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浅谈变压器励磁涌流

申林河南省三门峡市电业局调度通信中心

[摘要]本文从生产实际出发，由一次送电引起对励磁涌流的思考。阐述了励磁涌流产生的原因，励磁

涌流的特点。建立数学模型计算励磁涌流的大小。并且简述了变压器保护躲开励磁涌流的原理及配电中变

压器励磁涌流的影响。

[关键词]励磁涌流励磁电流变压器

1引言

变压器的励磁电流仅流经变压器一侧。在正常情况下，此电流很小。但是当合空载变压器时，则可能

出现数值很大的励磁涌流，造成保护装置动作，开关跳闸。

问题提出：三门峡市电业局新建220kV变电站，其主接线图如图所示。变电站启动方案为：步骤

•1DL开关加入运行，为电源侧；

•2＃主变开关2DL开关加入运行，主变投入瓦斯、差动主保护及主变后备保护；

•由母联DL开关充220kVI母及主变，投入充电保护；

在进行到第三个步骤合母联DL开关后，母联DL充电保护动作，跳开母联DL开关，主变送电没有成功。

原因分析：1）母联充电保护动作，说明是合闸瞬间电流过大；

2）变压器中低压侧开关均在备用状态，排除变压器区外故障；

3）变压器在冲击时，会产生幅值很大的励磁涌流；

4）变压器差动保护有躲开励磁涌流的措施，所以没有启动。

经过以上分析，判断为是变压器的励磁涌流过大，引起保护动作。

2变压器的励磁涌流

2.1励磁涌流产生的原因

变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器。在电能－磁能－电能能量转换过程中，需要建立一

定的磁场。在建立磁场的过程中，在变压器绕组中就要产生一定的励磁电流。变压器绕组中的励磁电流和

磁场的关系是由变压器铁芯的磁化特性所决定的。变压器铁芯越饱和，产生磁场所需要的励磁电流就愈大。

若变压器在不利的瞬间合闸，铁芯中的磁通密度将大大增加，铁芯的饱和情况将非常严重，因而励磁电流

的数值大增，这就是变压器励磁涌流的产生的原因。

2.1.1稳态时变压器的励磁电流

图2稳态时，磁通与电压的关系

如图2所示，在稳态工作情况下，交流回路中的磁通φ总是滞后于外加电压90°，建立了稳定的磁

场，此时励磁电流很小，一般不超过额定电流的2％～10％。

2.1.2在u为最大值时合闸，变压器的励磁电流

如果在合闸瞬间电压正好达到最大值，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里开始就建立了稳态磁通，

和稳态时情况一样。在这种情况下，不会产生励磁涌流。但是，对于三相变压器，其它两相要出现不同程

度的励磁涌流。

2.1.3在u为零值时合闸，变压器的励磁电流

如果在空载合闸时，正好在电压瞬时值u＝0时接通电路，则铁芯中应该具有磁通－Φm，但是由于铁

芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，在铁芯中就出现

一个非周期分量的磁通，其幅值为Φm。这样在经过半个周期后，铁芯中的磁通就达到2Φm。如果铁芯中

的磁通还有剩磁Φs，总磁通将达到2Φm＋Φs。如图3所示。此时变压器的铁芯中严重饱和，励磁电流将

剧烈增大，如图4所示，此电流就称为变压器的励磁涌流ILy，其数值可达额定电流的6～8倍，同时包含

有大量的非周期分量和高次谐波分量，如图5所示。

综上所述，励磁涌流和合闸时的相角有很大关系。电流的峰值出现在合闸后经过大约半周的瞬间。由

于变压器绕组具有电阻，这个电流是要随时间衰减的。其衰减的时间与变压器的容量、回路的阻抗、铁芯

性质、外加电压的相位及铁芯中剩磁的大小都有关系。

2.2励磁涌流计算的数学模型

理论基础：将变压器看作一个强感性负载，即看作一个非线性电感，当合闸时，变压器上的电压在变

压器内部也产生一个磁通，当变压器有剩磁时，合闸后所产生的磁通如果和剩