變壓器勵磁涌流抑制問題分析與應對

（淮滬煤電有限公司田集發電廠，安徽 淮南 232082）

摘要：文章從勵磁涌流的主要特點及其破壞性影響、典型的勵磁涌流抑制方式、SID-3YL微機涌流抑制器三點展開分析，并提出了相應的解決措施，以更好地解決變壓器勵磁涌流問題，從而保證電網運行的安全可靠性。

關鍵詞：勵磁涌流；涌流抑制；變壓器

中圖分類號：TM407文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）24-0083-02變壓器是基于電磁感應原理，用于將低壓變高壓（或將高壓變低壓）、隔離交流電源。變壓器的正常工作與電力系統的安全可靠運行息息相關。變壓器損壞后具有檢修難度大、檢修周期長的特點，變壓器勵磁涌流破壞性極大，其抑制工作具有重要意義。

用電設備運行過程中，主變的高壓側一旦出現空載投入或外部故障切除后電壓恢復等電壓驟增現象，鐵芯隨之瞬變，偏磁導致鐵芯飽和，變壓器勵磁電流可能突增至正常空載電流的數十倍。判別變壓器勵磁涌流的方式較多，如五次諧波、波形對稱、差流導數、二次諧波制動判據等，但是由于勵磁涌流形態多樣，其仍是一個棘手的問題。

1勵磁涌流的主要特點及其破壞性影響

1.1勵磁涌流的主要特點

勵磁涌流與變壓器本身及運行環境息息相關，只有明白其特點后才能更好地解決其帶來的一系列問題，保證電力系統健康運行。勵磁涌流的特點有：（1）可達到變壓器額定電流的6～8倍，與短路電流相當；（2）波形呈尖頂，含有大量的非周期分量、高次諧波，二次諧波大且偏離時間軸；（3）有間斷角且其大小外施電壓的初相角、變壓器的飽和磁通和剩磁有關，但電流互感器TA的轉換作用可能使間斷角由有到無；（4）呈指數衰減，小型變壓器具有電阻大、電抗小的特點，因而衰減快，經數周便能穩定，而大型變壓器衰減較慢。

1.2勵磁涌流產生的破壞性影響

1.2.1造成繼電保護誤動作。變壓器正常運行以及外部故障時，其兩端電流大小相位相差小，內部故障導致兩端電流極性幾乎相反，差流大，引起差動保護誤動作。

1.2.2降低電能質量。即使很好地判別勵磁涌流，并與故障電流區分開，避免保護誤動作，但變壓器空投產生的涌流對電網沖擊作用較大，大量諧波影響電網電能質量，進而影響電氣設備的使用效果及使用壽命。

1.2.3引起和應涌流現象。和應涌流現象：空投某一變壓器導致鄰近另外一個或多個變壓器（或發電機）保護裝置誤動，故不能依靠識別勵磁涌流與故障電流來徹底擺脫勵磁涌流帶來的破壞力。

1.2.4勵磁涌流值過大，變壓器、斷路器可能因超出承受能力而損壞。

1.2.5將變壓器出線短路故障切除，電壓劇增可能引起變壓器保護誤動，造成變壓器各側線路均斷電。

1.2.6勵磁涌流直流分量引起TA磁路過量磁化，極大地降低TA精度，從而影響繼電保護裝置的精度。

1.2.7電力系統的電網電壓可能發生驟升（或降），影響負荷正常運行。

2典型的勵磁涌流抑制方式

2.1變壓器低壓側與電容并聯的方式

勵磁涌流產生的根本原因是變壓器內磁通飽和，這就要求阻止勵磁鐵芯內磁通飽和，從而實現弱化甚至消除涌流。以上便是變壓器低壓側并聯電容方式的基本原理。并聯合適大小的電容后，變壓器低壓側、高壓側磁通極性相反，弱化主磁通，去磁作用最終實現抑制勵磁涌流的目標。

