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浅谈电力变压器的励磁涌流


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《 装备制造技术)0 7 20 年第 7 期 

浅谈 电力变压器的励磁涌流  
陈振 华 
( 广西 电网公 司贵港供 电局 , 广西 贵港 57 0 ) 3 10 
摘 要 : 器在空载合闸时会 产生相 当大的励磁 涌流 , 变压 这对变压器的稳 定运行

非常不利 。文章主要 分析 了励磁 涌流产 生的机 理, 并介绍 
了一 种利 用控 制 三相 开 关 合 闸 时 间 的 方 法 来 削 弱 励磁 涌 流 。   关键 词 : 力 变压 器 ; 电 励磁 涌 流 ; 三相 开 关 

中图分类号 : M4 1 T 0 

文献标识码 :   A

文章编号 :6 2 5 5 (0 70 - 1 3-2 1 7 — 4 X 2 0 )7-   -     02 0

电力变压器是 电力系统中最关键的设 备之一 , 的安全性  它 和稳定性影响着整个 电力系统的运行。 所谓励磁 涌流就是 电力  变压器在空载合 闸投入电 网或外部故障切除后 电压 恢复时 , 在  变压器线圈内所 引起 的冲击电流。这种冲击电流数值相当大 ,   严重时达到额定 电流的 1 0倍 ,容易造成变压器保护 的误  0—2 动作和使变压器 的绝缘破坏 ,对 变压 器的稳定 运行相 当不利 ,   甚至影响整个 电力系统的安 全运行 。 笔者分析 了励磁涌流产生  的机理并介绍 了一种 削弱励磁涌流 的方 法— —控制三相 开关  合 闸时间。  

削减励磁 涌流 的 目的。下 面介绍一种潜力 比较大 , 技术 比较新  的削弱励 磁涌流的方法——控制三相开关合 闸的时间。  
21 理 论 基 础  、

该方 法的理论基础是 :将变压器看成一个强感性负载 , 即 

看作一个非线性 电感 。变压器在合 闸时 , 变压器上施加 的电压 
将感 应出磁通 , 这个感应 磁通是施加 电压的积分 , 滞后施加 电  压 9 。。所 以, 0 当变压器 内部无剩磁 时, 则可在施加电压 的峰 

值相互合 闸 , 即合闸角为 9 。时合 闸 , 0 此时 , 变压器 内部所产 
生的磁通接近于零 , 相应的励 磁涌流也较小 。 但多数情况下 , 变  压器从 电源切除后 , 内部将 有剩磁存在 , 其 这个剩 磁可通过变 

1 励 磁 涌流产 生的机 理 
变压器 的励磁涌流跟物体 的惯性一样 , 由于变压器内有线  圈和铁芯 , 当在 静止 状态下一旦合 闸接上 电源 时 , 便会有 电流  流过一次线 圈 , 在二次线 圈中就会产生感 应电势 , 在这过渡状  态 中, 由于 电场 和磁场 的关 系 , 就会产生一种抵 制这种变化 的 

压器绕组 的电压积分得到。 当变压器再次合闸时, 就必须考虑 
剩磁 的作用。 由于变压器铁芯 内的剩磁有多种形式 , 为此笔者  提 出了两种合 闸策略。  
22 快 速 合 闸策 略  .

实施这种合 闸策略时 , 一相先 在合 闸角 9 。时合闸 , 0 另外 
两相在 1 / 4工频周期后合 闸。这是因为 , 设三 相绕组 中均无 剩 

励 磁涌流 。电力变压器空载合 闸瞬间铁芯磁通处于瞬变过程 ,  
会产生三相不对称磁通 , 导致 电力 变压 器绕组线 圈迅速达 到饱  和, 不过这种 电流主要是 非周 期性变化 的直流分量 , 它能导致 

磁, A相先在 最佳 时间即在合 闸角为 9 。时合闸 , 0 此时 A相绕  组 中产生的磁通最小 ,接近于零 , 、 B c两相绕组中将产 生幅值 
为磁通最 大值 的一半 、 相位超 前 A相 1 0 的感应磁 通 , 8。 如图 

铁芯严重饱和 , 在最坏的情况下合 闸主磁通可 以突变到稳定磁 
通 的 3倍 , 而励磁涌流有 可能达到稳态空载 电流 的几百倍 。变  压器的励 磁涌流和多种 因素有关 ,诸如铁芯的剩磁和极 性 , 变  压器上施加 电压 的幅值 , 闸时的电压相角 和时间 , 合 变压器 的  原边电路的电阻等 。  

1 所示 , 在此时 , c两相合闸的最佳时间就是在 1 B、 / 频周期  4工 后合闸 , 这时 , 、 B c两相绕组 内的磁通都未达到饱 和点 , 而消  从
除或削弱了励 磁涌流。  
O8 .  O6 . 

