励磁变压器电流不对称原因分析_许其品

机组励磁系统不均流原因分析及对策刘翔宇;董正坤【摘要】针对河北国华沧东发电有限责任公司3号机组励磁系统功率柜电流输出不均衡的问题,从可控硅脉冲触发回路、可控硅参数及特性、交直流回路等效阻抗差异等方面进行分析,认为电流输出不均衡的主要原因是各功率柜交流回路的等效阻抗存在差异,提出在交流进线处加装磁环的改造措施.【期刊名称】《河北电力技术》【年(卷),期】2011(030)001【总页数】3页(P40-42)【关键词】励磁系统;整流柜;均流;磁环【作者】刘翔宇;董正坤【作者单位】河北国华沧东发电有限责任公司,河北,沧州,061113;石家庄供电公司,石家庄,050091【正文语种】中文【中图分类】TM303发电机励磁系统中的多个功率柜并列运行时,由于各种因素导致各个功率柜出力不一致,经常会出现励磁系统各个功率柜之间励磁电流输出不平衡(即不均流)的现象。

DL/T 6502006《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》和DL/T 583 1995《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》等标准中均规定:整流装置每个并联支路的电流,均流系数不低于85%。

以下对河北国华沧东发电有限责任公司(简称“沧东电厂”)3号机组励磁系统各功率柜输出电流不平衡的现象进行分析,并提出相应的改造措施。

1 系统概况及存在的问题沧东电厂3号机组励磁系统采用国电南瑞科技股份有限公司生产的NES 5100自并励励磁系统,额定励磁电流为4 563 A,系统配置1台发电机励磁调节器、5台功率柜(单台额定出力3 000 A)、1台发电机灭磁装置、1台灭磁电阻柜、2台进出线柜。

机组在试运行过程中,带有功功率610 MW、无功功率71 M var时,其励磁系统5台功率柜输出电流分别是890 A、690 A、590 A、510 A和490 A,存在励磁系统各功率柜输出电流不平衡的现象,此种工况下励磁系统的均流系数仅为71%,远低于国家标准的85%,严重影响了功率单元的寿命和强励的效果,给励磁系统乃至电网的长期稳定运行埋下隐患。

变压器励磁涌流问题分析及对策摘要：电力变压器作为电力系统中极为关键的一种电气设备，承担着传输和分配电能及变换一次侧、二次侧额定电压及相位角的特殊任务，在电力系统中是不可替代的转换枢纽。

电力变压器运行安全正常与否，发生故障时能否有完备的保护措施体系，在各种非故障扰动下是否运行可靠，这些都紧密关系到整个电力系统的正常运行。

因此针对电力变压器的保护研究一直是电力系统继电保护中备受关注的重要课题。

本文在此基础上主要研究了变压器励磁涌流问题及对策。

关键词：变压器；励磁涌流；问题；对策一、变压器励磁涌流出现的原理当变压器无负载切入或者区外故障除却后电压复回进程中，差动回路能够出现量值巨大的励磁电流，即就是励磁涌流，在电力系统中，励磁涌流属于电力变压器所独有的电磁现象。

当变压器处于正常工作状态下，铁芯不会呈现饱和，相对磁导率也非常的大，变压器的励磁电感跟着就会很高，所以励磁电流数值比较小，普遍的是超不过电力变压器2%～5%的长期允许工作电流。

但当变压器无负载切入或者区外故障切去后差动回路电压复回进程中，变压器电压一下猛地突升到工作电压，此阶跃电压的作用会促使变压器形成一个工作磁通使其自身最终可以平稳运行。

然而在建立此工作磁通的过渡进程中，该电力变压器铁芯恐怕会出现较强的饱和现象，将形成量值甚大的暂态励磁电流，此种暂态过渡性的励磁电流就是所称的励磁涌流。

由上所述可见，励磁涌流的出现由来即是变压器铁芯处于饱和状态所导致。

在电力变压器的等值电路模型中，由于与非线性电感元件有相通之处，所以变压器励磁回路可用其来等效代替。

变压器及其所在电力系统工作运行规范时，变压器运行于磁通的线性分段，铁芯是呈现不充盈的形态，导磁率相较非常大，此时变压器励磁回路与有铁芯的线圈等同，另外变压器的励磁电感此时会较高，因此在规范运行的时候励磁电流就会非常小的，总的来说超不过变压器长期允许工作电流2%～5%，这个数值不大的励磁电流往往可以忽略不计。

励磁变压器故障原因分析与防范措施随着经济发展、社会进步，公众的生活质量不断提升，各行各业不断向前发展，对于发电企业而言，也在不断进行新技术、新方法的应用和开发，从而不断提高发电厂高效稳定运行质量，更好地保证电力安全供应。