2.2控制三相開關合閘時間的方式

2.2.1快速合閘方式。先將某相于最佳時間（合閘角度等于90°）合閘，其它兩相1/4工頻周期后再合閘。不妨設先將A相在90°時合閘，且三相繞組無剩磁，于是有A相繞組中產生的磁通最小，此時B、C兩相產生的感應磁通大小滿足磁通最大值的50%、相位則超前A180°，如圖1所示。B、C兩相的最佳合閘時間，可保證B、C兩相的磁通維持在正常范圍，從而達到消除或弱化勵磁涌流的目的。

2.2.2延遲合閘方式。與快速合閘方式不同，變壓器的某相先合閘，其它兩相于約2～3個工頻周期后再合閘。另一方面與前面方法不同的是只需知道變壓器先合閘一相的剩磁情況，仍然保持三相控制合閘。此方式機理是變壓器鐵芯磁通起到平衡作用。不妨設A相先合閘，則三相分別產生如圖2所示磁通。B、C兩相的感應磁通分別從與之對應的剩磁開始，沿其磁滯回線如圖2所示變化。可看出C相先飽和。并且在變壓器非線性特性作用下，C相繞組電感大于B相。故B相繞組中磁通快速增大，使C與B相磁通基本一樣，達到消除B、C兩相剩磁的目的。

圖1快速合閘方式

圖2延遲合閘方式

2.2.3同時合閘方式。這種合閘策略僅適用于剩磁較大的情況，實施這種方案時需要事先知道三相剩磁的具體情況，但不需要三相獨立控制的斷路器。

2.3在變壓器的中性點串電阻方式

在變壓器中性點串電阻方式本質是，在中性點串入大小合適的電阻。該方式需要分析出涌流最大值與中性點電阻值大小的關系，根據相應關系最終確定最合理的阻值大小。明顯的優勢是只需串聯一個電阻，便可達到在三相線路分別串聯電阻方式的效果，還有一個優點是對合閘時間的精確不十分敏感。

3SID-3YL微機涌流抑制器

3.1SID-3YL原理圖

SID-3YL是目前應用較為普遍的微機涌流抑制器，很好地利用剩磁、偏磁互相作用以達到抑制涌流的最終目的，該產品已經在許多變電站中投入使用，合理地應用該裝置，可以很好地減小勵磁涌流到合理范圍，有時能夠基本消除勵磁涌流。其原理圖如圖3所示。

3.2控制策略

負載的特性存在差異，使得產生過電壓或涌流的原因有所不同。容性負載，斷路器分合操作時電容器端電壓不能隨之改變，需在電壓為零時對電容器采取分合閘控制措施；感性負載，其分合閘操作中，磁鏈守恒定律使電感電流不突變，應在電流為零時控制分閘，防止斷路器重燃，合閘應依據具體情況而定：電壓峰值對應最小斷路器涌流、最大暫態電壓，電壓零點反之。

圖3SID-3YL原理圖

3.2.1空載變壓器控制。空載變壓器控制的目的是電壓為零時對電容器采取分合閘控制措施。分相操作、聯動操作時，如何得到最佳、良好效果如表1左所示。

3.2.2并聯電容器組控制。控制并聯電容器組的最主要目的是選出最佳合閘角實現暫態過電壓與勵磁涌流最小的目的。分相操作、聯動操作時，如何得到最佳、良好效果如表1右所示。

表1不同條件下空載變壓器、并聯電容器組各自控制的效果

4結語

工程上勵磁涌流抑制器的應用能很好地解決勵磁涌流問題，極大地提高了電能質量，對電力系統的安全可靠運行具有重要意義。

參考文獻

[1]?陳麗，姜國濤．幾種變壓器勵磁涌流抑制方法的性能

分析[J]．變壓器，2010，47（6）．

[2]?高旻川，李銘銘．變壓器勵磁涌流抑制器的發展及在

電廠中的應用[J]．才智，2012，（20）．

[3]?鞏秀中，張超．涌流抑制器在抽水蓄能電站的應用

[J]．電源技術應用，2013，（6）．

[4]?鐘建平．平班水電廠220kV主變壓器勵磁涌流抑制

[J]．紅水河，2013，（5）．

作者簡介：曹冕（1985—），男，安徽淮南人，淮滬煤電有限公司田集發電廠助理工程師，研究方向：繼電

保護。

endprint

（淮滬煤電有限公司田集發電廠，安徽 淮南 232082）

摘要：文章從勵磁涌流的主要特點及其破壞性影響、典型的勵磁涌流抑制方式、SID-3YL微機涌流抑制器三點展開分析，并提出了相應的解決措施，以更好地解決變壓器勵磁涌流問題，從而保證電網運行的安全可靠性。

