变压器励磁涌流.doc

变压器励磁涌流
励磁涌流（inrushcurrent)的发生，很明显是受励磁电压的影响。即只要系统电压一有变动，励磁电压受到影响，就会产生励磁涌流。在不同的情况下将产生如下所述的初始（initialinrush)、电压复原（recoveryinrush)及共振（sympatheticinrush共感）等不同程度的励磁涌流。其瞬时尖峰值及持续时间，将视下列各因素的综合情况而定，可能会高达变压器额定电流的8~30倍。
变压器的容量、变压器安装地点与大电源的电气距离、电力系统容量的大小、由电源至变压器间电力系统的时间常数L/R值、变压器铁心特性及其设计时所用饱和磁通密度值、加压操作前变压器的剩磁值（residualflux残磁值）、加压操作时瞬间电压的相位角度。
1、励磁起始涌流（initialinrush)
当开始加压于变压器的最初瞬间，一瞬态性的励磁涌流，将由电力系统涌入变压器。在此情况下所产生的励磁涌流，称之为励磁起始涌流（initialinrush)。在停用变压器时，即使系统电压已被切断，而变压器的励磁涌流也已降为零，即ie=0时，但其铁心中的磁通并不随之降为零，而是沿着铁心的磁滞特性环（hysteresisloop），回降至某一程度的剩磁值（residualflux残磁值）。该值的大小与系统条件及操作情况均有关联。今假设变压器在上次断电时其剩磁值为ΦR，而当变压器再次操作电压时，其瞬间电压所产生的磁通波形恰与ΦR连接。且平滑地持续以前的磁通波形继续下去。在此情况下的励磁涌流将无瞬态励磁过程。
假设当再次加电压于变压器的瞬间，其磁通值发生在磁通波形的（负）最大值处（－Φmax)。而此时的剩磁ΦR却为正值，且剩磁不会瞬间立刻消失。是以由加电压操作所新建的磁通波形不会是从其（－Φmax）值开始，而是从ΦR值开始。在此情况下产生的励磁涌流，将有极大的瞬态现象。
但由于断路器的投入时间是无法控制，所以实际上类似上面所说的无瞬态励磁过程几乎是不可能的。典型的励磁电流，其波形在最初数周内衰减甚速，然后逐渐减慢，其衰减速度是与电源系统的时间常数值（L/R）有关。即（L/R）值愈高衰减愈慢。故容量较大的变压器（L值相对较大），或变压器临近电源及发电机（R相对值较小）者，其励磁涌流衰减均较缓慢。事实上系统时间常数的L值并非固定，而是随变压器的饱和程度发生变化。在开始的数周波内饱和程度较高，L值较小，故衰减较快。由于电阻在系统中起阻尼作用，而降低饱和的程度，L值较大，故衰减变的缓慢。有时要经数秒甚至几分钟后才会衰减到正常值。
2、电压恢复涌流（recoveryinrush)
当变压器外部故障清除后，在电压恢复至正常值的过程中，也会引起励磁涌流的现象。此种励磁涌流称为电压复原涌流（或再生涌流）。因在外部故障时变压器仍是部分加压，故一般的电压复原涌流均不如励磁起始涌流的严重。
3、共振励磁涌流（sympathticinrush)

这又是另一种涌流的情况。如两台变压器A、B并联，变压器B已加压，甚至已正常供电，今拟将变压器A与之并联。当关闭断路器A的瞬间，很明显变压器A将引起一种励磁起始涌流。此涌流为电流波形的上一半正值部分由于此一涌流由系统所供应，它将引起电源至此地区间电压降落的改变，从而引起电压的变动。参照上面所说的“励磁电压受到影响，励磁电流就会随之发生变化。”变压器B的励磁涌流将发生变化，也即发生类似电压复原涌流，其波形为下一半负值部分，不过此时将称此电流为共感励磁涌流。
关键是此地区电压变动的趋势是与变压器A励磁起始涌流的极性相反。即在励磁起始涌流为最高时，电压将为最低。反之亦然。但变压器B的电压复原涌流，其极性与地区电压相同。在此情况下，变压器A与B两励磁电流之和将构成一个与短路电流类似的波形。
在实例上如A、B两变压器分别有其的差动系统，即各继电器可分别使用电流互感器A、B的电流，在应用上属正常。但如两变压器共用一组差动继电器时，则在上述的操作情况下，流入继电器的电流波形已非励磁涌流波形，而极似一含有直流成分的故障电流。在此情况下，无论操作断路器A或B时，均将引起该组差动继电器误动作。故在系统设计时应注意。
变压器励磁涌流是：变压器全电压充电时在其绕组中产生的暂态电流。变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时，其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量，因此产生极大的涌流，其中最大峰值可达到变压器额定电流的6-8倍。励磁涌流随变压器投入时系统电压的相角，变压器铁芯的剩余磁通和电源系统地阻抗等因素而变化，最大涌流出现在变压器投入时电压经过零点瞬间（该时磁通为峰值）。变压器涌流中含有直流分量和高次谐波分量，随时间衰减，其衰减时间取决于回路电阻和电抗，一般大容量变压器约为5-10秒，小容量变压器约为0.2秒左右。