胡志勇

摘 要：本文將闡釋勵磁涌流的內(nèi)涵，解析其產(chǎn)生機理及主要特征，并探究勵磁涌流的破壞性影響，針對其問題提出相應的對策與措施，有效地解決勵磁涌流所導致的一系列問題，為電網(wǎng)運行提供安全保障。

關(guān)鍵詞：勵磁涌流；變壓器；破壞性影響；解決措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.020

0 引言

電力變壓器是電網(wǎng)系統(tǒng)中重要的傳能變壓設(shè)備，是建設(shè)變電站、發(fā)電廠的核心。由于勵磁涌流的出現(xiàn)，嚴重影響了其保護動作的可靠性。究其原因，在于勵磁涌流與內(nèi)部故障電流相似，導致差動保護的錯誤識別，進而實施了誤動作。為此，正確識別變壓器勵磁涌流問題，是實現(xiàn)變壓器保護動作正確率提高的根本。

1 勵磁涌流的產(chǎn)生機理及特征

1.1 勵磁涌流的產(chǎn)生機理

勵磁涌流的出現(xiàn)是由于變壓器鐵芯飽和而導致的。如果變壓器處于正常運行狀態(tài)，那么鐵芯也未出現(xiàn)飽和，或者因為外部故障產(chǎn)生而導致外部電壓的下降，這兩種情況都不會出現(xiàn)勵磁涌流現(xiàn)象或者勵磁涌流很小（僅占變壓器額定電流的3%至6%，甚至更低。）。反之，如果變壓器空載投入，或者當外部故障解除電壓處于恢復階段時，鐵芯磁通將進入飽和狀態(tài)，由于鐵芯材料本身具有非線性特征，所以會導致強烈的勵磁電流的出現(xiàn)，峰值將會是額定電流的8至10倍，如遇嚴重情況，甚至可達到10倍至20倍之多，這種電流被稱之為勵磁涌流，實際是變壓器出現(xiàn)的電磁暫態(tài)現(xiàn)象，這是一個過渡性的進程。

1.2 勵磁涌流的特征

勵磁涌流與變壓器以及其運行環(huán)境具有密切的關(guān)系，為此只有切實解決其呈現(xiàn)的特征，才能夠明確其引起的問題原因所在，為解決其導致的問題提供依據(jù)，從而保證電網(wǎng)的正常、可靠運轉(zhuǎn)。

勵磁涌流呈現(xiàn)的特征具體表現(xiàn)在4個方面。第一，勵磁涌流與短路電流十分相似，因為它通常會是變壓器額定電流的6-8倍；第二，勵磁涌流含有大量的非周期分量和諧波分量，包括高次諧波和二次諧波，所以其變化的波形會呈現(xiàn)為尖頂波；第三，鐵芯的飽和程度與勵磁涌流的衰減常數(shù)存在著密切的關(guān)聯(lián)，鐵芯飽和程度越高，電抗將越低，進而導致快速衰減現(xiàn)象的出現(xiàn)。為此，在最初的瞬時衰減速度非?？?，隨后將出現(xiàn)緩慢降低的態(tài)勢；第四，通常情況下，如果變壓器容量的大小也是影響衰減持續(xù)時間的重要因素。如果變壓器的容量較小，其電阻則較大、電抗較小的特征，那么衰減的時間也會較短，反之，容量大的變壓器則衰減持續(xù)時間較長。但與短路電流相比，其衰減速度還是要慢一些。

2 勵磁涌流導致的破壞性影響

勵磁涌流的存在產(chǎn)生的破壞性影響較為研究。不但會在變壓器空載合閘時出現(xiàn)瞬間電流的短時增大，同時也能導致電流波形出現(xiàn)嚴重畸變、整個電網(wǎng)的電壓也會因此迅速下降，此外，諧波污染也會相應的產(chǎn)生。這些問題的出現(xiàn)終將導致一系列的嚴峻后果。具體影響表現(xiàn)為：

第一，引發(fā)繼電保護誤動作。因為變壓器在空載合閘時，會對過流保護產(chǎn)生誤動作，從而導致變壓器無法成功投運。此外，由于保護誤動被誘發(fā)，又將引起變壓器各側(cè)負荷電源切斷，最終停電。

第二，導致和應涌流現(xiàn)象出現(xiàn)。由于變壓器因短路問題切除時，誘發(fā)鄰近另外一個或多個變壓器（或發(fā)電機）出現(xiàn)保護裝置誤動，進而引發(fā)大面積停電。