關鍵詞：勵磁涌流；涌流抑制；變壓器

中圖分類號：TM407文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）24-0083-02變壓器是基于電磁感應原理，用于將低壓變高壓（或將高壓變低壓）、隔離交流電源。變壓器的正常工作與電力系統的安全可靠運行息息相關。變壓器損壞后具有檢修難度大、檢修周期長的特點，變壓器勵磁涌流破壞性極大，其抑制工作具有重要意義。

用電設備運行過程中，主變的高壓側一旦出現空載投入或外部故障切除后電壓恢復等電壓驟增現象，鐵芯隨之瞬變，偏磁導致鐵芯飽和，變壓器勵磁電流可能突增至正常空載電流的數十倍。判別變壓器勵磁涌流的方式較多，如五次諧波、波形對稱、差流導數、二次諧波制動判據等，但是由于勵磁涌流形態多樣，其仍是一個棘手的問題。

1勵磁涌流的主要特點及其破壞性影響

1.1勵磁涌流的主要特點

勵磁涌流與變壓器本身及運行環境息息相關，只有明白其特點后才能更好地解決其帶來的一系列問題，保證電力系統健康運行。勵磁涌流的特點有：（1）可達到變壓器額定電流的6～8倍，與短路電流相當；（2）波形呈尖頂，含有大量的非周期分量、高次諧波，二次諧波大且偏離時間軸；（3）有間斷角且其大小外施電壓的初相角、變壓器的飽和磁通和剩磁有關，但電流互感器TA的轉換作用可能使間斷角由有到無；（4）呈指數衰減，小型變壓器具有電阻大、電抗小的特點，因而衰減快，經數周便能穩定，而大型變壓器衰減較慢。

1.2勵磁涌流產生的破壞性影響

1.2.1造成繼電保護誤動作。變壓器正常運行以及外部故障時，其兩端電流大小相位相差小，內部故障導致兩端電流極性幾乎相反，差流大，引起差動保護誤動作。

1.2.2降低電能質量。即使很好地判別勵磁涌流，并與故障電流區分開，避免保護誤動作，但變壓器空投產生的涌流對電網沖擊作用較大，大量諧波影響電網電能質量，進而影響電氣設備的使用效果及使用壽命。

1.2.3引起和應涌流現象。和應涌流現象：空投某一變壓器導致鄰近另外一個或多個變壓器（或發電機）保護裝置誤動，故不能依靠識別勵磁涌流與故障電流來徹底擺脫勵磁涌流帶來的破壞力。

1.2.4勵磁涌流值過大，變壓器、斷路器可能因超出承受能力而損壞。

1.2.5將變壓器出線短路故障切除，電壓劇增可能引起變壓器保護誤動，造成變壓器各側線路均斷電。

1.2.6勵磁涌流直流分量引起TA磁路過量磁化，極大地降低TA精度，從而影響繼電保護裝置的精度。

1.2.7電力系統的電網電壓可能發生驟升（或降），影響負荷正常運行。

2典型的勵磁涌流抑制方式

2.1變壓器低壓側與電容并聯的方式

勵磁涌流產生的根本原因是變壓器內磁通飽和，這就要求阻止勵磁鐵芯內磁通飽和，從而實現弱化甚至消除涌流。以上便是變壓器低壓側并聯電容方式的基本原理。并聯合適大小的電容后，變壓器低壓側、高壓側磁通極性相反，弱化主磁通，去磁作用最終實現抑制勵磁涌流的目標。

