变压器励磁涌流抑制问题分析与应对

（淮沪煤电有限公司田集发电厂，安徽 淮南 232082）

摘要：文章从励磁涌流的主要特点及其破坏性影响、典型的励磁涌流抑制方式、SID-3YL微机涌流抑制器三点展开分析，并提出了相应的解决措施，以更好地解决变压器励磁涌流问题，从而保证电网运行的安全可靠性。

关键词：励磁涌流；涌流抑制；变压器

中图分类号：TM407文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）24-0083-02变压器是基于电磁感应原理，用于将低压变高压（或将高压变低压）、隔离交流电源。变压器的正常工作与电力系统的安全可靠运行息息相关。变压器损坏后具有检修难度大、检修周期长的特点，变压器励磁涌流破坏性极大，其抑制工作具有重要意义。

用电设备运行过程中，主变的高压侧一旦出现空载投入或外部故障切除后电压恢复等电压骤增现象，铁芯随之瞬变，偏磁导致铁芯饱和，变压器励磁电流可能突增至正常空载电流的数十倍。判别变压器励磁涌流的方式较多，如五次谐波、波形对称、差流导数、二次谐波制动判据等，但是由于励磁涌流形态多样，其仍是一个棘手的问题。

1励磁涌流的主要特点及其破坏性影响

1.1励磁涌流的主要特点

励磁涌流与变压器本身及运行环境息息相关，只有明白其特点后才能更好地解决其带来的一系列问题，保证电力系统健康运行。励磁涌流的特点有：（1）可达到变压器额定电流的6～8倍，与短路电流相当；（2）波形呈尖顶，含有大量的非周期分量、高次谐波，二次谐波大且偏离时间轴；（3）有间断角且其大小外施电压的初相角、变压器的饱和磁通和剩磁有关，但电流互感器TA的转换作用可能使间断角由有到无；（4）呈指数衰减，小型变压器具有电阻大、电抗小的特点，因而衰减快，经数周便能稳定，而大型变压器衰减较慢。

1.2励磁涌流产生的破坏性影响

1.2.1造成继电保护误动作。变压器正常运行以及外部故障时，其两端电流大小相位相差小，内部故障导致两端电流极性几乎相反，差流大，引起差动保护误动作。

1.2.2降低电能质量。即使很好地判别励磁涌流，并与故障电流区分开，避免保护误动作，但变压器空投产生的涌流对电网冲击作用较大，大量谐波影响电网电能质量，进而影响电气设备的使用效果及使用寿命。

1.2.3引起和应涌流现象。和应涌流现象：空投某一变压器导致邻近另外一个或多个变压器（或发电机）保护装置误动，故不能依靠识别励磁涌流与故障电流来彻底摆脱励磁涌流带来的破坏力。

1.2.4励磁涌流值过大，变压器、断路器可能因超出承受能力而损坏。

1.2.5将变压器出线短路故障切除，电压剧增可能引起变压器保护误动，造成变压器各侧线路均断电。

1.2.6励磁涌流直流分量引起TA磁路过量磁化，极大地降低TA精度，从而影响继电保护装置的精度。

1.2.7电力系统的电网电压可能发生骤升（或降），影响负荷正常运行。

2典型的励磁涌流抑制方式

2.1变压器低压侧与电容并联的方式

励磁涌流产生的根本原因是变压器内磁通饱和，这就要求阻止励磁铁芯内磁通饱和，从而实现弱化甚至消除涌流。以上便是变压器低压侧并联电容方式的基本原理。并联合适大小的电容后，变压器低压侧、高压侧磁通极性相反，弱化主磁通，去磁作用最终实现抑制励磁涌流的目标。

