变压器空载启动产生大电流

电源变压器空载电流江苏省泗阳县李口中学沈正中变压器是一种传送功率的电器设备，电源变压器有降压变压器和升压变压器，不管哪一种变压器，从理论上说（理想变压器），初级线圈的电流与电压的乘积应等于次级线圈的电流与电压的乘积，即I1U1＝I2U2。

变压器空载，即变压器次级开路，不带负载，也就是说变压器次级线圈电流I2为零，所以I1U1＝I2U2＝0，而这时的U1和U2均不是0，这就只能是I1为0，即“变压器空载时初级线圈电流为零”。

但在实际电路中，变压器是不可能在理想状态中工作的：一是变压器空载时，初级线圈是闭合的通路，线圈本身有电阻要发热、铁芯中产生的涡流（铁损）等，这些产生的都是有功功率，需要电流，消耗能量；二是变压器虽然空载，但变压器铁芯中要建立磁场，通过在初级线圈“电生磁”，感应次级线圈“磁生电”，因而建立磁场产生无功功率，虽不消耗能量，但也需要电流；这些电流综合起来就叫“变压器的空载电流”。

变压器空载电流的大小与初级绕组匝数多少、铁芯材质、铁芯尺寸、制作工艺等因素有关：1. 在其它技术规格相同的情况下，初级绕组的匝数越多，空载电流就越小；2. 在其它技术规格相同的情况下，导磁系数越高，空载电流越小，此外，硅钢片的厚度以及各硅钢片之间的导电性能对变压器的初级空载电流也有影响。

一般情况下，硅钢片越厚，相邻硅钢片之间的电阻越小，通电后铁芯中的涡流损耗越大，导致变压器的初级空载电流也越大；3.在其它技术规格相同的情况下，铁芯截面积越大，空载电流也越小；4. 在其它技术规格相同的情况下，制作电源变压器时，各绕组绕线应尽量紧密、扎实，硅钢片应排插紧密、规范，绕组与硅钢片之间应尽量紧凑，否则也会增大初级空载电流。

绕制质量差的电源变压器，不但空载电流大、易发热，而且常常在通电时发出交流哼声。

电源变压器绕制完成后，如果能进行浸漆、烘干处理，对提高变压器的质量，减小初级空载电流也大有益处。

我们希望变压器的空载电流越小越好，但受条件制约不可能无限制地小，变压器的空载电流一般约为额定电流的5%~8%，国家规定空载电流不应大于额定电流的10%，如果空载电流超过额定电流的10%，变压器的损耗就会增大，当空载电流超过额定电流的20%时，变压器就不能使用，因为它的温升将超过允许值，工作时间稍长，严重的就会导致变压器烧毁事故，甚至引起火灾。

变压器空载合闸过程中的和应涌流及应注意的问题(1)摘要：论述了变压器空载合闸过程中产生和应涌流的特点、问题及应采取的防范措施和对策。

关键词：励磁涌流；和应涌流；变压器；空载合闸；中性点0前言当发电厂或变电所内母线上连接两台或两台以上的变压器时，如果一台变压器进行空载合闸，在变压器绕组中将出现励磁涌流，与此同时，在与其并联运行的其它中性点接地变压器绕组中也将出现浪涌电流，称作和应涌流。

和应涌流与励磁涌流密切相关，交替产生。

当变压器的励磁涌流处于峰值附近时，母线电压的瞬时值较低，此时不会产生和应涌流；当变压器的励磁涌流处于间断期间，励磁涌流为零；母线电压恢复到额定电压附近，变压器在励磁涌流的直流分量和高电压共同作用下将产生和应涌流。

和应涌流的性质不仅取决于变压器是否空载，还与变压器中性点是否接地有关。

中性点不接地时，将只产生励磁涌流，不产生和应涌流，如图1所示。

本文仅以双母线连接方式为例，说明和应涌流的相关问题。

1和应涌流的特点变压器空载合闸产生励磁涌流时含有很大的直流分量和大量的非周期分量，该直流分量流经其并联的(假设变压器A运行于I母线，启动变压器C运行于H母线．变压器A、C中性点接地运行，变压器B 停运)中性点接地变压器的励磁电抗，使变压器铁心趋向饱和，从而产生相应的和应涌流。

