变压器励磁涌流抑制技术研究

变压器空载合闸励磁涌流抑制技术研究随着海洋石油越来越多的依托海底电缆电力组网进行边际油田开发，对电力组网的供电可靠性要求越来越高。

通常电力变压器空载合闸时会产生较大的励磁涌流，容易造成变压器差动保护装置和敏感电力电子元器件的误动作，影响电力系统的安全稳定运行等。

针对这一问题，本文运用MATLAB软件对相控开关模型进行仿真和對串并联电阻数学模型进行分析，得出加装相控开关能够明显的抑制投切大容量变压器时产生的涌流。

通过串并联电阻能够加快冲击电流的衰减速度，使得变压器保护装置可以躲过涌流引起的误动作时间。

标签：变压器;空载合闸;励磁涌流;MATLAB一、项目概述中国海洋石油某油田由一艘浮式储油轮和两个井口平台组成。

储油轮作为油田的供电中心，共设置三台透平发电机组，单台机组的额定容量为4632kW，额定功率因数0.8;两个井口平台只设置有应急发电机，正常生产用电由储油轮通过两台4000kV A，6.3/10.5kV的升压变压器升压，然后通过两根海缆（3x50mm2）分别向井口平台供电，至井口海缆长度分别为3km和4.8km，井口平台再通过两台并列运行的4000kV A，10.5kV/0.4kV的降压变压器为平台上用电设施供电。

平台电力系统黑启动时，储油轮上仅有一台透平发电机为井口平台供电，空载投入6.3/10.5kV升压变压器产生励磁涌流导致单台机组关停脱网，必须开启两台透平发电机组才能承受励磁涌流冲击，因此严重影响了油田供电恢复的效率，必须对变压器采取励磁涌流抑制措施，降低对电网的冲击。

二、变压器励磁涌流解决方案1.变压器励磁涌流变压器原边绕组接在交流电源上而副绕组开路时的运行方式叫做空载运行。

变压器二次侧空载时，副绕组流过的电流为0;一次侧流过的电流称为励磁电流，该励磁电流流过一次绕组产生主磁通。

当变压器空载关合上口断路器时，由于合闸相位的随机性以及变压器剩磁的影响，使得铁芯磁通迅速趋于饱和，从而产生幅值很大、频率很高的励磁涌流。

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。

变压器励磁涌流抑制技术研究曹慧慧发表时间：2018-05-23T09:48:25.700Z 来源：《基层建设》2018年第7期作者：曹慧慧[导读] 摘要：励磁涌流是造成变压器差动保护误动的主要原因之一。

中车永济电机有限公司山西永济 044502摘要：励磁涌流是造成变压器差动保护误动的主要原因之一。

分析励磁涌流与区内故障电流波形特征差异及采样值概率分布差异，提出一种基于变压器差动电流偏度系数的励磁涌流识别方法。

正弦特性的区内故障电流偏度为负且保持不变，取绝对值后的全工频周期偏度与半工频周期偏度相等；励磁涌流的全周期偏度为正，且与半周期偏度系数存在较大差值。

本文将分析和应涌流产生的原因、影响和应涌流的因素并提出一些防范差动保护误动的措施。

关键词：变压器；励磁涌流；抑制技术1、变压器励磁涌流的判别正常运行时，变压器励磁电流≤（2～10）%In，在发生外部故障时，造成电压降低，此时励磁电流更小，对差动保护的影响可不用考虑。

当变压器发生保护区外故障切除或空载投运，电压恢复正常的过程中，在磁通中出现的非周期性暂态分量与铁芯剩磁共同作用下，变压器铁芯变得饱和，此时励磁电流的瞬时值达到（5～10）In，这就是励磁涌流。

励磁涌流反应到保护回路有可能引起差动保护误动作。

如何让变压器励磁涌流不会引起差动保护误动作很重要，变压器差动保护发展到目前，已出现许多关于励磁涌流和短路电流的判别方法，现简要介绍如下：1.1、励磁涌流识别思路取差流一周期采样数据，一周采样80点，然后对取得数据进行取绝对值处理，最后对这一组数据求偏度系数。

再取半周期数据即40点采样点，取绝对值后求偏度系数。

故障信号近似为正弦波。

正弦波取绝对值后偏度系数为-0.5左右，分布左偏。

由于正弦波取绝对值后具有周期性，周期为1/2工频周期，任意半工频周期数据和全工频周期数据分布的偏度系数相等且为-0.5左右。

励磁涌流中含有间断角，非平稳波形以及非周期分量[10-11]，其采样值求绝对值后的概率分布不对称且右侧有大的拖尾，其全周期的偏度系数为正，且随时间变化；励磁涌流半周期偏度系数变化差异很大，偏度值有正有负也不为固定值，与正弦波全周期与半周期偏度系数都维持在-0.5左右形成很大差异。

