電力變壓器過勵磁時的主要損耗

黨修占

摘要

為了滿足國內與日俱增的電力能源消耗需求，電力系統開始頻繁使用容量較大的高電壓變壓器，但是這些變壓器所使用的鐵芯材料容易引起過勵磁現象。基于此問題的發展現狀，本文首先分析導致電力變壓器產生過勵磁現象的主要原因，以便在確定容易引發過勵磁現象出現的原因之后，針對性的展開論述電力變壓器過勵磁時產生的主要損耗，以期能夠為關注過勵磁現象的人員提供一些技術層面的借鑒。

【關鍵詞】電力變壓器 過勵磁現象 渦流損耗現象

在變壓器過勵磁的過程中，主磁通會開始不斷的增加，使得鐵芯進一步變得趨于飽和，在這種情況下漏磁通會不受控制的飛速增加。與此同時，若是漏磁通開始從鐵芯或者結構件的表面經過，那么就會伴隨而產生的巨大的渦流損耗，這種渦流損耗情況會導致溫升持續升高，等到數值升高到一定程度時，變壓器的絕緣性能就很可能會遭到破壞，嚴重影響到變壓器設備的使用性能，因此要注意到勵磁損耗現象。

1 淺談電力變壓器產生過勵磁現象原因

1.1 電力變壓器開關設置錯誤

現如今電力系統所采用的電力變壓器，主要由飽和點磁通密度已經超出了1.9T的冷軋硅鋼片材質組成，一般情況下并不會產生過勵磁的現象，但是在實際的運行過程中總是會受到各種因素的影響。像是在進行變壓器維護檢修的時候，通常需要將變壓器的分接開關調到最小，但若是在檢修之后忘記重新調整開關，在合閘之后就容易出現分接電壓的最小值低于電網預設電壓的情況，導致電力變壓器產生過勵磁現象。

1.2 從電網切除變壓器點電源

一般來說升壓變壓器在電網上的運行情況都比較穩定，基本上不存在容易產生過勵磁現象的誘發因素。但是不容忽視的一點是，如果工作人員選擇在電網上直接切斷升壓變壓器，就有可能直接導致過勵磁現象的產生，而且如果在切斷操作之前勵磁本身保持著非常高的電壓，那么在切斷的過程中就會導致U/f值的迅速增加，甚至到達120%-135%這一區間，導致變壓器硅鋼片鐵芯的磁通密度大幅超出飽和點，就會增加變壓器產生過勵磁現象的概率。

1.3 電力變壓器額定功率因素

電力系統的正常運行對于電力變壓器在運行時的額定電壓情況具有很高的要求，通常要確保電力變壓器在運行過程中，所產生的額定電壓頻率能夠穩定保持在額定頻率范圍之下。反之而言，若是電力系統電感性負載的電壓數值沒有產生任何變化，并且電力系統的額定頻率持續穩定的高于電力系統頻率的時候，若是電網的頻率有所降低，就會導致電力變壓器鐵芯上的主磁通迅速增加，引發過勵磁現象的發生。再加上電力變壓器鐵芯的冷軋硅鋼片材質，主要是以疊裝的方式安裝，容易導致過勵磁現象出現在接縫處。

2 淺談電力變壓器過勵磁時的主要損耗

2.1 鐵芯中的主磁通引起的損耗

綜合電力系統目前的運行情況來看，所使用的變壓器多數都具有較大的容量，選取的冷軋方向性硅鋼片主要是Z₁₀和Z₁₁兩種。通過觀察這兩種鋼片鐵芯中的主磁通所引起的實際損耗曲線示意圖，大致可以發現這兩種型號鋼片鐵芯的損耗曲線幾乎呈現出相同的走向。這證明了兩種硅鋼片的主磁通在鐵芯上所造成的損耗情況，整體上處于較為均勻的狀態，可以歸納為變壓器鐵芯所產生的每一處損耗的密度值之間具有相等的關系，但是相對來說變壓器所產生的每公斤鐵芯損耗情況會稍微高出硅鋼片所產生的每公斤損耗情況，當過勵磁的倍數達到1.4時，主磁通鐵芯所產生的損耗情況甚至可能達到每公斤8W，基本已經占到了變壓器額定運行值的5.7倍之多。

2.2 在原邊繞組導體電阻的損耗

過勵磁電流經過電力變壓器時，在原邊繞組導體電阻上所產生的損耗，能夠在過勵磁倍數保持為一定數值的時候，與低頻率因素所引起的過勵磁損耗值保持一致。若是運用f=f_x代表勵磁電流，那么能夠引起過勵磁電流的過電壓U=K。

根據過勵磁電流波形圖的走向特征，可以得知，那么在Z₁₀和Z₁₁兩種型號的硅鋼片的磁密值B_x達到1.7T的條件下，過勵磁倍數K₀的數值應該是1.12，這時能夠計算出有效過勵磁電流的公式應該是合漏磁通的分布示意圖，可以運用進行本式的計算。對電壓的不斷升高，在原邊繞組導體電阻產生的損耗會越來越大，在電抗值X達到20%以及過勵磁倍數K取1.4時，能夠計算出I的數值為0.86，即過勵磁的電流已經達到了額定電流數值的0.86倍，一定程度上不會加劇變壓器的升溫程度。

2.3 漏磁通在鐵芯表面渦流損耗

從專業角度來講，因漏磁通因素而導致變壓器鐵芯產生的渦流損耗情況，和主磁通在鐵芯中引起的損耗情況實則大不相同。主磁通主要是順著硅鋼片鐵芯的軸向產生渦流損耗，但是漏磁通卻是以垂直的姿態穿過鐵芯柱體的表面，這就使得漏磁通所產生的渦流損耗普遍集中于疊片的表層。另一方面來說，漏磁通因素所導致的渦流損耗回路電阻數值，要遠遠低于主磁通因素所導致的渦流損耗情況，但是在損耗情況高度集中的前提下，容易導致渦流損耗的密度不斷增加，繼而逐漸升高變壓器設備局部的溫度，最終影響到變壓器的使用性能。

2.4 漏磁通在繞組導線渦流損耗

通過上述分析能夠得知容易導致變壓器產生過勵磁現象的因素較多，而且在過勵磁達到1.4倍階段的時候，過勵磁電流通常會在額定負載電流的0.86倍附近流動，但是通常不會導致變壓器的溫度迅速升高。主磁通因素和漏磁通因素所導致的電力變壓器渦流損耗情況有所不同，在變壓器額定數值穩定的情況下，漏磁通所產生的損耗占到變壓器整體損耗的7倍以內，主磁通則占到5.7倍左右，這也使得漏磁通產生的渦流損耗密度，最高甚至會超出變壓器額定密度值的千倍以上，最終處于3500W/kg左右，這時才會導致電力變壓器的局部區域快速升溫，加劇漏磁通在繞組導線附近產生的渦流損耗程度。

3 結束語

綜上所述，容易引發電力變壓器出現過勵磁現象的原因非常多，并且不同原因所導致的過勵磁損耗現象也是多種多樣，但都無一例外會影響到電力變壓器設備的實際使用性能。若是電力變壓器的鐵芯產生了過勵磁現象，很大程度會進一步加劇變壓器設備在運行時產生的噪音危害，這時雜散的磁通幾乎難以經過主磁路，久而久之容易導致變壓器設備結構件的損耗程度加大，亟待采取技術手段解決。

參考文獻

[1]張勇.電力變壓器保護技術現狀及未來發展趨勢[J].電子測試，2017（12）：95-96.