2.2控制三相開關合閘時間的方式

2.2.1快速合閘方式。先將某相于最佳時間（合閘角度等于90°）合閘，其它兩相1/4工頻周期后再合閘。不妨設先將A相在90°時合閘，且三相繞組無剩磁，于是有A相繞組中產生的磁通最小，此時B、C兩相產生的感應磁通大小滿足磁通最大值的50%、相位則超前A180°，如圖1所示。B、C兩相的最佳合閘時間，可保證B、C兩相的磁通維持在正常范圍，從而達到消除或弱化勵磁涌流的目的。

2.2.2延遲合閘方式。與快速合閘方式不同，變壓器的某相先合閘，其它兩相于約2～3個工頻周期后再合閘。另一方面與前面方法不同的是只需知道變壓器先合閘一相的剩磁情況，仍然保持三相控制合閘。此方式機理是變壓器鐵芯磁通起到平衡作用。不妨設A相先合閘，則三相分別產生如圖2所示磁通。B、C兩相的感應磁通分別從與之對應的剩磁開始，沿其磁滯回線如圖2所示變化。可看出C相先飽和。并且在變壓器非線性特性作用下，C相繞組電感大于B相。故B相繞組中磁通快速增大，使C與B相磁通基本一樣，達到消除B、C兩相剩磁的目的。

圖1快速合閘方式

圖2延遲合閘方式

2.2.3同時合閘方式。這種合閘策略僅適用于剩磁較大的情況，實施這種方案時需要事先知道三相剩磁的具體情況，但不需要三相獨立控制的斷路器。

2.3在變壓器的中性點串電阻方式

在變壓器中性點串電阻方式本質是，在中性點串入大小合適的電阻。該方式需要分析出涌流最大值與中性點電阻值大小的關系，根據相應關系最終確定最合理的阻值大小。明顯的優勢是只需串聯一個電阻，便可達到在三相線路分別串聯電阻方式的效果，還有一個優點是對合閘時間的精確不十分敏感。

3SID-3YL微機涌流抑制器

3.1SID-3YL原理圖

SID-3YL是目前應用較為普遍的微機涌流抑制器，很好地利用剩磁、偏磁互相作用以達到抑制涌流的最終目的，該產品已經在許多變電站中投入使用，合理地應用該裝置，可以很好地減小勵磁涌流到合理范圍，有時能夠基本消除勵磁涌流。其原理圖如圖3所示。

3.2控制策略

負載的特性存在差異，使得產生過電壓或涌流的原因有所不同。容性負載，斷路器分合操作時電容器端電壓不能隨之改變，需在電壓為零時對電容器采取分合閘控制措施；感性負載，其分合閘操作中，磁鏈守恒定律使電感電流不突變，應在電流為零時控制分閘，防止斷路器重燃，合閘應依據具體情況而定：電壓峰值對應最小斷路器涌流、最大暫態電壓，電壓零點反之。

圖3SID-3YL原理圖

3.2.1空載變壓器控制。空載變壓器控制的目的是電壓為零時對電容器采取分合閘控制措施。分相操作、聯動操作時，如何得到最佳、良好效果如表1左所示。

3.2.2并聯電容器組控制。控制并聯電容器組的最主要目的是選出最佳合閘角實現暫態過電壓與勵磁涌流最小的目的。分相操作、聯動操作時，如何得到最佳、良好效果如表1右所示。

表1不同條件下空載變壓器、并聯電容器組各自控制的效果

4結語

工程上勵磁涌流抑制器的應用能很好地解決勵磁涌流問題，極大地提高了電能質量，對電力系統的安全可靠運行具有重要意義。

參考文獻

[1]?陳麗，姜國濤．幾種變壓器勵磁涌流抑制方法的性能

分析[J]．變壓器，2010，47（6）．

[2]?高旻川，李銘銘．變壓器勵磁涌流抑制器的發展及在

電廠中的應用[J]．才智，2012，（20）．

[3]?鞏秀中，張超．涌流抑制器在抽水蓄能電站的應用

[J]．電源技術應用，2013，（6）．

[4]?鐘建平．平班水電廠220kV主變壓器勵磁涌流抑制

[J]．紅水河，2013，（5）．

作者簡介：曹冕（1985—），男，安徽淮南人，淮滬煤電有限公司田集發電廠助理工程師，研究方向：繼電

保護。

endprint

（淮滬煤電有限公司田集發電廠，安徽 淮南 232082）

摘要：文章從勵磁涌流的主要特點及其破壞性影響、典型的勵磁涌流抑制方式、SID-3YL微機涌流抑制器三點展開分析，并提出了相應的解決措施，以更好地解決變壓器勵磁涌流問題，從而保證電網運行的安全可靠性。