2.2控制三相开关合闸时间的方式

2.2.1快速合闸方式。先将某相于最佳时间（合闸角度等于90°）合闸，其它两相1/4工频周期后再合闸。不妨设先将A相在90°时合闸，且三相绕组无剩磁，于是有A相绕组中产生的磁通最小，此时B、C两相产生的感应磁通大小满足磁通最大值的50%、相位则超前A180°，如图1所示。B、C两相的最佳合闸时间，可保证B、C两相的磁通维持在正常范围，从而达到消除或弱化励磁涌流的目的。

2.2.2延迟合闸方式。与快速合闸方式不同，变压器的某相先合闸，其它两相于约2～3个工频周期后再合闸。另一方面与前面方法不同的是只需知道变压器先合闸一相的剩磁情况，仍然保持三相控制合闸。此方式机理是变压器铁芯磁通起到平衡作用。不妨设A相先合闸，则三相分别产生如图2所示磁通。B、C两相的感应磁通分别从与之对应的剩磁开始，沿其磁滞回线如图2所示变化。可看出C相先饱和。并且在变压器非线性特性作用下，C相绕组电感大于B相。故B相绕组中磁通快速增大，使C与B相磁通基本一样，达到消除B、C两相剩磁的目的。

图1快速合闸方式

图2延迟合闸方式

2.2.3同时合闸方式。这种合闸策略仅适用于剩磁较大的情况，实施这种方案时需要事先知道三相剩磁的具体情况，但不需要三相独立控制的断路器。

2.3在变压器的中性点串电阻方式

在变压器中性点串电阻方式本质是，在中性点串入大小合适的电阻。该方式需要分析出涌流最大值与中性点电阻值大小的关系，根据相应关系最终确定最合理的阻值大小。明显的优势是只需串联一个电阻，便可达到在三相线路分别串联电阻方式的效果，还有一个优点是对合闸时间的精确不十分敏感。

3SID-3YL微机涌流抑制器

3.1SID-3YL原理图

SID-3YL是目前应用较为普遍的微机涌流抑制器，很好地利用剩磁、偏磁互相作用以达到抑制涌流的最终目的，该产品已经在许多变电站中投入使用，合理地应用该装置，可以很好地减小励磁涌流到合理范围，有时能够基本消除励磁涌流。其原理图如图3所示。

3.2控制策略

负载的特性存在差异，使得产生过电压或涌流的原因有所不同。容性负载，断路器分合操作时电容器端电压不能随之改变，需在电压为零时对电容器采取分合闸控制措施；感性负载，其分合闸操作中，磁链守恒定律使电感电流不突变，应在电流为零时控制分闸，防止断路器重燃，合闸应依据具体情况而定：电压峰值对应最小断路器涌流、最大暂态电压，电压零点反之。

图3SID-3YL原理图

3.2.1空载变压器控制。空载变压器控制的目的是电压为零时对电容器采取分合闸控制措施。分相操作、联动操作时，如何得到最佳、良好效果如表1左所示。

3.2.2并联电容器组控制。控制并联电容器组的最主要目的是选出最佳合闸角实现暂态过电压与励磁涌流最小的目的。分相操作、联动操作时，如何得到最佳、良好效果如表1右所示。

表1不同条件下空载变压器、并联电容器组各自控制的效果

4结语

工程上励磁涌流抑制器的应用能很好地解决励磁涌流问题，极大地提高了电能质量，对电力系统的安全可靠运行具有重要意义。

参考文献

[1] 陈丽，姜国涛．几种变压器励磁涌流抑制方法的性能

分析[J]．变压器，2010，47（6）．

[2] 高旻川，李铭铭．变压器励磁涌流抑制器的发展及在

电厂中的应用[J]．才智，2012，（20）．

[3] 巩秀中，张超．涌流抑制器在抽水蓄能电站的应用

[J]．电源技术应用，2013，（6）．

[4] 钟建平．平班水电厂220kV主变压器励磁涌流抑制

[J]．红水河，2013，（5）．

作者简介：曹冕（1985—），男，安徽淮南人，淮沪煤电有限公司田集发电厂助理工程师，研究方向：继电

保护。

endprint

（淮沪煤电有限公司田集发电厂，安徽 淮南 232082）

摘要：文章从励磁涌流的主要特点及其破坏性影响、典型的励磁涌流抑制方式、SID-3YL微机涌流抑制器三点展开分析，并提出了相应的解决措施，以更好地解决变压器励磁涌流问题，从而保证电网运行的安全可靠性。

