请教个问题啊，关于大容量工频变压器空载合闸的

只看该作者 · 2009-4-15 09:01

那个可怕的励磁涌流现象是不是只有在次级空载时会发生？
只要次级不空载，就不会发生励磁涌流？

不知maychang前辈能否看到此贴，之前就仔细的拜读过您关于这个问题的论述，这个现象只在空载时发生吗？

3万 · 2009-4-15 11:04

变压器空载合闸过程中的和应涌流

作者：王丰军汪强

前言

当发电厂或变电所内母线上连接两台或两台以上的变压器时，如果一台变压器进行空载合闸，在变压器绕组中将出现励磁涌流，与此同时，在与其并联运行的其它中性点接地变压器绕组中也将出现浪涌电流，称作和应涌流。和应涌流与励磁涌流密切相关，交替产生。当变压器的励磁涌流处于峰值附近时，母线电压的瞬时值较低，此时不会产生和应涌流；当变压器的励磁涌流处于间断期间，励磁涌流为零；母线电压恢复到额定电压附近，变压器在励磁涌流的直流分量和高电压共同作用下将产生和应涌流。和应涌流的性质不仅取决于变压器是否空载，还与变压器中性点是否接地有关。中性点不接地时，将只产生励磁涌流，不产生和应涌流，如图1所示。本文仅以双母线连接方式为例，说明和应涌流的相关问题。

1 和应涌流的特点

变压器空载合闸产生励磁涌流时含有很大的直流分量和大量的非周期分量，该直流分量流经其并联的。

图1 变压器运行连接示意图
(假设变压器A运行于I母线，启动变压器C运行于H母线．变压器A、C中性点接地运行，变压器B停运)中性点接地变压器的励磁电抗，使变压器铁心趋向饱和，从而产生相应的和应涌流。其特点为：

(1) 相对于励磁涌流而言，和应涌流为负(反)向的，即当变压器空载合闸而铁心为正向饱和时，并联运行变压器的铁心趋向反向饱和．如图1所示-变压器B空载合闸时，变压器B中的励磁涌流方向、变压器A和变压器C励磁电抗中和应涌流的方向如图示箭头所指方向。

(2) 变压器由初始的不饱和状态逐渐过渡到饱和状态，和应涌流将由小到大逐步增长，和应涌流的大小与励磁涌流的大小有关。

2 和应涌流存在的问题

相对于和应涌流的上述特点，存在如下相应的问题：

(1) 由于和应涌流方向相对于励磁涌流方向反向。当系统中某台变压器空载合闸时，零序电流通过两变压器中性点、大地进入运行变压器，可能引起运行变压器零序过流保护误动跳闸，如图1虚线所示。变压器B空载合闸时，零序电流通过接地中性点回路流入变压器A和C，可能造成变压器A或C零序保护误动。

(2) 由于大容量变压器空载合闸的暂态过程持续时间长，和应涌流增长也较缓慢．运行变压器的差动保护有可能在变压器空载合闸一段时间后，由于和应涌流误动跳闸。

3 对和应涌流存在的问题应采取的措施

大型新建发电厂的一期工程多为两台机组，包括两台主变压器和一台启动变压器，其变电所内母线变压器的连接方式，不管是双母线(或带旁路)接线方式还是3／2接线方式，为保证每条母线上只有一台变压器的中性点接地运行，只将其中两台变压器的中性点接地运行：如果其中一台中性点接地变压器停运检修，应将另一台变压器中性点投入接地并投到该母线上。针对上述变压器运行方式及和应涌流存在的问题，应采取相应的防范措施。

3.1 存在的问题与防范

1) 运行中发生过当系统中某台变压器空载合闸时，正在运行的变压器零序过流保护误动跳闸事故。针对此事故的防范措施是：口正确计算各种系统运行方式下其它变压器空载合闸时在本变压器中性点流过的最大零序电流值，正确整定变压器零序电流保护的各段定值，防止零序保护误动；口应尽量使设备在正常接线运行方式下运行，设法减少或避免在特殊运行方式-下运行，以防止零序保护定值可能不满足特殊运行方式的要求而造成零序保护误动作。