伴随励磁变压器在发电领域的应用，为保障发电安全和稳定等发挥重要的支撑作用。

与此同时励磁变压器在运行过程中经常发生故障问题，影响了发电厂正常稳定运行。

本文对励磁变压器出现的故障以及原因进行了深入分析，并提出了具体的防范对策，希望为不斷提升励磁变压器发电机组安全有效运行提供一定的建设性参考。

标签：励磁变压器；故障；原因；防范；措施励磁变压器是发电系统的重要组成项目之一，它的安全稳定运行直接影响发电效率和质量，进而对发电厂安全运营效益等产生一些影响。

在励磁变压器实际运行过程中，由于工艺比较复杂，技术要求较高，如果处理不当将会引发安全故障，加强励磁变压器故障原因分析及防范对策研究，就显得尤为重要。

一、励磁变压器在发电领域的功能励磁变压器安装在发电机的出口位置，主要是为了保障发电机正常运行，为发电机励磁系统提供三相交流励磁电源而设置的降压变压器，借助可控硅，进而实现三相点源到发电机转子直流电源形式的转化，进而打造发电机励磁磁场。

励磁变压器能够实现对发电机端电流的有效控制，通过将电压互感器安装在发电机出口，进而起到采样、调节、供给励磁装置电源的功能，是保障发电机安全运行的重要装置。

对于发电机组而言，本身出口的压力往往比较高，励磁变压器本身的额定电压较低，所以可以通过励磁电压器的调节作用，将高压转化为低压，从而更好地输送至后续发电环节，满足生产运行需求。

励磁变压器是重要的关键保障输出环节，所以应当加强对励磁变压器的维护保养，及时排除有关故障，分析故障原因，从而提高运行质量。

二、励磁变压器常见故障以及故障引发原因分析通常励磁变压器常见故障主要包括电流互感器故障、测温点故障、接头发热故障、进水受潮接地、线圈内部短路故障以及混合复杂的其他绝缘故障等。

变压器不对称运行的原因分析Through the process agreeme nt to achieve a uni fied action policy for differe nt people, so as to coord in ate acti on, reduce bli ndn ess, and make the work orderly.编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________变压器不对称运行的原因分析简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。

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造成变压器的不对称运行，就大的方面说有三类原因：1、由于三相负载不一样，造成不对称运行例如小变压器供电给照明、电焊等负载，或有的变压器供电给电气机车用电及炼钢炉等具有单相性质的负载等。

这种负载不对称使流过变压器的三相电流不对称，由于三相电流不对称而使三相阻抗压降不对称，造成二次侧三相电压不对称。

电压不对称，对三相感应电动机和照明设备的运行是不利的。

但一般来说，由于变压器本身阻抗所造成的电压不对称程度是不大的。

这种不对称运行，主要需要考虑的是，在运行中要按丫/丫?-12接线的变压器的中线电流不超过低压线圈额定电流的25%。

2、由三台单相变压器组成三相变压器组当三相变压器组中一相损坏而用不同参数（如有不同阻抗电压或不同变比)的一相来代替时，会造成电流和电压的不对称。

这种变压器组，在运行时不仅本组的电流不对称，还会使其它与之相连的有接地中性线的变压器会产生地中电流，且其本身的可用容量小于三个单相变压器容量的总和。

可用容量和不对称程度取决于变压器参数的配合情况。

三相励磁电流相差大的原因
三相励磁电流相差大的原因可能有以下几个方面：
1. 电源电压不稳定：三相励磁电流是由电源供电产生的，如果电源电压不稳定，就会导致三相电流不平衡。

例如，其中一相电压过高或过低，就会使得对应的励磁电流偏大或偏小。

2. 动态负载的影响：在实际运行中，三相感应电机的负载可能会发生变化，从而引起励磁电流的波动。

例如，当负载突然增加时，励磁电流也会相应增加，但由于三相电路的不平衡性，会导致其中一相电流增加更快，造成三相电流相差大的情况。

3. 电机内部故障：三相感应电机可能会出现内部故障，例如转子不平衡、定子绕组损坏等，这些故障都会导致三相电流不平衡，甚至出现单相短路或开路，导致电机无法正常运行。

