变压器空载合闸原理

变压器空载合闸原理
变压器在空载状态下，指变压器的二次侧未接负载，只有一定的励磁电流通过一次侧。

当合闸时，变压器的空载合闸原理如下：
1. 合闸操作：合闸操作就是让一次侧电源送电给变压器，使得励磁电流流过一次侧绕组。

2. 励磁电流产生：一次侧电源为变压器提供一定的电压，经过一次侧绕组产生一定的励磁电流。

这个励磁电流会产生一个磁场，作用于变压器的铁心和绕组中。

3. 磁场诱导：励磁电流通过一次侧绕组产生的磁场会传导到二次侧绕组中，诱导出二次侧的电动势。

4. 空载电压产生：二次侧的电动势会引起二次侧产生一定的电压，这个电压称为空载电压。

空载电压大小与一次侧的电压成一定的比例。

5. 维持磁场：在一次侧断开电源后，二次侧的电动势仍然能够维持励磁电流的存在，继续维持磁场的产生。

6. 劐磁电流的作用：励磁电流通过一次侧绕组产生的磁场会传导到二次侧绕组中，诱导出二次侧的电动势，励磁电流的作用使二次侧绕组电流很小或者接近于零。

7. 应用领域：变压器空载合闸适用于变压器在空载状态下运行，
即二次侧未接负载，只用来提供一定的励磁电流，而不用于输出电功率。

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)。

第6章变压器** 三相组式和芯式变压器** 三相组式变压器三相组式变压器由3台容量、变比等基本参数完全相同的单相变压器按三相连接方式连接组成。

其示意图如图6.1.1，此图的原、副边均接成星形，也可接成其它接法。

三相组式变压器的特点是具有3个独立铁心；三相磁路互不关联；三相电压对称时，三相励磁电流和磁通也对称。

** 三相芯式变压器三相芯式变压器的磁路系统是由组式变压器演变过来的，其演变过程如图6.1.2所示。

当我们把三台单相变压器的一个边（即铁心柱）贴合在一起，各相磁路就主要通过未贴合的一个柱体，如图6.1.2（a）所示。

这时，在中央公共铁心柱内的磁通为三相磁通之和，即ΦΣ=ΦA+ΦB+ΦC。

当三相变压器正常运行（即三相对称）时，合成磁通ΦΣ=0，这样公共铁心柱内的磁通也就为零。

因此中央公共铁心柱可以省去，则三相变压器的磁路系统如图6.1.2（b）所示。

为了工艺制造方便起见，我们把3相铁心柱排在一个平面上，于是就得到了目前广泛采用的如图6.1.2（c）所示的三相芯式变压器的磁路系统。

图6.1.2 三相芯式变压器的铁心演变过程（a）3个铁心柱贴合（b）中央公共铁心柱取消（c）三相芯式铁心三相芯式变压器的磁路系统是不对称的，中间一相的磁路比两边要短些。

因此，在对称情况下（即ΦA=ΦB=ΦC时），中间相的励磁电流就比另外两相的小，但由于励磁电流在变压器负载运行时所占比重较小，故这对变压器实际运行不会带来多大影响。

比较芯式和组式三相变压器可以知道，在相同的额定容量下，三相芯式变压器具有省材料、效率高、经济等优点；但组式变压器中每一台单相变压器却比一台三相芯式变压器体积小，重量轻，便于运输。

