什么是励磁涌流

什么是励磁涌流呢，今天芸希要为大家分解下它的 都有什么特点，怎么样才能减少励磁涌流带来的 影响，还有它的计算方法是怎样的。

其实变压器励磁涌流是指:变压器全电压充电时,在其绕组中产生的暂态电流。变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工
作电压产生的磁通方向相同时,其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量,励磁涌流（inrush current)的发生，很明显是受励磁电压的影响。即只要系统电压一有变动，励磁电压受到影响，就会产生励磁涌流。

在不同的情况下将产生如下所述的初始（initial inrush)、电压复原（recovery inrush)及共振（sympathetic inrush 共感）等不同程度的励磁涌流。其瞬时尖峰值及持续时间，将视下列各因素的综合情况而定，可能会高达变压器额定电流的8~30倍。

先给励磁涌流做个概述

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。 

（—）励磁涌流的特点是什么？

励磁涌流随变压器投入时系统电压的相角、变压器铁芯的剩余磁通和电源系统阻抗等因素有关。最大涌流出现在变压器投入时电压经过零点瞬间(该时磁通为峰值）。变压器涌流中含有直流分量和高次谐波分量,随时间衰减,其衰减时间取决于回路电阻和电抗,一般大容量变压器约为5-10秒,小容量变压器约为0.2秒左右。
   
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，这个冲击电流通常就被称之为励磁涌流了，

（1）在一般的情况下，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。幅值大且衰减，含有非周期分量电流，且只流过变压器差动保护的一侧。

　　

（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。使其成波形呈间断特性 。　

 

（3）　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。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。

   
另外，如果合闸时铁芯还有剩磁Φ0，磁通Φ还会更大！实际运行中可达到2.7倍的Φm。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，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，U=dΦ/dt，可见磁通Φ总是落后电压U90°相位角，如果U=Um*sin(ωt)，则Φ=Um/ω*cos(ωt)+C，分别为强迫分量和衰减的自由分量。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。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 　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。

（4）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)，主要是偶次谐波，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。 

综合上面所述，励磁涌流和铁芯饱和程度是相关的，同时铁芯的剩磁和合闸时电压的相角可以影响其磁力涌流大小。 

（二）怎么样才能减少励磁涌流呢？

励磁涌流，是由于铁芯的磁饱和产生的，励磁涌流通常在接通电源1/4周期后开始产生，幅度最大值可能超过变压器额定电流的几倍甚至几十倍，持续时间较长，从数十个电源周期直至数十秒不等。励磁涌流的幅度与变压器的二次负荷无关，但持续时间与二次负荷有关，二次负荷越大则涌流持续的时间越短，二次负荷越小则涌流持续的时间越长，因此空载的变压器涌流持续的时间最长。

变压器的容量越大，涌流的幅度越大，持续的时间越长。当在电压过零时刻投入变压器时，会产生最严重的磁饱和现象，因此励磁涌流最大。

当在电压为峰值时刻投入变压器时，不会产生磁饱和现象，因此不会出现励磁涌流。 　　由于涌流的幅度很大，涌流与线路电感的共同作用会导致电网电压出现扰动，甚至会出现严重的过电压。使用同步投入技术，使电网设备在恰当的相位点接入电网，可以有效地降低涌流和过电压，最大限度地降低对电网的干扰。

 
当变压器在停电状态时，变压器铁芯内部的磁通接近或等于零，当给变压器充电时，铁芯内产生交变磁通，这个交变磁通从零到最大叫做铁芯励磁，我们把这一过程产生的电流叫做变压器励磁涌流，这个电流要高于变压器的额定电流，从变压器的机械力、电动力到保护整定都要为 躲过励磁涌流整定.微机励磁调节器软件设计　PIC微机励磁调节器的软件采用PIC16F877的汇编语言和C语言混合编程，人机界面友好，操作简单。

另外，采用模块化设计思想，以主程序为核心，设计了各功能模块子程序，使大量的功能在子程序中实现，简化了软件设计结构。子程序模块主要包括系统初始化及上电自检模块、PID调节模块、运行方式跟踪模块、过励和欠励控制模块、开停机模块、通信模块。  提升机构磁力控制器控制系统图   

（三）励磁涌流带来的影响大不大？

 其实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。励磁涌流对变压器差动保护的影响。
 差动是用变压器原边和副边的电流计算差动电流的，在变压器正常运行时，励磁电流是很小的，当出现励磁涌流时，就不应该忽略励磁电流的影响，通常的做法是依靠各种判别条件来判别励磁涌流，可靠闭锁差动保护，其中判别方法就是利用以上特点来识别涌流。比如采用二次谐波制动，波形对称原理，采用速饱和铁芯的差动继电器。

（四）励磁涌流的计算方法是怎样的？

当二次侧开路而一次侧接入电网时，一次电路的方程为 　　u1=umcos(wt+α)=i1R1+N1dφ/dt (1) u1：一次电压，um：一次电压的峰值，α：合闸瞬间的电压初相角， 　R1：变压器一次绕组的电阻， N1：变压器一次绕组的匝数， φ： 变压器一次侧磁通。 由于i1R1相对比较小，在分析瞬态过程初始阶段可以忽略不计 所以 　　umcos(wt+α)= N1dφ/dt 　dφ= ( um/ N1) cos(wt+α) dt 　积分，得 　φ=( um/ N1) sin(wt+α)+c 　φ=φm sin(wt+α)+c φm为主磁通峰值，c为积分常数。 设铁芯无剩磁当t=0时，φ=0 所以c=-φmsinα 　所以空载合闸磁通为： φ=φm sin(wt+α) -φmsinα 由式可得空载合闸磁通的大小与电压的初相角α有关考虑最不利的情况： 当α=90时，电压过零 φ=φm sin(wt+900) -φm=φmcoswt-φm[1]系统提供了三种不同的运行方式，即恒电压调节、恒励磁电流调节、恒无功功率调节。不同的运行方式可以通过键盘切换和设定给定值，此外，系统还设置了运行方式跟踪模块，即备用运行方式输出对当前运行方式输出的跟踪，以实现运行方式切换时的无扰动。

由于励磁系统有惯性和滞后的控制对象，同时要求有较高的控制精度和较快的响应速度，因此本设计中采用改进型PID调节方式，即通过采用积分分离算法消除积分饱和效益，减小超调，同时利用在动态响应中加大比例作用，稳态过程中减小比例作用的变增益方法，消除大偏差，加快过渡过程，使励磁调节器具有较理想的调节特性。

为了提高整个系统的可靠性，除了在上电时进行自检外，在每个计算周期内都进行了检错、容错处理和软件看门狗。