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阐述电力变压器的过励磁问题

1概述

为了提高电力变压器铁芯的导磁性能，减小磁滞损耗和涡流损耗，变压器的

铁芯大多采用厚度为0.35mm、表面涂有绝缘漆的硅钢片作为铁芯导磁材料。由

于在磁通密度及频率相同的情况下，冷轧硅钢片比热轧硅钢片的单位损耗低，故

电力变压器的设计采用冷轧晶粒取向硅钢片。并且由于硅钢片有磁饱和现象，如

果变压器选用磁通密度太高，空载电流和空载损耗就会很大，因此磁通密度要选

在饱和点以下，一般为1.6～1.7T，再根据磁导率和铁芯截面，确定了不饱和的

每伏匝数。只有按这个参数设计制造的变压器才不容易出现磁饱和现象，使电能

通过磁路顺利地传递给二次绕组，转换成为改变电压的能量输出。

根据变压器的4.44公式U≈E1=4.44f×N1×Φm得知，当变压器在电网电压升

高或频率下降时，就会使U/f比值增大，都将造成变压器工作时主磁通Φm的增

加。而变压器的铁芯横截面积一旦设计制成，就已经确定，可以认为是不变的。

根据公式Φm=Bm×S，则磁通密度将会增加，当超过铁芯的冷轧硅钢片饱和点，

磁通密度为1.9T或更高些进入饱和区时，称为变压器过励磁。如当励磁电压为

额定电压的130%～140%时，过励磁较严重，如果持续时间较长，硅钢片单位

损耗按指数上升，铁芯温度上升会使变压器逐渐老化而损坏。

2产生过励磁现象的原因

通常认为，接到电网上的电力变压器产生过励磁现象并不那么容易，因为电

力变压器的磁通密度，在最初设计时选取1.6～1.7T，而制造变压器铁芯的冷轧

硅钢片，其饱和点磁通密度为1.9T以上，该值完全能避免变压器额定电压和额

定频率造成的偏差。但是，实际情况并非如此，下面介绍一下最常见的几种过励

磁现象在电力变压器中到底是怎么出现的。

（1）电力变压器分接开关连接或调整不正确。当电力变压器进行检修，退

出运行状态时，分接开关放在最小位置。检修后没有重新调整，然后就进行合闸，

这时电网电压将大于最小分接电压，这样就很可能使电力变压器发生过励磁。

（2）电力变压器从空载到投入负载运行，在合闸的瞬间可能产生过励磁。

如果在电力变压器铁芯中有一定的剩磁通，且在外加电压刚好过零时合闸，则此

时过励磁最为严重，是最不利的空载合闸时刻。

（3）升压变压器从电网上切除电源时，也会发生过励磁现象。当升压变压

器在电网上正常运行时，电力系统的电压比较稳定，产生过励磁的可能性很小。

但如果升压变压器要从电网上切断时，其过励磁就有可能发生。如果切断时励磁

电压很高，则U/f值增加，有可能达120%～135%以上，这样，铁芯磁通密度

大大超过饱和点。

（4）电力变压器运行时额定电压的频率低于额定频率。当电力系统的频率

低于额定频率，而电感性负载的电压不变时，电网频率的降低会引起电力变压器

铁芯中磁通的增加，因而就会产生过励磁。

（5）铁芯结构方面的因素。目前电力变压器的铁芯大都采用冷轧硅钢片，

作为铁芯材料。铁芯结构采用全斜45°接缝的叠装方式，接缝分两处错开，并有

一定搭接的距离。虽然在搭接处的截面增加不少，但有效厚度却变小了一些，所

以接缝处的实际截面减少了，因此在接缝处会产生过励磁，磁通密度会饱和。

（6）系统因事故解列后，部分系统的甩负荷引起过电压，也可能引起电力

变压器过励磁。

（7）三相三柱式心式铁芯结构，Y，yn0联结组别的电力变压器，由于负载

不平衡，往往会引起中性点电压的漂移，此时变压器的铁芯中也会产生过励磁。

另外，还有如铁磁谐振过电压以及长线路末端带空载变压器等，也可能产生

较高的过电压引起变压器过励磁。

3过励磁对变压器的影响

从以上分析的几个方面来看，电力变压器出现过励磁的情况比较多，如果电

力变压器的铁芯出现过励磁，到底会对电力变压器产生哪些影响呢？

主要体现在以下五方面：

（1）变压器的空载电流的高次谐波增加。

（2）变压器的噪音明显增大。

（3）过励磁时励磁涌流会远远大于空载电流产生较强的机械力。

（4）杂散磁通不经过主磁路，会引起变压器结构件中的附加损耗。

（5）变压器的空载损耗增大，铁芯的温升会增加。由此看来，如果电力变

压器不具有承受过励磁的能力，会影响变压器的正常安全运行。因此在IEC76-1

标准上对电力变压器过励磁能力有规