关键词：励磁涌流；涌流抑制；变压器

中图分类号：TM407文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）24-0083-02变压器是基于电磁感应原理，用于将低压变高压（或将高压变低压）、隔离交流电源。变压器的正常工作与电力系统的安全可靠运行息息相关。变压器损坏后具有检修难度大、检修周期长的特点，变压器励磁涌流破坏性极大，其抑制工作具有重要意义。

用电设备运行过程中，主变的高压侧一旦出现空载投入或外部故障切除后电压恢复等电压骤增现象，铁芯随之瞬变，偏磁导致铁芯饱和，变压器励磁电流可能突增至正常空载电流的数十倍。判别变压器励磁涌流的方式较多，如五次谐波、波形对称、差流导数、二次谐波制动判据等，但是由于励磁涌流形态多样，其仍是一个棘手的问题。

1励磁涌流的主要特点及其破坏性影响

1.1励磁涌流的主要特点

励磁涌流与变压器本身及运行环境息息相关，只有明白其特点后才能更好地解决其带来的一系列问题，保证电力系统健康运行。励磁涌流的特点有：（1）可达到变压器额定电流的6～8倍，与短路电流相当；（2）波形呈尖顶，含有大量的非周期分量、高次谐波，二次谐波大且偏离时间轴；（3）有间断角且其大小外施电压的初相角、变压器的饱和磁通和剩磁有关，但电流互感器TA的转换作用可能使间断角由有到无；（4）呈指数衰减，小型变压器具有电阻大、电抗小的特点，因而衰减快，经数周便能稳定，而大型变压器衰减较慢。

1.2励磁涌流产生的破坏性影响

1.2.1造成继电保护误动作。变压器正常运行以及外部故障时，其两端电流大小相位相差小，内部故障导致两端电流极性几乎相反，差流大，引起差动保护误动作。

1.2.2降低电能质量。即使很好地判别励磁涌流，并与故障电流区分开，避免保护误动作，但变压器空投产生的涌流对电网冲击作用较大，大量谐波影响电网电能质量，进而影响电气设备的使用效果及使用寿命。

1.2.3引起和应涌流现象。和应涌流现象：空投某一变压器导致邻近另外一个或多个变压器（或发电机）保护装置误动，故不能依靠识别励磁涌流与故障电流来彻底摆脱励磁涌流带来的破坏力。

1.2.4励磁涌流值过大，变压器、断路器可能因超出承受能力而损坏。

1.2.5将变压器出线短路故障切除，电压剧增可能引起变压器保护误动，造成变压器各侧线路均断电。

1.2.6励磁涌流直流分量引起TA磁路过量磁化，极大地降低TA精度，从而影响继电保护装置的精度。

1.2.7电力系统的电网电压可能发生骤升（或降），影响负荷正常运行。

2典型的励磁涌流抑制方式

2.1变压器低压侧与电容并联的方式

励磁涌流产生的根本原因是变压器内磁通饱和，这就要求阻止励磁铁芯内磁通饱和，从而实现弱化甚至消除涌流。以上便是变压器低压侧并联电容方式的基本原理。并联合适大小的电容后，变压器低压侧、高压侧磁通极性相反，弱化主磁通，去磁作用最终实现抑制励磁涌流的目标。