\    、 f 一、  


0.  4 0.  2

2 励磁 涌流 的削弱 


O  

焱   s .   。 .   。 入 

02 .  0.  4 0.  8

由于励磁涌流给变压器 的运行带来种种不利 的影 响 , 学者 





专家在大量研究的基础上提出了多种 削弱励磁 涌流 的方法 。 归 
纳起来可 以分为两大类 : 一是通过外部控制即在变压器的外部 

;  义一
图 1变压器在剩磁为零 、 A相 先合 闸时  预期磁通和动态磁通的变化情况 

 
13 2 

采取一些补救措施以削减励磁涌 流。 二是通过内部控制即从 变 

压器铁芯 的励磁原理 出发通过 改变变压器 的 内部结构 以达 到 

收稿 日期 :0 7 0 — 9 20—50  作者简介 : 陈振华(9 9 )男 ,苗族 )广西桂林 人 , 17 一 , ( , 广西电网公司贵港供 电局, 学士 , 主要研究方 向 : 电力 系统及其 自动化专业 。  

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Eq i me t u p n Ma u a tig T c n l g   n fcrn   e h o o y NO. 2 0   7, 0 7

该方法适用于三相绕组 中剩磁为零 , 以及三相独立 控制和  闸的情况。文献[】 2对这种合 闸策略进行了仿 真 , 励磁涌流的幅 
值最大可削减 9 %。 8  

可削减 9 %。 8  

3 结论 
通过对 电力变压器励磁涌流产 生机理 的分析 , 介绍 了利用 

23延时合闸策略  .
实施这种合 闸策略时 , 一相先合 闸, 另外两相在 2~3工频  周期后合闸。延迟合 闸策略利用了变压器铁芯磁通平衡效应 。  

控 制三相开关合 闸时间来削减励磁 涌流 的方法 , 以加深人们  可 对 电力变压器励磁涌流的认识 。 但在如何削弱电力变压器 的励  磁 涌流 的研究 中, 还有许多路要走 , 其发展空间非常大 。 有诸  还 如内插电阻法 , 改变绕组 的分布法 等来削减励磁涌 流 , 需要在  今后工作 中做更深入的研 究。  
参 考 文献 :  

设 A相先合 闸, B、 则 C两相中产生 的感应磁通将不同 。如 图 2  
所示 , C两相的感应磁通从各 自的剩磁 开始在 同一方 向上延  B、 其磁滞 回线运动。 C相将先达到饱和点 , B相仍处在其磁  则 而

滞 回线的线性部分 。 此时 , 由于变压器 的非 线性 , C相绕 组的电  感将大于 B组绕组 的电感 ,则 C组绕组 的电压将小 于 B组绕  组 的电压 , 以 , 所 B组绕组 中磁通将 增长较 快 , 最后 , C组和 B   组 的磁通将趋相等 , 从而也消 除了两相 中剩磁 的作用 , 这也称 
作铁芯磁通 的平衡效应。  
兹 A相  通 B相  c相 

【 1 志杰 , ]孙 陈云仑 .波形对称原理 的变压器差动保 护叨.电力系统 
自动化 ,9 6 2 4 :2 4 . 19 ,0( 4 — 6  )
f]JH Bu k ,  rhi .Ei nt no r s r rIrs urns 2    rn eK J ol h l a o f a f me nuhC ret F c mi i T n o    
b   n r le   wic i g,P r I : p i a o   n   ro a c   m i — y Co tol d S th n a t I Ap lc t n a d Pe r n e Co d     i fm

电/ 流l      {  
初 始 剩 磁 通 

7 7    

ea o s] IE  rn .P w r ev2 0 ,62 :8- 2 5 rtn[ . E ETa s o e  l ,0 1 1 ( 2 1 8 . i J Di )  

【 3 ]沈玲岩 , 王维俭 .计及铁 磁非线性 的三 相变压器励磁 涌流的仿真 
研究[] J.清华大学学报 ,9 9 2 ( )1 —2 . 18 ,9 4 :9 3  

\ l ;  。     . —  
图 2A相先合闸 ,、   B C两 相 延 迟 合 闸的 磁 通 变 化 规 律 

【   4 B瓦需京斯基 . ]C 变压器 的理论 与计 算【 ] 京 : M. 北 机械工业 出版社 ,  
18 . 9 3 

【] JssRc ,niu  h Ma ul diaT eSu yo  rs  u— 5 eu ioJ r eAe ̄ n e Mar 1 h td  I uhC r  E q   g. f n rn  hnmeo  s g p rt nl tcs叨. E T AN A TON   etP e o n n U i O eaoaMar e n i i I ER SC I - E

