电力变压器过励磁时的主要损耗

党修占

摘要

为了满足国内与日俱增的电力能源消耗需求，电力系统开始频繁使用容量较大的高电压变压器，但是这些变压器所使用的铁芯材料容易引起过励磁现象。基于此问题的发展现状，本文首先分析导致电力变压器产生过励磁现象的主要原因，以便在确定容易引发过励磁现象出现的原因之后，针对性的展开论述电力变压器过励磁时产生的主要损耗，以期能够为关注过励磁现象的人员提供一些技术层面的借鉴。

【关键词】电力变压器 过励磁现象 涡流损耗现象

在变压器过励磁的过程中，主磁通会开始不断的增加，使得铁芯进一步变得趋于饱和，在这种情况下漏磁通会不受控制的飞速增加。与此同时，若是漏磁通开始从铁芯或者结构件的表面经过，那么就会伴随而产生的巨大的涡流损耗，这种涡流损耗情况会导致温升持续升高，等到数值升高到一定程度时，变压器的绝缘性能就很可能会遭到破坏，严重影响到变压器设备的使用性能，因此要注意到励磁损耗现象。

1 浅谈电力变压器产生过励磁现象原因

1.1 电力变压器开关设置错误

现如今电力系统所采用的电力变压器，主要由饱和点磁通密度已经超出了1.9T的冷轧硅钢片材质组成，一般情况下并不会产生过励磁的现象，但是在实际的运行过程中总是会受到各种因素的影响。像是在进行变压器维护检修的时候，通常需要将变压器的分接开关调到最小，但若是在检修之后忘记重新调整开关，在合闸之后就容易出现分接电压的最小值低于电网预设电压的情况，导致电力变压器产生过励磁现象。

1.2 从电网切除变压器点电源

一般来说升压变压器在电网上的运行情况都比较稳定，基本上不存在容易产生过励磁现象的诱发因素。但是不容忽视的一点是，如果工作人员选择在电网上直接切断升压变压器，就有可能直接导致过励磁现象的产生，而且如果在切断操作之前励磁本身保持着非常高的电压，那么在切断的过程中就会导致U/f值的迅速增加，甚至到达120%-135%这一区间，导致变压器硅钢片铁芯的磁通密度大幅超出饱和点，就会增加变压器产生过励磁现象的概率。

1.3 电力变压器额定功率因素

电力系统的正常运行对于电力变压器在运行时的额定电压情况具有很高的要求，通常要确保电力变压器在运行过程中，所产生的额定电压频率能够稳定保持在额定频率范围之下。反之而言，若是电力系统电感性负载的电压数值没有产生任何变化，并且电力系统的额定频率持续稳定的高于电力系统频率的时候，若是电网的频率有所降低，就会导致电力变压器铁芯上的主磁通迅速增加，引发过励磁现象的发生。再加上电力变压器铁芯的冷轧硅钢片材质，主要是以叠装的方式安装，容易导致过励磁现象出现在接缝处。

2 浅谈电力变压器過励磁时的主要损耗

2.1 铁芯中的主磁通引起的损耗

综合电力系统目前的运行情况来看，所使用的变压器多数都具有较大的容量，选取的冷轧方向性硅钢片主要是Z₁₀和Z₁₁两种。通过观察这两种钢片铁芯中的主磁通所引起的实际损耗曲线示意图，大致可以发现这两种型号钢片铁芯的损耗曲线几乎呈现出相同的走向。这证明了两种硅钢片的主磁通在铁芯上所造成的损耗情况，整体上处于较为均匀的状态，可以归纳为变压器铁芯所产生的每一处损耗的密度值之间具有相等的关系，但是相对来说变压器所产生的每公斤铁芯损耗情况会稍微高出硅钢片所产生的每公斤损耗情况，当过励磁的倍数达到1.4时，主磁通铁芯所产生的损耗情况甚至可能达到每公斤8W，基本已经占到了变压器额定运行值的5.7倍之多。

2.2 在原边绕组导体电阻的损耗

过励磁电流经过电力变压器时，在原边绕组导体电阻上所产生的损耗，能够在过励磁倍数保持为一定数值的时候，与低频率因素所引起的过励磁损耗值保持一致。若是运用f=f_x代表励磁电流，那么能够引起过励磁电流的过电压U=K。

根据过励磁电流波形图的走向特征，可以得知，那么在Z₁₀和Z₁₁两种型号的硅钢片的磁密值B_x达到1.7T的条件下，过励磁倍数K₀的数值应该是1.12，这时能够计算出有效过励磁电流的公式应该是合漏磁通的分布示意图，可以运用进行本式的计算。对电压的不断升高，在原边绕组导体电阻产生的损耗会越来越大，在电抗值X达到20%以及过励磁倍数K取1.4时，能够计算出I的数值为0.86，即过励磁的电流已经达到了额定电流数值的0.86倍，一定程度上不会加剧变压器的升温程度。

2.3 漏磁通在铁芯表面涡流损耗

从专业角度来讲，因漏磁通因素而导致变压器铁芯产生的涡流损耗情况，和主磁通在铁芯中引起的损耗情况实则大不相同。主磁通主要是顺着硅钢片铁芯的轴向产生涡流损耗，但是漏磁通却是以垂直的姿态穿过铁芯柱体的表面，这就使得漏磁通所产生的涡流损耗普遍集中于叠片的表层。另一方面来说，漏磁通因素所导致的涡流损耗回路电阻数值，要远远低于主磁通因素所导致的涡流损耗情况，但是在损耗情况高度集中的前提下，容易导致涡流损耗的密度不断增加，继而逐渐升高变压器设备局部的温度，最终影响到变压器的使用性能。

2.4 漏磁通在绕组导线涡流损耗

通过上述分析能够得知容易导致变压器产生过励磁现象的因素较多，而且在过励磁达到1.4倍阶段的时候，过励磁电流通常会在额定负载电流的0.86倍附近流动，但是通常不会导致变压器的温度迅速升高。主磁通因素和漏磁通因素所导致的电力变压器涡流损耗情况有所不同，在变压器额定数值稳定的情况下，漏磁通所产生的损耗占到变压器整体损耗的7倍以内，主磁通则占到5.7倍左右，这也使得漏磁通产生的涡流损耗密度，最高甚至会超出变压器额定密度值的千倍以上，最终处于3500W/kg左右，这时才会导致电力变压器的局部区域快速升温，加剧漏磁通在绕组导线附近产生的涡流损耗程度。

3 结束语

综上所述，容易引发电力变压器出现过励磁现象的原因非常多，并且不同原因所导致的过励磁损耗现象也是多种多样，但都无一例外会影响到电力变压器设备的实际使用性能。若是电力变压器的铁芯产生了过励磁现象，很大程度会进一步加剧变压器设备在运行时产生的噪音危害，这时杂散的磁通几乎难以经过主磁路，久而久之容易导致变压器设备结构件的损耗程度加大，亟待采取技术手段解决。

参考文献

[1]张勇.电力变压器保护技术现状及未来发展趋势[J].电子测试，2017（12）：95-96.