第三，產(chǎn)生大量的諧波污染。由于很多高次諧波存在于勵磁涌流之中，所以當勵磁涌流產(chǎn)生時，必然會伴隨大量諧波出現(xiàn)，所以電網(wǎng)電能質(zhì)量會受到較為嚴重的諧波污染，所以電能質(zhì)量也因此下降。

第四，損壞變壓器及斷路器。因為勵磁涌流過大，會產(chǎn)生較強的電動力，從而引發(fā)對系統(tǒng)的強烈沖擊，變壓器和斷路器由于超出承受能力，所以會產(chǎn)生一定的損害。

第五，影響繼電保護裝置的精度。由于勵磁涌流直流分量的出現(xiàn)必然會導致TA磁路出現(xiàn)過量磁化，所以TA精度受到嚴重影響，發(fā)生驟降，進而導致繼電保護裝置精度的下降。

3 解決勵磁涌流問題的相應對策

（1）改善變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)。變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)是影響勵磁涌流的大小及其導致的后果嚴重程度的重要因素。所以，變壓器制造過程中，在滿足相關(guān)技術(shù)指標的基礎(chǔ)上，應該通過改良變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的措施，進一步降低勵磁涌流及其產(chǎn)生的嚴峻后果。具體對策體現(xiàn)為：鐵芯原材料的選擇應充分考慮剩磁量；鐵芯磁通密度的工作點可以適量降低；也可以使鐵芯面積增加；并且在衡量鐵芯夾緊力時應保證其是否足夠?qū)捲Ｄ軌蚪?jīng)受勵磁涌流的沖擊力；此外繞組匝間及對地的絕緣強度也亟需增強。

（2）優(yōu)化工程設(shè)計。在開展工程設(shè)計的過程時，對變壓器各側(cè)配置的避雷器的選擇要多方面考慮，尤其是參數(shù)及特性，其主要目的在于保證變壓器的主絕緣。斷路器的選擇標準也是十分關(guān)鍵的，因為只有保證其性能良好，才可以避免出現(xiàn)斷開勵磁涌流時斷口電弧重燃，所以性能良好的斷路器配置在變壓器高壓側(cè)能夠有效減少勵磁涌流的幅值。此外電流互感器的選擇也要充分考慮其勵磁特性。

（3）將電容器并聯(lián)到變壓器低壓側(cè)。根據(jù)分析得知，勵磁涌流的產(chǎn)生是因為變壓器內(nèi)磁通的鐵芯達到飽和所導致的。為此，運用適當?shù)氖侄巫柚估@組內(nèi)磁通接近飽和值，就能夠?qū)崿F(xiàn)減少或去除勵磁涌流的目的。將電容器并聯(lián)到變壓器低壓側(cè)的方法就是這樣產(chǎn)生的。因為，在這種情況下，變壓器低壓側(cè)磁通的極性恰好與高壓側(cè)磁通是相反的，從而達到避免繞組內(nèi)磁通出現(xiàn)飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。

（4）有效過濾諧波。當啟用新設(shè)備時，應該充分考慮設(shè)置濾波功能的充電保護。因為，在之前的特征分析中，發(fā)現(xiàn)勵磁涌流中含有數(shù)量較多的諧波，包括直流分量、二次、三次諧波，這些都是引發(fā)保護誤操作的癥結(jié)所在。如果保護裝置具備控制二次諧波制動的功能，就既可以提高充電保護的靈敏度，同時也可以避免保護裝置因為二次諧波誤動。

4 結(jié)論

本文闡述勵磁涌流產(chǎn)生的機理，進一步分析了勵磁涌流出現(xiàn)的特征，并討論了影響勵磁涌流出現(xiàn)的因素，詳細論述了勵磁涌流的危害，最后提出了一系列消除勵磁涌流的解決方案，包括改善變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，優(yōu)化工程設(shè)計，將電容器并聯(lián)到變壓器低壓側(cè)，有效過濾諧波，以期對變電站實際運行發(fā)揮一定的參考價值。

參考文獻：

[1]劉超，劉健，張志華，黃宗君.配電網(wǎng)勵磁涌流及其概率分布的分析與探討[J].電力系統(tǒng)自動化，2017（04）：170-175.

[2]駱建龍.勵磁涌流引起主變差動保護動作的原因及防范[J].工程技術(shù)研究，2017（02）：49-50.