2.2控制三相开关合闸时间的方式

2.2.1快速合闸方式。先将某相于最佳时间（合闸角度等于90°）合闸，其它两相1/4工频周期后再合闸。不妨设先将A相在90°时合闸，且三相绕组无剩磁，于是有A相绕组中产生的磁通最小，此时B、C两相产生的感应磁通大小满足磁通最大值的50%、相位则超前A180°，如图1所示。B、C两相的最佳合闸时间，可保证B、C两相的磁通维持在正常范围，从而达到消除或弱化励磁涌流的目的。

2.2.2延迟合闸方式。与快速合闸方式不同，变压器的某相先合闸，其它两相于约2～3个工频周期后再合闸。另一方面与前面方法不同的是只需知道变压器先合闸一相的剩磁情况，仍然保持三相控制合闸。此方式机理是变压器铁芯磁通起到平衡作用。不妨设A相先合闸，则三相分别产生如图2所示磁通。B、C两相的感应磁通分别从与之对应的剩磁开始，沿其磁滞回线如图2所示变化。可看出C相先饱和。并且在变压器非线性特性作用下，C相绕组电感大于B相。故B相绕组中磁通快速增大，使C与B相磁通基本一样，达到消除B、C两相剩磁的目的。

图1快速合闸方式

图2延迟合闸方式

2.2.3同时合闸方式。这种合闸策略仅适用于剩磁较大的情况，实施这种方案时需要事先知道三相剩磁的具体情况，但不需要三相独立控制的断路器。

2.3在变压器的中性点串电阻方式

在变压器中性点串电阻方式本质是，在中性点串入大小合适的电阻。该方式需要分析出涌流最大值与中性点电阻值大小的关系，根据相应关系最终确定最合理的阻值大小。明显的优势是只需串联一个电阻，便可达到在三相线路分别串联电阻方式的效果，还有一个优点是对合闸时间的精确不十分敏感。

3SID-3YL微机涌流抑制器

3.1SID-3YL原理图

SID-3YL是目前应用较为普遍的微机涌流抑制器，很好地利用剩磁、偏磁互相作用以达到抑制涌流的最终目的，该产品已经在许多变电站中投入使用，合理地应用该装置，可以很好地减小励磁涌流到合理范围，有时能够基本消除励磁涌流。其原理图如图3所示。

3.2控制策略

负载的特性存在差异，使得产生过电压或涌流的原因有所不同。容性负载，断路器分合操作时电容器端电压不能随之改变，需在电压为零时对电容器采取分合闸控制措施；感性负载，其分合闸操作中，磁链守恒定律使电感电流不突变，应在电流为零时控制分闸，防止断路器重燃，合闸应依据具体情况而定：电压峰值对应最小断路器涌流、最大暂态电压，电压零点反之。

图3SID-3YL原理图

3.2.1空载变压器控制。空载变压器控制的目的是电压为零时对电容器采取分合闸控制措施。分相操作、联动操作时，如何得到最佳、良好效果如表1左所示。

3.2.2并联电容器组控制。控制并联电容器组的最主要目的是选出最佳合闸角实现暂态过电压与励磁涌流最小的目的。分相操作、联动操作时，如何得到最佳、良好效果如表1右所示。

表1不同条件下空载变压器、并联电容器组各自控制的效果

4结语

工程上励磁涌流抑制器的应用能很好地解决励磁涌流问题，极大地提高了电能质量，对电力系统的安全可靠运行具有重要意义。

参考文献

[1] 陈丽，姜国涛．几种变压器励磁涌流抑制方法的性能

分析[J]．变压器，2010，47（6）．

[2] 高旻川，李铭铭．变压器励磁涌流抑制器的发展及在

电厂中的应用[J]．才智，2012，（20）．

[3] 巩秀中，张超．涌流抑制器在抽水蓄能电站的应用

[J]．电源技术应用，2013，（6）．

[4] 钟建平．平班水电厂220kV主变压器励磁涌流抑制

[J]．红水河，2013，（5）．

作者简介：曹冕（1985—），男，安徽淮南人，淮沪煤电有限公司田集发电厂助理工程师，研究方向：继电

保护。

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（淮沪煤电有限公司田集发电厂，安徽 淮南 232082）

