为什么当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时会产生很大的励磁电流/涌流？

Question

RT，励磁电流是用来交换能量用的吧？

Answer 1

空载投入时的励磁涌流现象是必然的，这是与铁芯中磁场的建立过程联系在一起的。铁芯中的磁通可分为两个分量，一个是非周期分量，另一个是周期分量。磁通在过渡过程中的变化情况与合闸瞬间电源电压的初相角有关。不过，励磁涌流维持的时间较短，对变压器本身不会有什么危害，但是也有可能引起变压器原边保护误动作，因此，保护装置在整定时要躲开合闸时的励磁涌流。在大型变压器中，为了加速励磁涌流的衰减，一般情况下合闸时在原绕组回路中加入一个附加电阻，合闸后再将这个电阻切除。

Answer 2

关于电力变压器在空载投入电网时出现的相当大的励磁涌流，是由于铁芯磁通的饱和及铁芯材料的非线性特征，您问，为什么会引起铁芯磁通的饱和，我做一下解释：

该励磁涌流最大可达变压器额定电流的5～10倍，但是经过0.5～1秒后即减到额定电流的0.25～0.5倍，对变压器本身不致造成什么危害，但可能引起继电保护误动作，对较小的变压器可用多次合闸的办法，对大容量的则要采取专门的措施。

空载合闸的过程主要表现为主磁通的过渡过程。最严重的情形发生在合闸时的一次电压瞬时值为零，设它为正弦变化。由于主磁通的稳态分量是落后于它90°的，为负的最大值。为了保障合闸时主磁通的瞬时值为零（磁场能量不能突变），主磁通的自由分量就得为稳态分量的正的最大值，达到两个分量的合成为零。
在经过交流电的半个周期时，稳态分量达到正的最大值，而自由分量没有什么衰减，此时两个分量的合成就近似为稳态分量最大值的2倍，也就是通常所说的主磁通最大值的2倍，因而磁通密度最大值也达到2倍，这显然是铁芯磁通的高度饱和了，它需要的激磁电流（即合闸时的空载电流）就非常之大了（铁磁材料的B—H曲线，即磁滞回线，是非线性与饱和的）。