關鍵詞：勵磁涌流；涌流抑制；變壓器

中圖分類號：TM407文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）24-0083-02變壓器是基于電磁感應原理，用于將低壓變高壓（或將高壓變低壓）、隔離交流電源。變壓器的正常工作與電力系統的安全可靠運行息息相關。變壓器損壞后具有檢修難度大、檢修周期長的特點，變壓器勵磁涌流破壞性極大，其抑制工作具有重要意義。

用電設備運行過程中，主變的高壓側一旦出現空載投入或外部故障切除后電壓恢復等電壓驟增現象，鐵芯隨之瞬變，偏磁導致鐵芯飽和，變壓器勵磁電流可能突增至正常空載電流的數十倍。判別變壓器勵磁涌流的方式較多，如五次諧波、波形對稱、差流導數、二次諧波制動判據等，但是由于勵磁涌流形態多樣，其仍是一個棘手的問題。

1勵磁涌流的主要特點及其破壞性影響

1.1勵磁涌流的主要特點

勵磁涌流與變壓器本身及運行環境息息相關，只有明白其特點后才能更好地解決其帶來的一系列問題，保證電力系統健康運行。勵磁涌流的特點有：（1）可達到變壓器額定電流的6～8倍，與短路電流相當；（2）波形呈尖頂，含有大量的非周期分量、高次諧波，二次諧波大且偏離時間軸；（3）有間斷角且其大小外施電壓的初相角、變壓器的飽和磁通和剩磁有關，但電流互感器TA的轉換作用可能使間斷角由有到無；（4）呈指數衰減，小型變壓器具有電阻大、電抗小的特點，因而衰減快，經數周便能穩定，而大型變壓器衰減較慢。

1.2勵磁涌流產生的破壞性影響

1.2.1造成繼電保護誤動作。變壓器正常運行以及外部故障時，其兩端電流大小相位相差小，內部故障導致兩端電流極性幾乎相反，差流大，引起差動保護誤動作。

1.2.2降低電能質量。即使很好地判別勵磁涌流，并與故障電流區分開，避免保護誤動作，但變壓器空投產生的涌流對電網沖擊作用較大，大量諧波影響電網電能質量，進而影響電氣設備的使用效果及使用壽命。

1.2.3引起和應涌流現象。和應涌流現象：空投某一變壓器導致鄰近另外一個或多個變壓器（或發電機）保護裝置誤動，故不能依靠識別勵磁涌流與故障電流來徹底擺脫勵磁涌流帶來的破壞力。

1.2.4勵磁涌流值過大，變壓器、斷路器可能因超出承受能力而損壞。

1.2.5將變壓器出線短路故障切除，電壓劇增可能引起變壓器保護誤動，造成變壓器各側線路均斷電。

1.2.6勵磁涌流直流分量引起TA磁路過量磁化，極大地降低TA精度，從而影響繼電保護裝置的精度。

1.2.7電力系統的電網電壓可能發生驟升（或降），影響負荷正常運行。

2典型的勵磁涌流抑制方式

2.1變壓器低壓側與電容并聯的方式

勵磁涌流產生的根本原因是變壓器內磁通飽和，這就要求阻止勵磁鐵芯內磁通飽和，從而實現弱化甚至消除涌流。以上便是變壓器低壓側并聯電容方式的基本原理。并聯合適大小的電容后，變壓器低壓側、高壓側磁通極性相反，弱化主磁通，去磁作用最終實現抑制勵磁涌流的目標。