摘要：文章从励磁涌流的主要特点及其破坏性影响、典型的励磁涌流抑制方式、SID-3YL微机涌流抑制器三点展开分析，并提出了相应的解决措施，以更好地解决变压器励磁涌流问题，从而保证电网运行的安全可靠性。

关键词：励磁涌流；涌流抑制；变压器

中图分类号：TM407文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）24-0083-02变压器是基于电磁感应原理，用于将低压变高压（或将高压变低压）、隔离交流电源。变压器的正常工作与电力系统的安全可靠运行息息相关。变压器损坏后具有检修难度大、检修周期长的特点，变压器励磁涌流破坏性极大，其抑制工作具有重要意义。

用电设备运行过程中，主变的高压侧一旦出现空载投入或外部故障切除后电压恢复等电压骤增现象，铁芯随之瞬变，偏磁导致铁芯饱和，变压器励磁电流可能突增至正常空载电流的数十倍。判别变压器励磁涌流的方式较多，如五次谐波、波形对称、差流导数、二次谐波制动判据等，但是由于励磁涌流形态多样，其仍是一个棘手的问题。

1励磁涌流的主要特点及其破坏性影响

1.1励磁涌流的主要特点

励磁涌流与变压器本身及运行环境息息相关，只有明白其特点后才能更好地解决其带来的一系列问题，保证电力系统健康运行。励磁涌流的特点有：（1）可达到变压器额定电流的6～8倍，与短路电流相当；（2）波形呈尖顶，含有大量的非周期分量、高次谐波，二次谐波大且偏离时间轴；（3）有间断角且其大小外施电压的初相角、变压器的饱和磁通和剩磁有关，但电流互感器TA的转换作用可能使间断角由有到无；（4）呈指数衰减，小型变压器具有电阻大、电抗小的特点，因而衰减快，经数周便能稳定，而大型变压器衰减较慢。

1.2励磁涌流产生的破坏性影响

1.2.1造成继电保护误动作。变压器正常运行以及外部故障时，其两端电流大小相位相差小，内部故障导致两端电流极性几乎相反，差流大，引起差动保护误动作。

1.2.2降低电能质量。即使很好地判别励磁涌流，并与故障电流区分开，避免保护误动作，但变压器空投产生的涌流对电网冲击作用较大，大量谐波影响电网电能质量，进而影响电气设备的使用效果及使用寿命。

1.2.3引起和应涌流现象。和应涌流现象：空投某一变压器导致邻近另外一个或多个变压器（或发电机）保护装置误动，故不能依靠识别励磁涌流与故障电流来彻底摆脱励磁涌流带来的破坏力。

1.2.4励磁涌流值过大，变压器、断路器可能因超出承受能力而损坏。

1.2.5将变压器出线短路故障切除，电压剧增可能引起变压器保护误动，造成变压器各侧线路均断电。

1.2.6励磁涌流直流分量引起TA磁路过量磁化，极大地降低TA精度，从而影响继电保护装置的精度。

1.2.7电力系统的电网电压可能发生骤升（或降），影响负荷正常运行。

2典型的励磁涌流抑制方式

2.1变压器低压侧与电容并联的方式

励磁涌流产生的根本原因是变压器内磁通饱和，这就要求阻止励磁铁芯内磁通饱和，从而实现弱化甚至消除涌流。以上便是变压器低压侧并联电容方式的基本原理。并联合适大小的电容后，变压器低压侧、高压侧磁通极性相反，弱化主磁通，去磁作用最终实现抑制励磁涌流的目标。