其特点为：(1)相对于励磁涌流而言，和应涌流为负(反)向的，即当变压器空载合闸而铁心为正向饱和时，并联运行变压器的铁心趋向反向饱和．如图l所示-变压器B空载合闸时，变压器B中的励磁涌流方向、变压器A和变压器C励磁电抗中和应涌流的方向如图示箭头所指方向。

(2)变压器由初始的不饱和状态逐渐过渡到饱和状态，和应涌流将由小到大逐步增长，和应涌流的大小与励磁涌流的大小有关。

2和应涌流存在的问题相对于和应涌流的上述特点，存在如下相应的问题：(1)由于和应涌流方向相对于励磁涌流方向反向。

当系统中某台变压器空载合闸时，零序电流通过两变压器中性点、大地进入运行变压器，可能引起运行变压器零序过流保护误动跳闸，如图1虚线所示。

变压器空载投运时的无故障跳闸原因分析及对策周连平【摘要】Relay protection system is used for protecting transformers malfunction. As an unloaded transformer starts-up, it can give birth to magnctizing inrush current which could lead to unsuccessful start-up. Meanwhile, the transformer is on the condition of trou-ble-free operation. By analyzing magnetic field and current of the transformer, the difference between magnetizing inrush cur-rent and fault current can be found. By adopting certain countermeasures, the trouble free jump of the transformer can be ef-fectively prevented.%变压器的继电保护系统在其发生故障时跳闸断电对其进行保护。

大型变压器在空载投运的过程中励磁涌流使相关的保护产生动作，投运不成功。

但此时的变压器本身没有故障。

通过对变压器空载投运过程中磁场和电流的分析发现，励磁涌流与故障造成的大电流是有差别的。

采取相应的办法和措施，可以有效防止这种无故障跳闸的发生。

【期刊名称】《常州信息职业技术学院学报》【年(卷),期】2012(011)004【总页数】3页(P38-40)【关键词】变压器;空载投运;励磁涌流;故障电流【作者】周连平【作者单位】常州信息职业技术学院电子与电气工程学院,江苏常州213164【正文语种】中文【中图分类】TM4070 引言江苏某冶金企业采用220 KV进线电压，企业内部有220 KV/35 KV总降压站一座，其中一台变压器为220 KV/35 KV，还有一台变压器为220 KV/110 KV/35KV(110 KV是地方电网为其提供的备用电源，平时处于热备用状态)。

10KV线路中励磁涌流问题的探讨10KV线路中励磁涌流问题的探讨摘要：电力系统中，有时会碰到10KV线路在检修或者限电后恢复运行时，出现继电保护动作，开关跳闸，而运行人员在巡线后又找不到故障点，这时我们往往会忽略励磁涌流，而这种情况很有可能就是由励磁涌流引起的。

关键词：励磁涌流继电保护误动在电力系统中，各种类型的、大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起，其覆盖的地域极其辽阔，运行环境极其复杂以及各种认为因素的影响，电气故障的发生是不可避免的。

但有时会碰到这样的情况：一条10KV线路在检修或者限电后恢复运行时，出现继电保护动作、开关跳闸，而运行人员在巡线后又找不到故障点，这时我们往往会忽略励磁涌流，而这种情况很有可能就是由励磁涌流引起的。

1、励磁涌流的产生及特点：当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，就有可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。