对于一些超高电压、特大容量的三相变压器，当制造及运输发生困难时，一般采用三相组式变压器。

** 三相变压器的联结组三相变压器的原边和副边都分别有A，B，C 三相绕组，它们之间到底如何联法，对变压器图6.1.1 三相组式变压器的运行性能有很大的影响。

变压器空载合闸的原理
变压器空载合闸是指在变压器没有负载（即无负载）情况下合上开关，使变压器回路完全闭合。

这个操作通常在对变压器进行测试、维护或者重新连接电源时进行。

空载合闸的原理如下：
1. 确保电源正常：在进行空载合闸前，需要确保供电系统正常，电源电压稳定，并且没有其他问题。

2. 断开负载：在合闸之前，需要先将负载与变压器断开，确保变压器没有外部负载。

3. 检查开关状态：确认变压器的开关处于断开状态，以确保安全。

4. 合闸操作：将变压器的开关合上，使变压器回路完全闭合。

这样电流可以流通，但由于没有负载，变压器的绕组中只有磁场和铁损耗，所以电流较小。

5. 监测变压器：在空载合闸后，需要监测变压器的运行情况，如电压、电流、温度等参数，以确保变压器正常工作。

需要注意的是，空载合闸只是变压器操作的一种情况，实际操作中应遵循相应的
安全规范和操作流程，确保人员和设备的安全。

三相变压器空载合闸励磁涌流的大小和波形1. 引言三相变压器是电力系统中常见的设备之一，用于将电能从一个电压等级传输到另一个电压等级。

在变压器启动或切换时，需要进行励磁操作，以产生磁场并建立变压器的工作状态。

励磁涌流是指在变压器合闸励磁过程中产生的瞬态电流。

本文将深入探讨三相变压器空载合闸励磁涌流的大小和波形，并解释其原因和影响。

2. 励磁涌流的定义与原理励磁涌流是指在变压器合闸过程中，由于电源电压突然施加到变压器绕组上而产生的暂态电流。

这种暂态电流是由于绕组中的自感、互感和铁芯饱和等因素引起的。

当变压器合闸时，输入侧绕组上突然施加了额定电源电压。

由于绕组中存在着自感和互感，突然施加的电压会导致绕组中产生较大的暂态电流。

铁芯饱和也会导致励磁涌流的增大。

3. 励磁涌流的大小励磁涌流的大小取决于多个因素，包括变压器的参数、电源电压和频率等。

一般来说，励磁涌流的大小与变压器的容量成正比。

在变压器空载合闸时，励磁涌流的峰值通常为额定电流的2-6倍。

具体数值取决于变压器的设计和制造质量。

4. 励磁涌流波形分析励磁涌流通常呈现出一个尖峰，其波形可以分为三个阶段：启动阶段、衰减阶段和稳定阶段。

•启动阶段：在合闸刹那间，突然施加到绕组上的电压会导致绕组中产生一个很大的暂态电流尖峰。

这个尖峰通常持续几个周期。

•衰减阶段：随着时间的推移，暂态电流逐渐减小并趋于稳定。

这个过程通常持续约20-30个周期。

•稳定阶段：励磁涌流逐渐趋于稳定状态，维持在一个较小的数值上。

这个阶段可以持续几分钟到几十分钟。

励磁涌流的波形与变压器的设计和制造有关，不同类型的变压器可能会产生不同的波形特征。

5. 励磁涌流的影响励磁涌流对变压器和电力系统都会产生一定的影响。

5.1 对变压器的影响励磁涌流会在变压器绕组中产生较大的暂态电流，这会引起电阻损耗和额外的温升。

长期以来，大幅度的励磁涌流可能导致绕组过热，从而降低变压器的寿命。

励磁涌流还可能导致铁芯饱和。

变压器空载合闸产生励磁涌流的原因变压器是电力系统中常见的电力设备之一，其主要功能是将电能从一种电压等级转换为另一种电压等级，以满足不同用电需求。

在变压器运行中，空载合闸是一种常见的操作方式，但它会产生励磁涌流。

本文将从原因角度探讨空载合闸产生励磁涌流的原因。

我们需要了解什么是励磁涌流。

励磁涌流是指在变压器空载合闸瞬间，由于变压器磁路中的磁通量变化导致的涌流现象。

这种涌流会引起变压器绕组和铁芯中的电流增大，可能导致设备振动、声响和绝缘老化等问题，甚至对电力系统的稳定运行产生不利影响。

那么，为什么空载合闸会产生励磁涌流呢？主要有以下几个原因。

励磁涌流与变压器的磁化特性有关。

变压器的铁芯是由硅钢片叠压而成的，具有一定的磁滞特性。

当变压器断开后，铁芯中的磁通量并不会立即消失，而是会逐渐衰减。

当再次合闸时，铁芯中的磁通量需要重新建立，这就需要一定的时间。

在这个过程中，会产生一段时间的励磁涌流。

励磁涌流还与变压器的电容特性有关。

变压器的绕组之间和绕组与地之间都存在一定的电容。

当变压器断开后，这些电容会被放电，导致励磁涌流。

同时，当再次合闸时，由于电容的存在，电流需要一定的时间才能建立起来，从而产生励磁涌流。

变压器的电感特性也会影响励磁涌流的产生。

变压器的绕组之间存在一定的电感，当断开变压器后，这些电感会形成自感电动势。

当再次合闸时，电流需要克服这个自感电动势才能建立起来，这也会导致励磁涌流的产生。

除了上述主要原因外，还有一些次要因素也会对励磁涌流产生影响。

例如，变压器的铁芯饱和程度、变压器的负载情况、电源电压的波动等。

这些因素的变化都会导致励磁涌流的大小和波形发生变化。

为了减小变压器空载合闸产生的励磁涌流，可以采取一些措施。

首先，可以合理设计变压器的磁路和绕组结构，增加铁芯的饱和磁场强度，减小励磁涌流的产生。

其次，可以通过合理选择合闸时机，避免在电网电压波动较大的时候进行空载合闸操作。

此外，还可以采用励磁变流器等装置来调节变压器的励磁电流，从而减小励磁涌流的影响。

当变压器空载合闸时会产生励磁涌流，设系统电压)sin(211a wt U u +=由dtd N ue Φ-==11得： 在合闸瞬间在变压器铁芯中产生的磁通：)]cos([cos a wt a m +-Φ=Φ，其中112wN U m =Φ 1）2,0π==a t 时合闸：wt m sin Φ=Φ，马上进入稳态运行，没有励磁涌流。

2）0,0==a t 时合闸：'''cos ]cos 1[Φ+Φ=Φ-Φ=-Φ=Φwt wt m m m从t=0经过半个周期wt π=,Φ达最大值，m Φ=Φ2max 。

可达稳态量2倍，此时励磁电流f i 可达额定励磁电流100倍，即：Nf f i i 0100=而额定励磁电流约等于额定电流的3%，即： N Nf i i %30=所以：N f i i 3=。

而这是在变压器没有剩磁的理想情况下推出的结论，如果变压器有剩磁时合闸，励磁涌流会更大，可达10倍额定电流。

当空载合闸时励磁涌流只出现在高压侧，这样会产生很大的差动电流，引起差动保护误动。

励磁涌流原理图U1图6-3 变压器励磁涌流的产生机理tu ϕμI μI φ(a) 稳态情况下磁通与电压的波形(b) 在电压为零瞬间合闸时,磁通与电压的波形(c) 变压器铁芯的磁化曲线(d) 励磁涌流的波形励磁涌流识别方法二：波形识别在RCS-978微机变压器保护中采用的方法是当+>S K S b 且t S S >时开放保护。

式中S 是差动电流的全周积分值，在每周采样24次的情况下∑∑=-=023m mS I T S &。

+S 是相距半周的差动电流瞬时值之和的全周积分值，∑∑∑+=-=-+023m 12m m S I I T S &&。

b K 为大于1的常数。

当差动电流中没有励磁涌流而是短路电流且波形是对称的话，相距半周的差动电流瞬时值之和是零，其全周积分值+S 也为零。

而差动电流的全周积分值S 很大，满足+>S K S b 条件可以开放保护。