变压器励磁涌流导致空开跳闸问题.doc

什么是变压器励磁电流
　　变压器的励磁涌流（激磁电流）仅流经变压器的某一侧。稳态运行时，变压器的励磁电流不大，只有额定电流的2-5%。当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复的情况下，则可能出现很大的励磁电流即励磁涌流。这个现象的存在是由于变压器铁心饱和及剩磁的存在引起的，具体分析如下：

　　当二次侧开路而一次侧接入电网时，一次电路的方程为
　　u1=umcos(wt+α)=i1R1+N1dφ/dt (1)
　　u1：一次电压，
　　um：一次电压的峰值，
　　α：合闸瞬间的电压初相角，
　　R1：变压器一次绕组的电阻，
　　N1：变压器一次绕组的匝数，
　　φ： 变压器一次侧磁通。
　　由于i1R1相对比较小，在分析瞬态过程初始阶段可以忽略不计
　　所以
　　umcos(wt+α)= N1dφ/dt
　　dφ= ( um/ N1) cos(wt+α) dt
　　积分，得
　　φ=( um/ N1) sin(wt+α)+c
　　φ=φm sin(wt+α)+c φm为主磁通峰值，c为积分常数。
　　设铁芯无剩磁当t=0时，φ=0所以 c=-φmsinα
　　所以空载合闸磁通为
　　φ=φm sin(wt+α) -φmsinα 由式可得空载合闸磁通的大小与电压的初相角α有关考虑最不利情况
　　当α=90时，电压过零
　　φ=φm sin(wt+900) -φm=φmcoswt-φm
　　磁通有两个分量，周期分量φmcoswt与非周期分量φm，此时磁通的最大值为稳态时磁通的2倍。如果同时考虑剩磁的影响这个值还要更大些。
我们知道变压器正常情况下是工作在铁芯磁化曲线的膝点附近，此时铁芯已接近或略微饱和了。当磁通达到2倍φm以上时，铁芯就高度饱和了,变压器的励磁电流大幅度增加，可达额定电流的6~8倍。励磁涌流的大小和衰减时间与外加电压，铁芯的剩磁大小、方向，回路阻抗，变压器的容量和铁芯的性质有关。电流可达到额定电流的6~8倍,但时间过程不会太长解决方法:将变压器过流保护动作时间(定时限或反时限)拉长使变压器在空投时,过流保护不动作即可。

当变压器合闸瞬间正好电压过零，由于磁通滞后电压90度，此时磁通为最大值，而铁芯中的磁通是不能突变的，所以就会产生一个与交流磁通方向相反的并随时间衰减的直流磁通，来抵消交流磁通。当半个周期后，交流磁通方向相反，此时交流磁通与直流磁通相叠加，那么合成磁通就会远远大于变压器正常的工作磁通，铁芯中磁通就会饱和，变压器的空载电流就会激增，达到变压器额定工作电流的6 -8倍，这个空载电流就叫励磁涌流。当直流磁通衰减完后，铁芯中的磁通就是正常的工作磁通，这时的空载电流就是正常的励磁电流了。
励磁涌流的大小与合闸瞬间电压相位（过零时涌流最大，电压最大时涌流最小）、铁芯中剩磁方向、额定工作磁通有关。