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变压器励磁涌流问题分析及对策
作者：胡志勇
来源：《山东工业技术》2017年第08期
摘 要：本文将阐释励磁涌流的内涵，解析其产生机理及主要特征，并探究励磁涌流的破坏性影响，针对其问题提出相应的对策与措施，有效地解决励磁涌流所导致的一系列问题，为电网运行提供安全保障。
关键词：励磁涌流；变压器；破坏性影响；解决措施 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.020 0 引言
电力变压器是电网系统中重要的传能变压设备，是建设变电站、发电厂的核心。由于励磁涌流的出现，严重影响了其保护动作的可靠性。究其原因，在于励磁涌流与内部故障电流相似，导致差动保护的错误识别，进而实施了误动作。为此，正确识别变压器励磁涌流问题，是实现变压器保护动作正确率提高的根本。 1 励磁涌流的产生机理及特征 1.1 励磁涌流的产生机理
励磁涌流的出现是由于变压器铁芯饱和而导致的。如果变压器处于正常运行状态，那么铁芯也未出现饱和，或者因为外部故障产生而导致外部电压的下降，这两种情况都不会出现励磁涌流现象或者励磁涌流很小（仅占变压器额定电流的3%至6%，甚至更低。）。反之，如果变压器空载投入，或者当外部故障解除电压处于恢复阶段时，铁芯磁通将进入饱和状态，由于铁芯材料本身具有非线性特征，所以会导致强烈的励磁电流的出现，峰值将会是额定电流的8至10倍，如遇严重情况，甚至可达到10倍至20倍之多，这种电流被称之为励磁涌流，实际是变压器出现的电磁暂态现象，这是一个过渡性的进程。 1.2 励磁涌流的特征
励磁涌流与变压器以及其运行环境具有密切的关系，为此只有切实解决其呈现的特征，才能够明确其引起的问题原因所在，为解决其导致的问题提供依据，从而保证电网的正常、可靠运转。
励磁涌流呈现的特征具体表现在4个方面。第一，励磁涌流与短路电流十分相似，因为它通常会是变压器额定电流的6-8倍；第二，励磁涌流含有大量的非周期分量和谐波分量，包括高次谐波和二次谐波，所以其变化的波形会呈现为尖顶波；第三，铁芯的饱和程度与励磁涌流
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的衰减常数存在着密切的关联，铁芯饱和程度越高，电抗将越低，进而导致快速衰减现象的出现。为此，在最初的瞬时衰减速度非常快，随后将出现缓慢降低的态势；第四，通常情况下，如果变压器容量的大小也是影响衰减持续时间的重要因素。如果变压器的容量较小，其电阻则较大、电抗较小的特征，那么衰减的时间也会较短，反之，容量大的变压器则衰减持续时间较长。但与短路电流相比，其衰减速度还是要慢一些。 2 励磁涌流导致的破坏性影响
励磁涌流的存在产生的破坏性影响较为研究。不但会在变压器空载合闸时出现瞬间电流的短时增大，同时也能导致电流波形出现严重畸变、整个电网的电压也会因此迅速下降，此外，谐波污染也会相应的产生。这些问题的出现终将导致一系列的严峻后果。具体影响表现为： 第一，引发继电保护误动作。因为变压器在空载合闸时，会对过流保护产生误动作，从而导致变压器无法成功投运。此外，由于保护误动被诱发，又将引起变压器各侧负荷电源切断，最终停电。
第二，导致和应涌流现象出现。由于变压器因短路问题切除时，诱发邻近另外一个或多个变压器（或发电机）出现保护装置误动，进而引发大面积停电。
第三，产生大量的谐波污染。由于很多高次谐波存在于励磁涌流之中，所以当励磁涌流产生时，必然会伴随大量谐波出现，所以电网电能质量会受到较为严重的谐波污染，所以电能质量也因此下降。
第四，损坏变压器及断路器。因为励磁涌流过大，会产生较强的电动力，从而引发对系统的强烈冲击，变压器和断路器由于超出承受能力，所以会产生一