摘要：随着国家的发展，变压器系统运行受到广泛关注与重视，可形成良好的电力供应机制与模式，而在变压器运行期间发生的电流冲击被成为励磁涌流，很容易受到各类因素的影响出现系统运行问题。因此，在实际分析的过程中，需全面了解变压器励磁涌流实际情况，编制完善的计划方案开展分析与管控活动，以免影响变压器系统的合理运行，为其后续发展与进步夯实基础。
关键词：变压器；励磁涌流；分析
1 引言
在电力系统中变压器在整个电网中处于核心的地位，有着不可或缺的重要地位。但是价格高昂的大型变压器在日常工作中有可能发生各项故障，一旦发生故障大型变压器缺乏替代措施就给带来严重的损失。当前，只能用具有极高的灵敏性和选择性的纵联差动保护的方法来预防和保护变压器发生故障，然而，仍旧遇到很多的困难。励磁涌流是一种暂态过程，指外部故障切除或者变压器空载投入时电压得以恢复。出现高达6-8倍的励磁电流，它也是一种能够使变压器电源测电流互感器传到二次侧的暂态不平衡电流。而类似这种可流入差动回路的情况往往会导致差动保护动作的发生。介于此，分析研究励磁涌流是如何发生及发生时对变压器差动保护的影响和解决方案是非常有必要的。
2 电力变压器励磁涌流概念及产生机理分析
电力变压器运行复杂，当励磁电流在过励磁时，可以达到额定电流水平，在骤然切除变压器外部故障或者空载合闸之后，端电压会马上回升，变压器的电压就会由零或极小的数值陡然增大到运行电压，在变压器的电压陡然增大的暂态状态下，变压器内部的铁芯会达到完全饱和的状态，会在瞬间出现6-8倍的变压器额定电流，这种不稳定、不平衡的电流即称为励磁涌流。散布其中的直流分量以及谐波成分会使电力变压器的供电质量下降，谐波中的高次分量也会导致电网内部敏感电子元器件的损坏，造成电力变压器的早期失效。
电力变压器励磁涌流的产生机理分析，可以通过一个双绕组单相变压器加以说明，如下图所示：
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上图是将参数折算到二次侧的单相变压器等效电路，励磁回路类似于电力变压器内部故障的支路，当励磁电流Ie全部进入差动继电器中时，就会产生不稳定、不平衡的电流，用公式表示为：Iunb=Ie。
对于三相电力变压器而言，也是同理。由此可知，励磁电流的大小取决于励磁电感Lu的数值，在电力变压器正常运行状态下的励磁电流在额定电流的范围之内，不会造成对差动保护的影响。然而，当电力变压器空载投入或故障切除后电压恢复时，电力变压器就会出现暂态的励磁电流，这个励磁涌流巨大，如果采用动作电流躲避这一影响，动作保护在电力变压器内部故障时的灵敏度会降低，因而，需要采用其他的举措，以防范励磁涌流所导致的保护误动。
3 励磁涌流的特点及危害
3.1励磁涌流的特点
高次谐波分量会大量地存在于励磁涌流中，其中主要的电流是二次谐波分量，尖顶波是变化的曲线。在三相变压器中存在着不同大小的二次谐波，但是较大的二次谐波至少存在一相。励磁涌流波形明显偏于时间轴一侧，含有很大的非周期分量电流，励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。中小变压器涌流倍数大，衰减较快（可达10Ie，衰减时间0.5～1s），大型变压器涌流倍数较小，衰减慢（4～6Ie，2～3s，甚至1min）。励磁涌流非正弦波，呈现尖顶波，相邻两个波形之间出现间断，宽度为间断角，间断角大小与铁芯饱和磁通和剩磁大小有关。
3.2励磁涌流的危害
2变压器励磁涌流危害
（1）使变压器的投运失败。变压器投入运行时，励磁涌流现象的出现容易引发几点保护措施误动，从而导致投运失败。
（2）使变压器各侧负荷全部停电。变压器出现短路故障切除时，其产生的电压会突然增加，导致出现励磁涌流现象，致使保护装置误动。这时会造成变压器的各个侧负荷全部停电，造成不小的影响。
（3）对变压器造成损害。励磁涌流情况严重时，变压器和断路器会因为点动力太大而出现一定程度的损坏。
（4）损坏电气设备。励磁电流会诱发过电压操作，从而损坏电气设备。
（5）降低保护装置正确工作率。励磁涌流发生时，其直流分量会导致电流互感器的磁路被过分磁化，从而影响测量精度，降低保护装置的正确工作率。
（6）造成电网电压骤升或骤降。励磁涌流产生时，大量谐波产生，会对电网电能的质量造成极大的影响，从而影响其他电气设备的正常工作。
（7）造成大面积停电。一台变压器发生励磁涌流时，邻近变压器会产生“和应涌流”，从而造成误跳闸现象，导致大面积的停电现象。
4 解决励磁涌流问题的相应对策
第一，改善变压器内部结构。变压器内部结构是影响励磁涌流的大小及其导致的后果严重程度的重要因素。所以，变压器制造过程中，在满足相关技术指标的基础上，应该通过改良变压器内部结构的措施，进一步降低励磁涌流及其产生的严峻后果。具体对策体现为：铁芯原材料的选择应充分考虑剩磁量；铁芯磁通密度的工作点可以适量降低；也可以使铁芯面积增加；并且在衡量铁芯夹紧力时应保证其是否足够宽裕能够经受励磁涌流的冲击力；此外绕组匝间及对地的绝缘强度也亟需增强。第二，优化工程设计。在开展工程设计的过程时，对变压器各侧配置的避雷器的选择要多方面考虑，尤其是参数及特性，其主要目的在于保证变压器的主绝缘。断路器的选择标准也是十分关键的，因为只有保证其性能良好，才可以避免出现断开励磁涌流时断口电弧重燃，所以性能良好的断路器配置在变压器高压侧能够有效减少励磁涌流的幅值。此外电流互感器的选择也要充分考虑其励磁特性。第三，将电容器并联到变压器低压侧。根据分析得知，励磁涌流的产生是因为变压器内磁通的铁芯达到饱和所导致的。为此，运用适当的手段阻止绕组内磁通接近饱和值，就能够实现减少或去除励磁涌流的目的。将电容器并联到变压器低压侧的方法就是这样产生的。因为，在这种情况下，变压器低压侧磁通的极性恰好与高压侧磁通是相反的，从而达到避免绕组内磁通出现饱和现象的产生。第四，有效过滤谐波。当启用新设备时，应该充分考虑设置滤波功能的充电保护。因为，在之前的特征分析中，发现励磁涌流中含有数量较多的谐波，包括直流分量、二次、三次谐波，这些都是引发保护误操作的症结所在。如果保护装置具备控制二次谐波制动的功能，就既可以提高充电保护的灵敏度，同时也可以避免保护装置因为二次谐波误动。
5 结束语
电力变压器励磁涌流的存在直接影响了整个电力系统的安全运行。变压器在空载合闸时，产生的励磁涌流含有谐波分量和直流分量，不仅会降低电力系统供电质量，还会导致变压器保护设备误动作，会使铁心饱和，绕组变形，从而影响变压器运行和寿命。变压器励磁涌流的产生及其影响与电力系统运行方式、变压器容量、铁心材料的性质、铁心的剩磁、合闸电压的相位以及合闸回路的参数等因素均有关。
参考文献
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