2.2控制三相开关合闸时间的方式

2.2.1快速合闸方式。先将某相于最佳时间（合闸角度等于90°）合闸，其它两相1/4工频周期后再合闸。不妨设先将A相在90°时合闸，且三相绕组无剩磁，于是有A相绕组中产生的磁通最小，此时B、C两相产生的感应磁通大小满足磁通最大值的50%、相位则超前A180°，如图1所示。B、C两相的最佳合闸时间，可保证B、C两相的磁通维持在正常范围，从而达到消除或弱化励磁涌流的目的。

2.2.2延迟合闸方式。与快速合闸方式不同，变压器的某相先合闸，其它两相于约2～3个工频周期后再合闸。另一方面与前面方法不同的是只需知道变压器先合闸一相的剩磁情况，仍然保持三相控制合闸。此方式机理是变压器铁芯磁通起到平衡作用。不妨设A相先合闸，则三相分别产生如图2所示磁通。B、C两相的感应磁通分别从与之对应的剩磁开始，沿其磁滞回线如图2所示变化。可看出C相先饱和。并且在变压器非线性特性作用下，C相绕组电感大于B相。故B相绕组中磁通快速增大，使C与B相磁通基本一样，达到消除B、C两相剩磁的目的。

图1快速合闸方式

图2延迟合闸方式

2.2.3同时合闸方式。这种合闸策略仅适用于剩磁较大的情况，实施这种方案时需要事先知道三相剩磁的具体情况，但不需要三相独立控制的断路器。

2.3在变压器的中性点串电阻方式

在变压器中性点串电阻方式本质是，在中性点串入大小合适的电阻。该方式需要分析出涌流最大值与中性点电阻值大小的关系，根据相应关系最终确定最合理的阻值大小。明显的优势是只需串联一个电阻，便可达到在三相线路分别串联电阻方式的效果，还有一个优点是对合闸时间的精确不十分敏感。

3SID-3YL微机涌流抑制器

3.1SID-3YL原理图

SID-3YL是目前应用较为普遍的微机涌流抑制器，很好地利用剩磁、偏磁互相作用以达到抑制涌流的最终目的，该产品已经在许多变电站中投入使用，合理地应用该装置，可以很好地减小励磁涌流到合理范围，有时能够基本消除励磁涌流。其原理图如图3所示。

3.2控制策略

负载的特性存在差异，使得产生过电压或涌流的原因有所不同。容性负载，断路器分合操作时电容器端电压不能随之改变，需在电压为零时对电容器采取分合闸控制措施；感性负载，其分合闸操作中，磁链守恒定律使电感电流不突变，应在电流为零时控制分闸，防止断路器重燃，合闸应依据具体情况而定：电压峰值对应最小断路器涌流、最大暂态电压，电压零点反之。

图3SID-3YL原理图

3.2.1空载变压器控制。空载变压器控制的目的是电压为零时对电容器采取分合闸控制措施。分相操作、联动操作时，如何得到最佳、良好效果如表1左所示。

3.2.2并联电容器组控制。控制并联电容器组的最主要目的是选出最佳合闸角实现暂态过电压与励磁涌流最小的目的。分相操作、联动操作时，如何得到最佳、良好效果如表1右所示。

表1不同条件下空载变压器、并联电容器组各自控制的效果

4结语

工程上励磁涌流抑制器的应用能很好地解决励磁涌流问题，极大地提高了电能质量，对电力系统的安全可靠运行具有重要意义。

参考文献

[1] 陈丽，姜国涛．几种变压器励磁涌流抑制方法的性能

分析[J]．变压器，2010，47（6）．

[2] 高旻川，李铭铭．变压器励磁涌流抑制器的发展及在

电厂中的应用[J]．才智，2012，（20）．

[3] 巩秀中，张超．涌流抑制器在抽水蓄能电站的应用

[J]．电源技术应用，2013，（6）．

[4] 钟建平．平班水电厂220kV主变压器励磁涌流抑制

[J]．红水河，2013，（5）．

作者简介：曹冕（1985—），男，安徽淮南人，淮沪煤电有限公司田集发电厂助理工程师，研究方向：继电

保护。

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