4. 电路设计问题：三相感应电机的电路设计也可能存在问题，例如三相线路绕组匝数不同、接线不规范等，都可能导致三相电流不平衡。

为了避免三相励磁电流相差大的情况发生，应该采取一些措施，例如：保持电源电压稳定、对电机进行定期维护和检修、加强电路设计和施工质量管控等。

不平衡电流产生的原因1励磁涌流的影响变压器在正常运行时，它的励磁电流只流过变压器的电源测，因此，通过电流互感器反映到差动回路中就不能被平衡。

在正常情况下，变压器励磁电流不过为变压器额定电流的2% ～3%；在外部故障时，由于电压降低，励磁电流也相应减少，其影响就更小。

在实际整定时可以不必考虑。

但是，在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能产生数值很大的励磁涌流，其数值可达变压器额定电流的6～8倍。

励磁涌流中含有大量的非周期分量和高次谐波分量。

励磁涌流的大小与合闸瞬间外加电压的相位，铁芯中剩磁的大小和方向以及铁芯的特性有关。

若正好在电压最大值时合闸，则不会出现励磁涌流，而只有正常时的电流。

但对于三相变压器而言，由于三相电压相位不同，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。

励磁涌流可分解成各次谐波，以二次谐波为主，同时在励磁涌流波形中还会出现间断角。

励磁涌流的波形如图2。

2绕组连接方式不同的影响变压器各侧绕组的连接方式不同,如双绕组变压器采用Y,d接线,三绕组变压器采用Y,y,d 接线时,各侧电流相位就不同。

这时，即使变压器各侧电流互感器二次电流大小能相互匹配，但不调整，相位差也会在差动回路中产生很大的不平衡电流。

3实际变比与计算变比不同的影响由于电流互感器选用的是定型产品，其变比都是标准化的，很难与通过计算得出的变比相吻合，这样就会在主变差动回路中产生不平衡电流。

4改变调压档位引起的不平衡电流及克服措施电力系统中带负荷调整变压器分接头是调节系统电压的重要手段。

改变调压档位实际上就是改变变压器的变比。

而差动保护已按照某一变比调整好，当分接头改换时，就会产生一个新的不平衡电流流入差动回路。

此时不可能再用重新选择平衡线圈匝数的方法来消除这个不平衡电流，这是因为变压器的分接头是经常在改变，而差动保护的电流回路在带电时是不可能进行操作的。

因此，对由此产生的不平衡电流，通常是根据具体情况提高保护动作的整定值加以克服。

变压器励磁涌流问题分析及对策摘要：变压器是以电磁感应为原理基础的电气设备，在电气系统中起到关键调节作用，主要是通过转换高低压的形式和隔离交流电源的作用，使电气系统能够保持良好的运行状态，因此变压器运行的情况直接影响电气系统的运行。

当变压器受到励磁涌流的影响时，不仅会造成变压器的运行故障，也容易引发电气系统的运行异常，存在较大的安全隐患，且变压器产生励磁涌流造成的损伤也较为严重，使维修的难度和成本都有所提高。

本文变压器励磁涌流问题的原因和影响进行了深入分析，并提出了有效的处理对策，期望能够为保障变压器良好运行提供参考建议。

关键词：变压器；励磁涌流；问题分析；处理对策1.变压器励磁涌流的形成在变压器处于内部故障、外部故障和正常运行的情况下，变压器被认为运行在励磁曲线的线性段，在该区间内磁阻呈现大阻抗特性，正常运行时励磁电流很小，仅相当于正常电流的1%~2%。

但若变压器发生空投抑或发生区外故障切除时，由于磁通抵抗瞬时突变的特性，电压在恢复正常的过程中，磁通中突发出现的非周期暂态分量就会与剩磁发生叠加效应，共同导致变压器铁芯饱和，在其进入饱和区，励磁电流大小甚至可能超过10倍变压器额定电流，即形成励磁涌流。

励磁涌流是一种较为典型的尖顶波，非周期分量、谐波分量在其成分中所占比重较大。

而谐波分量尤以二次谐波和三次谐波较为显著，且其随时间的推移呈现增长态势，其所占二次谐波含量甚至可能超过基波含量的50%甚至以上。

变压器空载投入时的电压初相角、变压器的容量、变压器与电源间阻抗的大小、铁芯材料等因素都关系到励磁涌流的幅值和时间常数。

2.变压器励磁涌流问题分析励磁涌流的存在产生的破坏性影响较为研究。

不但会在变压器空载合闸时出现瞬间电流的短时增大，同时也能导致电流波形出现严重畸变、整个电网的电压也会因此迅速下降，此外，谐波污染也会相应的产生。

这些问题的出现终将导致一系列的严峻后果。

具体影响表现为：第一，引发继电保护误动作。

变压器不对称运转的原因分析造成变压器的不对称运转，就大的方面说有三类原因：1、由于三相负载不一样，造成不对称运转例如小变压器供电给照明、电焊等负载，或有的变压器供电给电气机车用电及炼钢炉等具备单相性质的负载等。