该方法实用于已知单相绕 组中的剩磁 , 三相独立合 闸的情 

S NP WE  E l E Y , 0 , ()2 1 2 7 O  O RD LV R 2 11 2 :3 — 3 . 0 6  

况。文献[ 这种合闸策略进行了仿真, 啊 励磁涌流的幅值最大 
Dic s in O   x i t n I r s   re t f we   r n f r e   s u so   f ct i  n u h Cu r n    E a o O Po r a s o m r T
CHEN  e -hu   Zh n a

( ugn  o e upy ueu G a gi o e r   o oao , ugn   un x 57 0 , hn ) G i g w r p lB ra , un xP w r i C r rtn G i gG agi 3 10 C ia  a P S     Gd p i a  
Ab t c : h  x i t n ir s   U r n n r a es a p ywh n t eta some  lsn   n e   e c n i o   f o l a . h   a so e   r — s r t T ee ct i   u h C re t c e s  h r l  e     n fr r o ig u d rt   o d t n o   - o d T et n fr r a ao n i h r c h i n r m wo k   i gw l b  f ce   y i T e me h n s w ih c u e   ee c tt n i r s  u rn   a   a y e  n ti  a e , n     to   a  o tol g n   i   ea e td b   . t h   c a im  h c   a s st  x i i   u hc r e t sa lz i  sp p r a d a meh d t t n rli   h ao n w n d h h c n h  l s   meo   e t e - h s   c   r c     x i i   u h c re t si r u e . t eco i gt  f h   r e p a es th t e u et ee c tt n ir s   u r n  a   t d c d  n i t h wi o d h ao n w n o
Ke   r s: we   a so e;Ex iain i u s   u e ; r e y wo d Po rtn fr r r m , ctto  nr h c r ntT e —ph s  wi h h aes t   c
o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●◇ ●◇ ●◇ ●o ●o ●◇ ● o ●o ●o ● o ●o ●◇ ●o ●o ●o ● o ●o ●o 。o 。o ●o ●o 。o 。o ● o ●o ●o 。o 。o ●o ●  

[ 上接 第 1 2页】 2  
影响 : 同步 系统 中, 在 数据 的采样是 由时钟的边沿触发 的, 如果 

如让它们远离有可能形成干扰的信号走线 。类似 的, 于不属  对 于一个 同步系统 的信号线路 , 它们之间 的串扰应当引起关 注。  
参考文献 :  

数据线上串扰发生位 置距 时钟有效边沿 有一个足够长 的时 间 ,  
那么串扰导致的误判也不会对数据产生多大的影 响。当然 , 这 

里 的时钟信号 、 同步 等就成 了问题的关键 , 帧 如果它们受 到串  扰影响而产生错误 , 么 , 那 被它们同步的系统也将会 出现 问题 。  
对于这些信 号 , 应该采取特殊 的措施 , 减少可能发生的 串扰 , 例 

【] 峰 , 1曾 候亚 宁, 曾凡雨 . 印刷电路板( C ) P   设计与 制作 【 ] B M. 北京 : 电 
子工业 出版社 ,0 2 20.   [ 阎 石. 2 ] 数字电子技术基础 ( 四版 ) ] 第 【. M 北京 :高 等教育 出版 社 ,  
19 . 9 8 

Co e e t o sak o   h r n  s tl  fPCB Ro t nd IsS l to   Cr   u ea  t  ou in
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( u gi eh o g aC lg    ciey dEetc yN nn 3 0 7 C ia  G a xT c nl i l o eeoMahnr a  l r i , a i 5 00 , hn ) n   oc  l f   n c it n g
Ab ta t T eb i p ic pe o l t ma n t   o p ig W   t d c d a d t efr ain me h im f o e e t r s tl   sa ay e     sr c: h   a c r i l  f e r s   n e c o g ei c u l   a i r u e      o c n s n o n h m t   c a s o  h r n   o sak wa   l zd i o n c c n n h s a e. t i p p r T e man f co t a  a s   ec h rn   r stl   e e a ay e  n d t i a d i   ac l t n fr ua Wa  i e .   o u in t  e   h   i   t m  t u e t   o e e t o sak w r  n z d i  ea l a h c h c l    t c u ai  o n s l o m l  s gv n A s l t  o t   o h
c h r nt r s tl  s   r s nt . o e e   o sakwa p e e e   c d

Ke   r s E e to g ei  o p ig C h r n  r s t k P  o t  y wo d : l c ma n t c u l ; o e e t o sa ; CB ru e r c n c l

14 2  


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