2) 针对和应涌流的产生原理，防止和应涌流的产生、防范措施是：口空载合闸前，将合闸变压器中性点不接地。使其合闸时只产生励磁涌流而不产生和应涌流。需要注意的是，如果将合闸变压器中性点不接地，应考虑变压器空载合闸时的过电压问题，采取措施防止冲击过电压损坏变压器铁心或绝缘、口空载合闸前，将合闸变压器中性点接地，联系调度短时停运运行变压器中性点，如图1所示。可短时停运变压器A中性点，但应考虑此种情况下合闸时局部系统可能失去接地中性点引起的过电压而损坏变压器。

3) 现有大型变压器多采用比率制动特性原理的差动保护，差动保护的最小动作电流一般整定为0.1~0.5倍变压器二次额定电流，最小制动电流一般整定为0.8-1.0倍变压器二次额定电流．定值整定的较小，空载合闸时和应涌流有可能超过变压器差动保护动作值，引起差动保护误动作，为此，应根据变压器差动保护的不同形式，在保证差动保护灵敏度的前提下适当整定变压器差动保护最小动作值，并抬高差动保护定值门槛，防止差动保护误动：我国大坝电厂、井冈山电厂就发生过因和应涌流导致差动保护误动作跳机事故。究其原因，主要是因为当时机组厂用电系统处于非正常运行方式，差动保护动作值整定的相对较小，变压器空载合闸时差动保护因和应涌流而误动。井冈山电厂变压器差动保护动作值为1.330A，最小制动电流3.716A(整定值为最小动作电流为1.295A，最小制动电流3.676A)，从差动保护动作值分析，只要适当抬高差动保护定值，就有可能避免这类事故。

3.2 应采取的相应措施

鹤岗发电有限责任公司一期工程共两台机组，包括两台主变压器和一台启动变压器，变电所采用双母线带旁路接线方式，每条母线上只有一台变压器的中性点接地运行；为防止上述和应涌流存在的问题，建议公司采取相应的防范措施：

1) 电气系统运行方式应尽量在正常运行方式下运行，在特殊运行方式下运行时应做好安全防范措施。

2) 公司运行部应在运行规程中明确规定在变压器空载合闸前，联系调度，按照调度要求，投入合闸变压器中性点，停运待并母线上变压器的中性点；或者将合闸变压器中性点不接地，采取措施防止变压器冲击过电压损坏变压器铁心或绝缘。

3) 公司两台主变压器和一台启动变压器差动保护均采用比率制动特性的差动保护，差动保护的最小动作电流整定为0.5倍二次额定电流，最小制动电流整定为1.0倍二次额定电流，电流整定值相对较小，为避免差动保护误动，应重新校核差动保护定值。

4 结束语

针对和应涌流的原理、特性，我们应对其有足够的认识，工作时做好安全防范措施。防止由于和应涌流误动跳闸的事故发生，保证设备的安全稳定运行。(end)

变压器合闸时的励磁涌流

1 概述
　　变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，用于把低电压变成高电压或把高电压变成低电压，是交流电输配系统中的重要电气设备。当变压器合闸时，可能产生很大的电流，本文主要论述该电流的产生和影响。　　
2 励磁涌流的特点
　　当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流，特点如下：
　　1)涌流含有数值很大的高次谐波分量(主要是二次和三次谐波)，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。
　　2)励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。因此，在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢，经0.5～1s后其值不超过(0.25～0.5)In。
　　3)一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。
　　4)励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的8～10倍。当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。
3 励磁涌流的大小
3.1 合闸瞬间电压为最大值时的磁通变化
　　在交流电路中，磁通Φ总是落后电压u90°相位角。如果在合闸瞬间，电压正好达到最大值时，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就建立了稳态磁通，如图1所示。在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。