这时因为变压器空载时其铁心中的磁通不能突变，此时将出现一个非周期分量磁通，使变压器铁芯饱和，励磁电流将急剧增大。

变压器励磁涌流最大值可以达到变压器额定电流的6~8倍，其中包含有大量的非周期分量和高次谐波分量，并以一定时间系数衰减。

励磁涌流的大小和衰减时间跟变压器的容量大小、变压器安装地点与电源的电器距离、电力系统的容量大小、铁心中剩磁的大小和方向及铁心的性质都有关系。

变压器容量大，产生历次涌流倍数小，但励磁涌流时间常数大，存在时间长，有时要经过数秒甚至几分钟后才能会衰减到正常值。

2、线路中励磁涌流对继电保护装置的影响：一条10KV线路装有大量的变压器，在线路改运行时，这些变压器都挂在线路上，在合闸瞬间，各变压器所产生的励磁涌流在线路上相互迭加、来回反射，产生了一个复杂的电磁暂态过程，在系统阻抗较小时，会出现较大的励磁涌流，时间常数也较大。

一般10KV线路的主保护是采用三段式电流保护，即瞬时电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护。

瞬时电流速断保护和过电流保护。

简述变压器的励磁涌流对电网稳定运行的影响摘要：正常运行时，变压器的励磁电流很小，通常只有额定电流的3% ~ 8%，大型变压器甚至不到1%。

但是，当变压器空载合闸时，会产生与电压初始相角和变压器特性有关的涌流。

在最不利的情况下，涌流可以达到额定电流的几倍，其最直接的影响就是变压器保护装置的误动作。

关键词：励磁涌流；变压器；一、励磁涌流导致的破坏性影响第一，引发继电保护误动作。

因为变压器在空载合闸时，会对过流保护产生误动作，从而导致变压器无法成功投运。

此外，由于保护误动被诱发，又将引起变压器各侧负荷电源切断，最终停电[1]。

第二，导致和应涌流现象出现。

由于变压器因短路问题切除时，诱发邻近另外一个或多个变压器（或发电机）出现保护装置误动，进而引发大面积停电。

第三，产生大量的谐波污染。

由于很多高次谐波存在于励磁涌流之中，所以当励磁涌流产生时，必然会伴随大量谐波出现，所以电网电能质量会受到较为严重的谐波污染，所以电能质量也因此下降。

第四，损坏变压器及断路器。

因为励磁涌流过大，会产生较强的电动力，从而引发对系统的强烈冲击，变压器和断路器由于超出承受能力，所以会产生一定的损害。

第五，影响继电保护装置的精度。

由于励磁涌流直流分量的出现必然会导致TA 磁路出现过量磁化，所以 TA 精度受到严重影响，发生骤降，进而导致继电保护装置精度的下降。

二、变压器励磁涌流出现的原因要想明确变压器励磁涌流出现的原因，就要借助磁链守恒定理的作用进行研究。

磁链守恒定律的含义为：用电设备回路中的全体磁链综合在换路的瞬间时刻都是处于不变的[1]。

同时研究发现，变压器出现励磁涌流的问题时，变压器中的磁链仍然是满足磁链守恒定理的，以此为切入点对变压器的投运过程进行分析，变压器由空载运行转为带载运行时，在其接入负载的瞬间，变压器绕组上电压会突然增加，突增的电压将促使变压器内部出现一个的新磁通，与此同时，为了抵消这个突增电压导致的新磁通，变压器的绕组中将会产生一个与其大小相等但是极性相反的磁通，称为偏磁。

1.具有制动特性的差动继电器能够提高灵敏度的原因：流入差动继电器的不平衡电流与变压器外部故障时的穿越电流有关。

穿越电流越大，不平衡电流也越大，具有制动特性的差动继电器正式利用这个特点，在差动继电器中引入一个能够反应变压器穿越电流大小的制动电流，继电器的动作电流不再是按躲过最大穿越电流整定，而是根据实际的穿越电流自动调整。

2.最大制动比：差动继电器动作电流I set.max和制动电流Ires.max之比。

3.三相重合考虑两侧电源同期问题的原因：三相重合时，无论什么故障均要切除三相故障，当系统网架结构薄弱时，两侧电源在断路器跳闸以后可能失去同步，故需要考虑两侧电源的同期问题。