2.2控制三相開關合閘時間的方式

2.2.1快速合閘方式。先將某相于最佳時間（合閘角度等于90°）合閘，其它兩相1/4工頻周期后再合閘。不妨設先將A相在90°時合閘，且三相繞組無剩磁，于是有A相繞組中產生的磁通最小，此時B、C兩相產生的感應磁通大小滿足磁通最大值的50%、相位則超前A180°，如圖1所示。B、C兩相的最佳合閘時間，可保證B、C兩相的磁通維持在正常范圍，從而達到消除或弱化勵磁涌流的目的。

2.2.2延遲合閘方式。與快速合閘方式不同，變壓器的某相先合閘，其它兩相于約2～3個工頻周期后再合閘。另一方面與前面方法不同的是只需知道變壓器先合閘一相的剩磁情況，仍然保持三相控制合閘。此方式機理是變壓器鐵芯磁通起到平衡作用。不妨設A相先合閘，則三相分別產生如圖2所示磁通。B、C兩相的感應磁通分別從與之對應的剩磁開始，沿其磁滯回線如圖2所示變化。可看出C相先飽和。并且在變壓器非線性特性作用下，C相繞組電感大于B相。故B相繞組中磁通快速增大，使C與B相磁通基本一樣，達到消除B、C兩相剩磁的目的。

圖1快速合閘方式

圖2延遲合閘方式

2.2.3同時合閘方式。這種合閘策略僅適用于剩磁較大的情況，實施這種方案時需要事先知道三相剩磁的具體情況，但不需要三相獨立控制的斷路器。

2.3在變壓器的中性點串電阻方式

在變壓器中性點串電阻方式本質是，在中性點串入大小合適的電阻。該方式需要分析出涌流最大值與中性點電阻值大小的關系，根據相應關系最終確定最合理的阻值大小。明顯的優勢是只需串聯一個電阻，便可達到在三相線路分別串聯電阻方式的效果，還有一個優點是對合閘時間的精確不十分敏感。

3SID-3YL微機涌流抑制器

3.1SID-3YL原理圖

SID-3YL是目前應用較為普遍的微機涌流抑制器，很好地利用剩磁、偏磁互相作用以達到抑制涌流的最終目的，該產品已經在許多變電站中投入使用，合理地應用該裝置，可以很好地減小勵磁涌流到合理范圍，有時能夠基本消除勵磁涌流。其原理圖如圖3所示。

3.2控制策略

負載的特性存在差異，使得產生過電壓或涌流的原因有所不同。容性負載，斷路器分合操作時電容器端電壓不能隨之改變，需在電壓為零時對電容器采取分合閘控制措施；感性負載，其分合閘操作中，磁鏈守恒定律使電感電流不突變，應在電流為零時控制分閘，防止斷路器重燃，合閘應依據具體情況而定：電壓峰值對應最小斷路器涌流、最大暫態電壓，電壓零點反之。

圖3SID-3YL原理圖

3.2.1空載變壓器控制。空載變壓器控制的目的是電壓為零時對電容器采取分合閘控制措施。分相操作、聯動操作時，如何得到最佳、良好效果如表1左所示。

3.2.2并聯電容器組控制。控制并聯電容器組的最主要目的是選出最佳合閘角實現暫態過電壓與勵磁涌流最小的目的。分相操作、聯動操作時，如何得到最佳、良好效果如表1右所示。

表1不同條件下空載變壓器、并聯電容器組各自控制的效果

4結語

工程上勵磁涌流抑制器的應用能很好地解決勵磁涌流問題，極大地提高了電能質量，對電力系統的安全可靠運行具有重要意義。

參考文獻

[1]?陳麗，姜國濤．幾種變壓器勵磁涌流抑制方法的性能

分析[J]．變壓器，2010，47（6）．

[2]?高旻川，李銘銘．變壓器勵磁涌流抑制器的發展及在

電廠中的應用[J]．才智，2012，（20）．

[3]?鞏秀中，張超．涌流抑制器在抽水蓄能電站的應用

[J]．電源技術應用，2013，（6）．

[4]?鐘建平．平班水電廠220kV主變壓器勵磁涌流抑制

[J]．紅水河，2013，（5）．

作者簡介：曹冕（1985—），男，安徽淮南人，淮滬煤電有限公司田集發電廠助理工程師，研究方向：繼電

保護。

endprint