摘要：当电力变压器投入电网或在外部故障消除后电压恢复时，由于变压器铁芯磁通饱和以及铁芯材料的非线性特性，会产生相当大的浪涌电流产生。变压器的浪涌电流可以达到额定电流的2％。-8倍。浪涌电流不应该对变压器本身造成损害，但在某些情况下会引起电压波动。未采取相应措施可能会导致继电器过流或差动继电器保护误动作。近年来，电力系统大容量变压器不断投入生产，对变压器保护的可靠性和快速性提出了更高的要求。本文针对如何避免变压器励磁涌流的影响，提高变压器可靠运行，提高电力系统供电质量提出了有效的对策。
关键词：变压器；空投；励磁涌流；差动保护
1 引言
当变压器高，低压侧有供电时，为避免变压器充电时因励磁涌流引起的大电压波动，一般采用远离负载的高压侧充电，然后低压侧并联运行方法。当变压器充电时，由于一侧有大励磁电流而另一侧有电流，因此变压器差动保护会发生故障。当三相变压器充电时，每相电流和电压的瞬时值不同，因此励磁电流不会相同。闭合电压为零或最小相，即最大涌入电流。
2 励磁涌流的产生原因
变压器是根据电磁感应原理制成的电气设备。正常运行时，产生的励磁涌流很小，只不过是额定电流的3%-5%。当变压器空载合闸投入运行或断开外部故障后电压恢复时，可能会出现数值较大的励磁电流，可达到额定电流的6-8倍，更大的甚至可以达到10倍，空载合闸正好在电压瞬间值为零时，它在铁芯中所建立的磁通为最大值（-Φm），由于铁芯中的磁通不能突变，即合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，铁芯中出现非周期分量的磁通Φm，磁通-Φm与Φm相抵消。经过半个周期，变压器铁芯中的总磁通将达到最大值2Φm，此时铁芯处于严重饱和状态，因而励磁电流的数值剧烈增大，形成励磁涌流。励磁涌流的衰减速度和大小与合闸瞬时电压的相位、剩磁大小和方向有着直接的关系。
3 励磁涌流对变压器差动保护的影响
导致变压器差动保护装置内产生不平衡电流的根源非常多，其中在两种情况下产生的励磁涌流对其的影响最大，一种是变压器空载合闸时产生的励磁涌流，另一种是切除外部故障后恢复供电时产生的励磁电流。通常情况下，励磁电流非常大，会超出变压器额定电流的很多倍。同时当励磁涌流通过变压器电源侧时，由于负荷侧是开路状况，没有电流，励磁涌流就会进入差动回路，如果差动保护不能规避这些电流，就会发生误动现象[2]。
很多变压器差动保护都是采用二次谐波制动或更高次谐波制动，因为超高压远距离输电线路或电缆对地电容、大容量无功补偿电容，当变压器内部发生短路问题后，若电流互感器饱和而造成短路电路波形出现畸变现象，此类短路电流中也存在二次或四次谐波电流，这就导致涌流元件误判成励磁涌流，从而造成差动保护出现延迟或拒动现象，对变压器造成较大损害。在存在故障的变压器进行空载投入的情况下，因差动保护对励磁涌流产生制动，同样会导致差动保护延迟。
4 励磁涌流对差动保护影响的解决方法
? 4.1抑制励磁涌流
第一点，对三相开关合闸时间进行有效控制。对三相合闸时间进行严格控制，能够在空载合闸情况下促使铁芯内磁通不出现突变，防止磁通发生饱和，进而对励磁涌流实现有效抑制。影响合闸时刻的影响主要是铁芯内的剩磁，但剩磁存在诸多形式，所以可针对其不同分布形式采用相应的合闸方式。采用该方法所能达到的最佳效果是，能够促使励磁涌流下降到初始阶段的2%。不过，在具体使用该方法的过程中，常常会受到断路器前击、剩磁测量误差等诸多方面的影响。
第二点，内插电阻法。由于变压器空载合闸的过程中，三相励磁涌流存在不均衡现象，将一个接地电阻连接在变压器中性点位置，能够有效承载这些不均衡电力，进而促使励磁涌流大幅度衰减，同时接地电阻还能将铁芯中的电压有效削减，从而对铁芯饱和过程中进行一定程度地阻止。这种方法较为简单，成本也相对较低。不过，当变压器三相在同一时间进行合闸的情况下，该方法所发挥的作用并不明显，其仅能削减四成励磁涌流幅值，并且还需合理选定接地电阻与延迟时间。
第三点，对变压器绕组分布方式进行有效改变。工作人员可对变压器原边或副边线圈绕组的分布形式进行一定改变，通过增加涌流或暂态情况下的等效电感来实现对励磁涌流的有效抑制。该方法立足本质，有利于变压器的改造，不过该方法的运用需要对变压器结构进行改变，极易带来其他相关问题，这对其的应用发展形成一定阻碍。
4.2优化差动保护
第一点，二次谐波制动法，该方法主要是通过差动电流内的二次谐波与基波模值比，对励磁涌流现象的发生进行判断，现阶段该方法已经被普遍应用在各种具体保护装置内。变压器铁芯剩磁、系统阻抗以及合闸角等对励磁涌流内的二次谐波含量有很大影响。受材料性质影响，目前制造出的变压器励磁特性出现一定改变，从而造成涌流过程中二次谐波含量出现下降，进而极易引发差动保护装置发生误动。
第二点，间断角识别法。励磁涌流波形通常存在较大的间断角，而间断角识别法就利用这个特征对差流间断角进行检测，从而达到判断励磁涌流的效果。目前该方法已经普遍应用在具体的保护装置中，不过还需面对由于电流互感器传变而导致间断角变形的问题。在电流互感器饱和的情况下，涌流间断角区域会有反向电流出现，并且该反向电流值与电流互感器饱和程度呈正相关，当互感器过于饱和的情况下，会导致涌流间断角逐渐消失，从而造成变压器出现励磁涌流时，差动保护发生误动。而从内部故障来看，差流间断角会随着电流互感器的饱和而变大，从而导致变压器内部故障时，差动保护出现拒动现象。
第三点，波形对称法，该方法是通过对比差电流导数的前半波与后半波，并在对比结果的基础上对励磁涌流进行判断。对于高压电网内的大型电力变压器，可尽可能对后备保护进行简化，以达到双重主保护的目的，也就是安装两个差动保护装置，通过不同原理来实现对差动保护的优化。例如，可采用一套基于二次谐波制动原理的差动保护装置，另一套则采用基于波形对称原理的差动保护。相比于间断角法，波形对称法更易实现，但在励磁涌流波形具有多样性与不确定性等特点，若所选比较阈值过大，则会导致差动保护发生误动。
5 结束语
总之，我们在实际工作中，可以通过优化变压器运维技术与强化相应的管理制度来对变压器的相应故障进行控制，尤其在变压器励磁涌流方面。我们可以采取一定的技术手段，在差动继电器中加入优化的变流器来减弱变压器励磁涌流对差动保护动作的影响。
参考文献：
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?参考文献
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