压，试验电压低，试验电流为额定电流百分之几或千分之几。

空载试验的试验电压是低压侧的额定电压，变压器空载试验主要测量空载损耗。

空载损耗主要是铁损耗。

铁损耗的大小可以认为与负载的大小无关，即空载时的损耗等于负载时的铁损耗，但这是指额定电压时的情况。

如果电压偏离额定指，由于变压器铁芯中的磁感应强度处在磁化曲线的饱和段，空载损耗和空载电流都会急剧变化，因此，空载试验应在额定电压下进行。

注意：在测量大型变压器的空载或负载损耗时，因为功率因数很低，可达到cosφ小于和等于0.1。

所以一定要求采用低功率因数的瓦特表。

通过空载试验可以发现变压器以下缺陷：硅钢片间绝缘不良。

铁芯极间、片间局部短路烧损。

穿芯螺栓或绑扎钢带、压板、上轭铁等的绝缘部分损坏、形成短路。

磁路中硅钢片松动、错位、气隙太大。

铁芯多点接地。

线圈有匝间、层间短路或并联支路匝数不等、安匝不平衡等。

误用了高耗劣质硅钢片或设计计算有误。

、变压器短路试验,主要是检查短路阻抗，是在更换绕阻后或视其它试验情况必要时决定进行短路试验，检查与上次试验值有无明显变化。

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～1s后其值不超过～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。

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，但是总会介于上面论述的两种极限情况之间。

变压器绕组中的励磁电流和磁通的关系由磁化特性所决定，铁芯越饱和，产生一定的磁通所需的励磁电流就愈大。

海上平台变压器励磁涌流分析及抑制措施关键词：海上平台变压器励磁涌流；抑制措施；前言：变压器空载投入运行时会出现一定幅值的励磁涌流，对电网造成一系列不良影响，如电压骤降、谐波含量增大等，甚至有可能造成保护误动，从而造成大范围停电的严重事故。

海上石油平台电网规模较小，但配置的变压器相对较大，投送变压器造成上级保护误动事故多次发生，因此，有必要研究励磁涌流对电网，尤其是对继电保护动作造成的影响。

一、海上平台变压器励磁涌流危害及产生原因海上石油平台组成的电网中，变压器空载合闸入网，由于变压器绕组一次侧感受到外部施加的电压骤增，基于磁链守恒定律，该一次侧绕组在磁路中会产生单极性偏磁，如果偏磁的极性恰好与变压器原来的剩磁极性相同，偏磁与剩磁和稳态磁通叠加就会导致磁路饱和，变压器绕组的励磁电抗从而大幅度降低，进而投入的变压器励磁电流会急剧增大，诱发数值很大的励磁涌流，其幅值可以达到正常运行时空载电流的数十倍。

1.励磁涌流对海上石油平台电网的危害性：（1）变压器出线端出现短路故障被保护切除时将产生电压突增，引发所有变压器保护误动作，造成全部变压器出线端停电；（2）变压器的综合继电保护器难以正确识别励磁涌流和故障电流的差别，导致综合继电保护器误动，使变压器空投失败；（3）引起电网电压骤降，影响电网中其他电气设备的正常运行；（4）空投时的励磁涌流会通过系统输电线电阻诱发邻近运行中的变压器产生“和应涌流”，从而导致变压器保护误跳闸，造成更大面积的停电；（5）励磁涌流会导致大量谐波注入电网，对电网中的电能质量造成严重污染；（6）诱发操作过电压，损坏电气设备；（7）数值很大的励磁涌流，会导致变压器、断路器电动力过大受损；（8）励磁涌流中包含的直流分量会引起电流互感器的磁路被过度磁化，进而会大幅降低测量的精度和综合继电保护器的正确动作率。

2.以单相变压器为例分析励磁涌流的产生原因。

计及剩磁时，总磁通由剩磁、暂态磁通和稳态磁通三部分组成，当磁路中这三类磁通之和如果大于设计饱和磁通，即电压的相位角在区间，总磁通比饱和磁通大，磁路饱和，变压器的绕组电抗会急剧下降，导致励磁电流剧增，产生励磁涌流i，总磁通下降到小于饱和磁通时励磁涌流截止，励磁涌流具有间断性。

调度专业试题库一、填空题（100题）1、变压器空载合闸时，总会出现大小不同的励磁涌流。

当合闸瞬间电压达最大值时，励磁涌流最小；当合闸瞬间电压达零值时，励磁涌流最大。

2、断路器切除故障时间包括断路器的固有分闸时间和保护动作时间。

3、在电流互感器二次侧不装设熔断器是为了防止二次侧开路，以免引起过电压击穿。

4、电流互感器将接有仪表和继电器的低压系统与高压系统隔离，利用电流互感器可以获得保护装置及仪表所需的电流。

5、若重合闸将断路器重合在永久性故障上，保护装置立即无时限动作断开断路器，这就叫重合闸后加速。

6、母差保护切除母线故障时，借助于中间继电器的触点将相应连接元件的重合闸闭锁。

7、对联系较弱的、易发生振荡的环形线路，应加装单相重合闸；对联系较强的线路应加装三相重合闸。

8、备用电源自动投入装置启动部分的作用是当母线因各种原因失去电压时，断开工作电源；而自动合闸部分的作用是将备用电源投入。

9、当瓦斯保护本身有故障或二次回路绝缘不良时，值班人员应将跳闸压板打开，以防保护误动。

10、变压器的差动保护跳闸后，应检查各侧差动电流互感器之间的电气设备。

11、母线失去电压后，必须将电容器切除。

12、不得将运行中的变压器的瓦斯保护和差动保护同时停用。

13、禁止将消弧线圈同时连接在两台变压器的中性点。

14、日负荷率是指在24h内的平均负荷与最高负荷的比值。

15、在停电的高压设备上工作，应填用第一种工作票。

16、在不需要将高压设备停电的二次回路上的工作，应填用第二种工作票。

17、将三台变比相同的电流互感器按相同极性并联连接，这种接线方式能反映零序电流，所以叫零序电流滤过器。

18、在直接接地系统中，当线路发生单相接地短路时，零序保护动作于跳闸。

19、元件固定连接的双母线完全差动保护，当运行方式为单母线运行时，母差保护应投入非选择方式运行。

20、变压器的空载损耗包括磁滞损耗和涡流损耗。

21、导致变压器油老化的主要因素是氧化，因此必须减少油和空气的接触。