这种负载不对称使流过变压器的三相电流不对称，由于三相电流不对称而使三相阻抗压降不对称，造成二次侧三相电压不对称。

电压不对称，对三相感应电动机和照明设备的运转是不利的。

但一般来说，由于变压器本身阻抗所造成的电压不对称程度是不大的。

这种不对称运转，主要需要考虑的是，在运转中要按Y/Y0-12接线的变压器的中线电流不超过低压线圈额定电流的25%。

2、由三台单相变压器组成三相变压器组当三相变压器组中一相损坏而用不同参数(如有不同阻抗电压或不同变比)的一相来代替时，会造成电流和电压的不对称。

这种变压器组，在运转时不仅本组的电流不对称，还会使其它与之相连的有接地中性线的变压器会产生地中电流，且其本身的可用容量小于三个单相变压器容量的总和。

可用容量和不对称程度取决于变压器参数的配合情况。

3、由于不对称接线造成变压器的不对称运转这时又可分为下述几种情况：(1)两线一地制：变压器仍旧是三相接线，线路中有一相由大地来充当导线叫做两线一地制，我国农村电网仍有少部分用这种接线方法。

用这种接线法运转，变压器容量可不降低。

只是由于线路和大地的电阻不一样，使电压不对称。

但当线路中电压损失小于10%的情况下，电压不对称不超过1%～2%，这是允许的。

如果超出这个范围，只要降低线路输送功率，就可改善一些。

这种不对称运转有几个问题须注意：① 如果未接地相的导线中某一条对地短路时，接地装置因通过短路电流会产生危险的接触电压和跨步电压，故在进行事故处理时要穿绝缘鞋、戴绝缘手套；② 对邻近通过的通讯线路能感应出危险的电压和产生干扰。

(2)变压器的两相运转：在某些情况下需要变压器两相运转也造成变压器的不对称运转。

这些情况如：中性点接地的系统中当一相线路故障，以零线代替该相暂时运转；三相变压器组中一台变压器故障暂以两相变压器运转；三相变压器一相线圈故障暂时以两相运转等。

变压器励磁涌流问题分析及对策本文阐述了变压器励磁涌流的特点，针对变压器励磁涌流问题进行了深入探究，并结合实际情况提出了一些有效的解决措施，希望能为相关人员提供合理的参考依据。

标签：变压器;励磁涌流;问题;对策0引言变压器主要是对电磁感应原理进行了有效应用，在使用过程中可以实现高低压之间的有效转换，同时将交流电源进行有效隔离，其运行过程中的稳定性与电力系统安全性之间有着非常密切的联系。

如果变压器受到励磁涌流破坏，不但检修难度非常大，并且需要花费的时间也比较长，因此，加强变压器励磁涌流的抑制有着非常重要的意义。

1 励磁涌流的特点以及破坏性分析1.1 励磁涌流的特点分析在变压器实际运行过程中，其运行稳定性与励磁涌流之间有着非常密切的联系，因此，一定要对励磁涌流的特点进行全面了解，从而才能对变压器运行中存在的问题进行合理解决，有效保证整个电力系统的合理运行。

结合实际情况来看，励磁涌流特点主要体现在以下几方面：第一，具有非常高的电流，通常情况下是变压器额定电流的7倍左右，与短路电流具有一定的相似性;第二，励磁涌流波形呈尖顶，其中涉及到非常多的非周期分量与高次谐波，同时二次谐波不但大而且偏离相应的时间轴;第三，有间断角，同时大小外施电压的初相角、变压器的饱和磁通与剩磁之间存在一定的联系，但是在电力变压器转换作用下，会导致间断角发生转变;第四，励磁涌流会呈现指数衰减趋势，而小型变压器不但电阻非常大，同时涉及到的电抗非常小，所以衰减的速度非常快，在经过一定的周期之后就会有效保证整个系统的稳定性，而大型变压器的衰减速度会逐渐减缓。

1.2 励磁涌流问题分析1.2.1 造成继电保护误动作当变压器在正常运行或者是出现外部故障问题时，两边电流大小相位之间的差距非常小，而内部故障会造成两边电流极性出现相反的现象，因为电流之间差距非常大，所以经常会导致节点保护误动作问题的产生。

1.2.2 对电能质量的影响在变压器运行过程中，即便是对励磁涌流进行深入分析，将其与故障电流之间进行有效划分，防止保护误动作现象的产生，但是变压器空投产生的涌流还是会对电网稳定性产生非常严重的影响，形成了非常多的谐波，从而将严重影响到电能质量，如果不能进行有效解决，将会在一定程度上降低电气设备的使用质量与使用年限。