怎样抑制变压器励磁涌流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；1.3A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。

变压器励磁涌流抑制原理及现场应用优化引言：变压器是电力系统中重要的电能传输设备，其负责将高压电能转换为低压电能，并通过电能传输网络将电力供应到终端用户。

然而，在变压器投入运行时，励磁涌流可能会导致设备的电流波动和损耗，甚至造成电网的不稳定。

因此，为了保证系统的稳定运行，需要合理地抑制变压器励磁涌流并优化其现场应用。

一、励磁涌流抑制原理1.1励磁涌流的产生励磁涌流通常是由于变压器的磁路突然产生磁通时引起的。

在变压器的磁路中，磁通的变化速度往往比较快，导致励磁电流呈现出一个瞬时的增大过程，即励磁涌流。

1.2励磁涌流的影响励磁涌流对变压器和电网产生了不利影响，主要表现为：(1)变压器附加损耗：励磁涌流会导致变压器的额定电流上升，从而导致额外的电阻损耗。

(2)变压器振荡：励磁涌流在变压器铁芯和线圈之间产生电磁力，会引起变压器的震荡。

(3)电网不稳定：当变压器接入电网时，励磁涌流会产生电网的瞬时波动，影响电网的稳定性。

1.3励磁涌流抑制原理为了抑制励磁涌流，可以采用以下方法：(1)在变压器的电源供电系统中增加限流电抗器。

通过限制电源的短路能力，减少励磁涌流的电流峰值。

(2)使用励磁变压器。

励磁变压器是由辅励变压器和电抗器组成，通过控制辅助变压器的绕组电压来控制励磁涌流。

(3)通过安装软起动装置来逐步增加变压器的励磁电流，避免励磁涌流的冲击。

2.1选择适当的变压器为了减少励磁涌流对电网的影响，可以选择具有低励磁电流的变压器。

通常情况下，具有较低额定电压的变压器具有较低的励磁电流。

2.2控制变压器的励磁电流为了减少励磁涌流的影响，可以通过控制变压器的励磁电流来实现。

通过调节励磁变压器的绕组电压，可以减小励磁涌流的电流峰值，从而减少对电网的影响。

2.3优化励磁变压器的参数为了确保励磁变压器的效果，可以优化其参数。

包括选择合适的励磁变压器容量、安装位置和接线方式等。

同时，还需要合理地进行维护和检修，确保其正常运行。

变压器剩磁变化规律及励磁涌流抑制研究变压器是电力系统中常用的电力变换设备，其工作原理是利用电磁感应现象将输入电压转换为输出电压。

在变压器工作过程中，磁场的变化是十分重要的，而剩磁变化规律及励磁涌流抑制是变压器中的两个重要研究方向。

我们来了解一下剩磁变化规律。

剩磁是指在变压器工作过程中，磁场中的磁通量在磁场切断后仍然存在的部分。

剩磁的存在会影响变压器的工作性能，产生一些不良影响，如励磁涌流、励磁过程中的能量损耗等。

因此，研究剩磁的变化规律对于改善变压器的性能至关重要。

剩磁的变化规律与变压器的工作状态密切相关。

当变压器处于空载状态时，剩磁的变化规律主要受到电源电压的影响。

在电源电压的作用下，变压器的铁芯中会产生磁通量，当电源电压突然消失时，由于铁芯的磁导率不等于零，磁通量不会立即消失，而是以指数衰减的方式逐渐减小。

这种衰减的速度与铁芯的特性有关，可以通过剩磁衰减曲线来描述。

另一方面，当变压器从空载状态切换到负载状态时，剩磁的变化规律也会发生变化。

在负载状态下，变压器的磁通量会随着负载电流的变化而变化。

当负载电流突然减小或消失时，变压器的磁通量也会随之减小，但其变化规律与空载状态下有所不同。

除了剩磁的变化规律外，励磁涌流抑制也是变压器研究的重要方向之一。

励磁涌流是指在变压器刚刚通电时，由于剩磁的存在导致的瞬时大电流现象。

这种涌流不仅会对变压器本身造成损害，还会对电力系统的稳定性产生不良影响。

为了抑制励磁涌流，研究人员提出了各种方法和措施。

其中最常见的是使用励磁抗补偿装置，通过改变变压器的励磁电流波形来抑制励磁涌流的产生。

此外，还有一些其他的方法，如使用变压器辅助绕组、改变变压器的设计参数等，都可以在一定程度上减小励磁涌流。

剩磁变化规律及励磁涌流抑制是变压器研究中的两个重要方向。

研究剩磁的变化规律可以帮助我们更好地理解变压器的工作原理，优化变压器的设计和运行；而抑制励磁涌流可以提高变压器的稳定性和可靠性，保证电力系统的正常运行。

变压器励磁涌流产生机理及抑制措施探讨论文范本变压器励磁涌流产生机理及抑制措施探讨论文范本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。