4.单相重合闸不需要考虑同期问题的原因：单相故障只跳单相，使两侧电源之间仍然保持两相运行，一般是同步的，故不需考虑同期问题。

5.输电线路纵联电流差动保护在系统振荡、非全相运行期间不会误动的原因：系统振荡时线路两侧通过同一个电流，与正常运行及外部故障时的情况一样，差动电流为量值较小的不平衡电流，制动电流较大，选取适当的制动特性，就会保证不误动作；非全相运行时，线路两侧电流也为同一个电流，电流纵联差动保护也不会误动作。

6.负荷阻抗：指电力系统正常运行时，保护安装处的电压（近似为额定电压）与电流（负荷电流）的比值。

正常运行时电压较高、电流较小、功率因数高，负荷阻抗量值较大。

7.短路阻抗：指电力系统发生短路时，保护安装处电压变为母线残余电压，电流变为短路电流，此时测量电压与测量电流的比值。

即保护安装处与短路点之间一段线路的阻抗，其值较小，阻抗角较大。

8.系统等值阻抗：单个电源供电时为保护安装处与背侧电源点之间电力元件的阻抗和；多个电源供电时为保护安装处断路器断开的情况下，其所连接母线处的戴维南等值阻抗。

即系统等值电动势与短路电流的比值，一般通过等值、简化的方法求出。

9.继电保护装置及其作用：指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

本套试卷为电工精选题库，总共500道题！题目几乎覆盖电工常考的知识点。

题库说明：本套电工题库包含（选择题300道，多选题100道，判断题100道）一、单选题(共计300题,每题1分)1.在不接地的电压电网的绝缘监视中，当3只电压表读数均为相电压时，则表示电网( )。

A.发生一相接地B.某相绝缘恶化C.对地绝缘正常D.无法判断答案:C2. 防静电的接地电阻要求不大于( )Ω。

A.40B.10C.100答案:C3. 下面( )属于顺磁性材料。

A.水B.铜C.空气答案:C4. 真空断路器要求波纹管既能保证动触头能做( )，同时又不能破坏灭弧室的真空度。

A.直线运动B.弧线运动C.分合运动答案:A5. 多台电机熔丝的选择，是最大的一台电机额定电流1.5～2.5倍加( )。

A.其余每台电机额定电流1.5～2.5倍的总和；B.其余各台电机额定电流的总和；C.所有电动机额定电流的总和；D.所有电动机额定电流的1.5～2.5倍；答案:B6. 《电力法》共计( )。

A.七十条B.七十五条C.八十条D.八十五条答案:B7. 正弦交流电的有效值为其最大值的( )倍。

A.√3倍B.√2倍C.1/√3倍D.1/√2倍答案:D8. 变压器高.低压绕组的出线端分别标记为A，X和a.x，将X和x导线相连，若UAa=UAX-Uax，则( )两端为异名端。

A.X与AB.X与xC.A与xD.A与a答案:C9. 人体直接接触带电设备或线路中的一相时,电流通过人体流入大地,这种触电现象称为( )触电。

A.单相B.两相C.三相答案:A10. 变压器空载合闸时，( )产生较大的冲击电流。

A.会;B.不会;C.很难.答案:A11. 在变电所二次回路上工作，需要将高压设备全部停电或部分停电的应填工作票。

( )A.第一种B.第二种C.第三种D.不必填写答案:A12. 在三相三线制电路中,iA.iB.iC三者之和为( )。

A.等于零B.大于零C.小于零答案:A13. 基极电流iB的数值较大时，易引起静态工作点Q接近( )。

变压器是电力系统中常见的重要设备，用于改变交流电压的设备。

变压器分为空载运行和负载运行两种状态，其中空载运行时一次绕组流过的电流是一个重要参数。

一、变压器空载运行的定义空载运行是指变压器在没有接入负载的情况下工作，此时变压器的一次绕组和二次绕组均没有电流输出。

二、变压器空载运行时一次绕组流过的电流的影响因素1. 铁损变压器在空载时，由于一次绕组和二次绕组之间仅有磁耦合，没有电流传输，因此只有铁损，也就是有损耗，主要是铁心产生的涡流损耗和铁心磁滞损耗。

