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淺談變壓器的勵磁涌流
在變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復時，由于變壓器電、磁能的快速轉換，鐵芯中磁通密度很大增加，鐵芯飽和現象非常嚴重，勵磁電抗很大減小，因而勵磁電流數值大增，由磁化特性決定的電流波形很尖，此電流即勵磁涌流，其一般為變壓器額定電流的5～10倍，為空載電流的50～100倍，單衰減較快。
空載投入勵磁涌流
勵磁涌流含有很大成分的非周期分量、含有大量的高次諧波分量且以二次諧波為主，波形為尖頂波，且波形之間有間斷，并偏向時間軸的一側。
勵磁涌流的大小與電源電壓值和合閘初相角、合閘前鐵心磁通值和剩磁方向、系統等值阻抗值和相角、變壓器繞組的接線方式和中性點接地方式、鐵心材質的磁化特性、磁滯特性等、鐵心結構型式、工藝組裝水平有關。
一般情況下，變壓器容量越大，衰減的持續時間越長，但總的趨勢是涌流的衰減速度往往比短路電流衰減慢一些。
勵磁涌流的數值很大，很大可達額定電流的5～10倍。
在正常穩態時鐵心中的磁通滯后外加電壓90°（電感上的電流落后外加電壓90°），磁通Φ落后電壓U 90°相位角。
如果在合閘瞬間，電壓正好達到很大值時，則磁通的瞬間值正好為零，即在鐵芯里一開始就建立了穩態磁通，在這種情況下，變壓器不會產生勵磁涌流。
當合閘瞬間電壓為零值時，它在鐵芯中所建立的磁通為很大值（Φm）。
可是，由于鐵芯中的磁通不能突變，既然合閘前鐵芯中沒有磁通，這一瞬間仍要保持磁通為零。
因此，在鐵芯中就出現一個非周期分量的磁通Φfz，其幅值為Φm。
鐵芯里的總磁通Φ應看成兩個磁通相加而成，鐵芯中磁通開始為零，到1/2 T時，兩個磁通相加達很大值，達到2Φ。
因此，在電壓瞬時值為零時合閘情況很嚴重。
勵磁涌流的大小和衰減速度，與合閘瞬間外加電壓的相位，鐵芯中剩磁的大小和方向、電源容量、變壓器的容量及鐵芯材料等因素有關。
勵磁涌流的大小和衰減速度
對于三相交流變壓器，由于三相之間相差120°，所以任何瞬間合閘至少有兩相出現不同的勵磁涌流，它對變壓器差動保護的正確動作有不利影響，而在穩態運行及差動范圍外發生故障時則影響不大。
帶負荷恢復性勵磁涌流
由于電力系統較為復雜，以致出現變壓器在沒有切除負荷的情況下恢復電壓，由于負荷回路的存在以及故障發生和切除時鐵芯的磁鏈狀態，并且變壓器鐵芯在暫態過程中存在非線性，使得帶負荷恢復性涌流有其特殊的電磁暫態過程。
變壓器帶負荷恢復，一般有兩種情況：
在變壓器保護區外故障，故障切除后恢復電壓;以及我公司廠用低壓變壓器所采用的運行方式，即變壓器備自投投入時，故障變壓器跳開，備用變壓器投入的情況。
帶負荷恢復性勵磁涌流，其在故障期間存在兩個分量：
一個暫態分量，一個穩態分量，穩態分量與故障程度成正比，若在變壓器一次側近端處，則穩態分量約為零，暫態分量的衰減很大程度上決定于負荷的性質。故障切除后的暫態過程中，電流的暫態分量衰減的很快，二次側電流將會很快達到穩定的負荷電流。
通過對變壓器兩側差流數據的分析，帶負荷恢復性涌流的特征是
1
峰值不大，在變壓器額定電流的3倍左右。
2
二次諧波含量豐富，遠遠超過二次諧波制動的經驗值15%。
3
涌流的衰減速度比較緩慢，容易造成電流互感器的暫態飽和
衰減計算
變壓器存在鐵芯的渦流損耗和磁滯損耗。
這些損耗在等效電路上可以用并聯電阻來表示，由于損耗很小，并聯電阻很大，對變壓器的涌流衰減影響很小，可以忽略。
不考慮變壓器和系統的損耗，并假設Ls=Lσ=0，變壓器磁通Φ的變化關系為：
Φ（θ）= Φp一Φmcos（θ），θ≥α
式中Φm為變壓器的穩態磁通幅值，Φp稱為變壓器的偏磁。
Φp=Φmcos（α）+ Φres為變壓器的剩磁。
設θJ.K為 第k個涌流周期的間斷角，則：
θJ.K=θ2.K-1+θ1.K
防護措施
變壓器差動保護原理建立在穩態磁路平衡的基礎上，是差動保護原理的一種拓展。
在暫態過程中這種平衡關系將被打破，只有等到暫態過程衰減后，原先的平衡關系才能重新建立。
變壓器差動保護中的關鍵問題是如何處理勵磁涌流導致的誤動，目前常用的涌流閉鎖方法有：
1
采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器
2
鑒別短路電流和勵磁涌流的波形
3
利用二次諧波制動，制動比一般為
15%～20%
4
采用利用波形對稱原理的差動繼電器
勵磁涌流是一次系統在穩態和衰減直流分量疊加磁鏈的激勵下，作用于非線性勵磁特性的電流輸出。
在保護的數字信號處理中，將衰減的直流分量在時間上截斷并進行了周期延拓，導致產生成了離散的幅度譜，混疊到了原來的幅度譜中，影響了二次諧波分量的大小，給二次諧波制動原理的差動保護帶來了困難。
接入速飽和電流互感器阻止勵磁涌流傳遞到差動繼電器中，當勵磁涌流進入差動回路時，由于速飽和電流互感器的鐵芯具有極易飽和的特性，其中很大的非周期分量使速飽和電流互感器的鐵芯迅速嚴重飽和，勵磁阻抗銳減，使得勵磁涌流中幾乎全部非周期分量及部分周期分量電流從速飽和電流互感器的一次側繞組通過，變換到二次側繞組的電流就很小，差動保護就不會動作。
只要合理調節速飽和電流互感器一二次側繞組匝數，就可以更好的消除勵磁涌流對差動保護的影響。
勵磁涌流在變壓器保護整定計算及實踐中有很深遠的意義，本文只淺顯的談了其特征、衰減計算及防范方法，還有很多方面沒有涉及。
隨著電力系統的發展，大容量變壓器的適用使用，微機保護被越來越多應用，其技術日趨成熟，對勵磁涌流判別及防范方法也更加完善，因勵磁涌流引起的誤動必將很大減少。
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