3.2 合闸瞬间电压为零值时的磁通变化
　　当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的磁通为最大值(－Φm)。可是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，在铁芯中就出现一个非周期分量的磁通Φfz，其幅值为Φm。
　　这时，铁芯里的总磁通Φ应看成两个磁通相加而成，如图2所示。铁芯中磁通开始为零，到1/2 T时，两个磁通相加达最大值，Φ波形的最大值是Φ1波形幅值的两倍。因此，在电压瞬时值为零时合闸情况最严重。虽然我们很难预先知道在哪一瞬间合闸，但是总会介于上面论述的两种极限情况之间。

变压器绕组中的励磁电流和磁通的关系由磁化特性所决定，铁芯越饱和，产生一定的磁通所需的励磁电流就愈大。由于在最不利的合闸瞬间，铁芯中磁通密度最大值可达2Φm，这时铁芯的饱和情况将非常严重，因而励磁电流的数值大增，这就是变压器励磁涌流的由来。励磁涌流比变压器的空载电流大100倍左右，在不考虑绕组电阻的情况下，电流的峰值出现在合闸后经过半周的瞬间。但是，由于绕组具有电阻，这个电流是要随时间衰减的。对于容量小的变压器衰减得快，约几个周波即达到稳定，大型变压器衰减得慢，全部衰减持续时间可达几十秒。
　　综上所述，励磁涌流和铁芯饱和程度有关，同时铁芯的剩磁和合闸时电压的相角可以影响其大小。
4 励磁涌流的影响
　　励磁涌流对变压器并无危险，因为这个冲击电流存在的时间很短。当然，对变压器多次连续合闸充电也是不好的，因为大电流的多次冲击，会引起绕组间的机械力作用，可能逐渐使其固定物松动。此外，励磁涌流有可能引起变压器的差动保护动作，故进行变压器操作时应当注意。

只看该作者 · 2009-4-15 11:28

非常感谢，马上仔细拜读！
我想把缓冲电阻取消，这样可以简化我的产品接线。
再次感谢大叔。

3万 · 2009-4-15 13:40

次级有载与否，和合闸电流没有太大关系。
合闸时的电流可以看成两个分量，一个是暂态分量，另一个是稳态分量，变压器次级的负载只影响稳态分量电流。

只看该作者 · 2009-4-15 16:49

前级的逆变就不会报过载！

我这设备是用“4kVA 220V 50Hz 正弦逆变输出”的逆变电源驱动一个2kVA的工频变压器，升压到380V。

本来是接入了缓冲电阻的，但接线复杂、控制复杂、连接线增加也导致可靠性降低，考虑到实际测试时只要带载就不会报过载故障，所以想给去掉，直接用！

谢谢前辈指点。

3万 · 2009-4-15 21:01

这设备是用“4kVA 220V 50Hz 正弦逆变输出”的逆变电源驱动一个2kVA的工频变压器，升压到380V。
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直接用个工频变压器将220V升到380V不行吗？

只看该作者 · 2009-4-16 01:02

设备是停电应急用的，算是EPS吧，我们是用“买来的UPS＋工频变压器”来实现380的输出！
然后再加个控制板，实现与客户设备的信号连接，UPS就是通用的高频纯正弦输出的UPS，因为公司没有逆变电源研发实力，所以就买。

刚开始的时候不知道有个励磁涌流现象，非常郁闷，问UPS厂家，只告诉我说感性负载上电瞬间相当于短路，本质原因他们自己也说不清，不过他们的产品质量却是很不错的。
网上到处找，终于搜到前辈关于变压器空载合闸的那个详细分析，非常感谢！

实际测试发现：只要这个升压变压器次级带载，UPS启动时就不会报过载故障，一次都没发生过！

理论上说得通吗？虽然测试时一直可行，但若理论不支持，还是有点担心，心理不踏实啊。

想给去掉，让UPS逆变输出直通变压器，设备停电时肯定都是带载的。有市电时变压器我给反用做降压用了，用于给蓄电池充电，停电后再反过来用，因为人家不给我零线用，而买来的UPS是220V的，没办法啊，实际测试可行，也很可靠，用接触器实现的正反向切换，这样反着用应该没啥隐患吧？