这些损耗导致一次绕组流过的电流增加。

2. 绝缘介质损耗空载时绝缘介质也会有一定的损耗，这部分损耗也会导致一次绕组流过的电流增加。

3. 调压器和冷却设备的损耗变压器内部的调压器和冷却设备在空载运行时也会有一定的损耗，这些损耗也会引起一次绕组流过的电流增加。

4. 开关和继电器的损耗变压器及其配套设备中的开关和继电器在运行时也会有一定的损耗，这部分损耗也会对一次绕组流过的电流产生影响。

三、如何减小变压器空载运行时的一次绕组电流1. 优化变压器的设计在变压器的设计阶段，可以通过优化变压器的结构和材料，减小铁损和绝缘介质损耗，从而减小一次绕组流过的电流。

2. 选用高效材料在制造变压器时，可以选用高效材料来制造变压器的铁芯和绝缘层，从而减小损耗，降低一次绕组流过的电流。

3. 控制控制设备的损耗对变压器配套的设备进行优化设计和选用高效设备，可以减小一次绕组流过的电流。

4. 优化运行管理在变压器的运行管理中，合理控制空载时间，及时进行设备的维护保养，也可以降低一次绕组流过的电流。

总结：变压器在空载运行时一次绕组流过的电流受到多种因素的影响，通过优化设计、选用高效材料和设备以及优化运行管理等措施，可以有效减小一次绕组流过的电流，提高变压器的运行效率和安全性。

一、减小变压器空载运行时的一次绕组电流是提高变压器运行效率的关键因素之一。

变压器是电气系统中一种用于调整电压大小的重要设备，其在电力传输和配电中扮演着至关重要的角色。

Smart Grid 智能电网, 2020, 10(6), 295-301Published Online December 2020 in Hans. /journal/sghttps:///10.12677/sg.2020.106032500 kV变压器空载合闸励磁涌流仿真分析王彤彤，文俊，靳海强华北电力大学电气与电子工程学院，北京收稿日期：2020年11月8日；录用日期：2020年11月24日；发布日期：2020年12月1日摘要500 kV变压器是连接两个甚至三个不同电压等级的重要电气一次设备。

变压器空载合闸时，由于瞬时电压过大，可能造成变压器铁心饱和，引发严重的励磁涌流现象；同时500 kV变压器容量较大，励磁涌流衰减缓慢。

本文以铜梁地区某一新建500 kV变压器为例，建立了适用于实际工程的变压器UMEC模型，通过PSCAD/EMTDC仿真计算，分析了500 kV变压器空载合闸时合闸断路器、电容式电压互感器、以及变压器励磁特性对励磁电流的影响，并提出了抑制励磁涌流的有效措施。

关键词励磁涌流，空载合闸，励磁特性曲线，500 kV变压器Analysis on Energizing Inrush Current ofNo-Load Transformer in 500 kVTongtong Wang, Jun Wen, Haiqiang JinSchool of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, BeijingReceived: Nov. 8th, 2020; accepted: Nov. 24th, 2020; published: Dec. 1st, 2020AbstractThe 500 kV transformer is an important electrical equipment connecting two or even three dif-ferent voltage levels. When the no-load transformer is closed, the transient voltage increases ra-pidly which may cause the saturation of the transformer core and cause severe inrush current. At the same time, the 500 kV transformer has a large capacity and the magnetizing inrush current王彤彤 等decays slowly. This paper takes a 500 kV transformer which is newly built in Tongliang as an ex-ample, and a typical transformer UMEC model suitable for practical engineering is established. Through simulation and calculation of PSCAD/EMTDC, the effects of closing circuit breakers, capa-citive voltage transformers, and transformer excitation characteristics on the inrush current are analyzed when the no-load 500 kV transformer is closed; meanwhile, measures are proposed to effectively suppress inrush current.KeywordsInrush Current, No-Load Energize, Excitation Characteristic Curve, 500 kV TransformerCopyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言500 kV 电网是我国最重要的电力输送系统，承担着将发电基地发出的强大功率输送至远方枢纽变电站的任务。