電力變壓器空載合閘時(shí)，會(huì)因鐵心的飽和出現(xiàn)勵(lì)磁涌流，其勵(lì)磁涌流可為變壓器額定電流的若干倍。隨著電力變壓器容量的增加，空載合閘勵(lì)磁涌流將變得更大，空載合閘勵(lì)磁涌流對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行、設(shè)備安全和保護(hù)動(dòng)作都會(huì)產(chǎn)生一定的影響，甚至?xí)a(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

　　目前，已有多種技術(shù)方法用于抑制變壓器的空載合閘勵(lì)磁涌流，如：在變壓器的低壓側(cè)加裝電容器、內(nèi)插電阻和同步關(guān)合技術(shù)等方法。除了同步關(guān)合技術(shù)方法以外，其他方法都增加了設(shè)備投資費(fèi)用和操作的復(fù)雜性。同步關(guān)合技術(shù)的核心是根據(jù)分閘后鐵心中的剩磁確定合閘時(shí)刻。只要合閘時(shí)刻，能避免變壓器鐵心磁通的飽和，就可以有效地抑制變壓器的空載合閘勵(lì)磁涌流。

　　預(yù)估變壓器分閘后鐵心中的剩磁是實(shí)現(xiàn)同步關(guān)合技術(shù)的關(guān)鍵。提到了多種關(guān)于剩磁或磁場(chǎng)的經(jīng)典計(jì)算模型或方法，包括Preisach模型、Product模型、Stoner-Wohlfarth模型。但是以上模型計(jì)算方法都涉及部分不可直接測(cè)量的參數(shù)，故在變壓器鐵心剩磁的具體預(yù)估中實(shí)用性不大。

　　為了使變壓器鐵心剩磁的預(yù)估達(dá)到工程實(shí)用性，可以將變壓器鐵心剩磁與變壓器分閘時(shí)刻的電流幅值和相角關(guān)聯(lián)起來，只要獲取到變壓器分閘時(shí)刻的電流幅值和相角與變壓器鐵心剩磁的關(guān)系特性，則依據(jù)變壓器分閘時(shí)刻的電流幅值和相角就能預(yù)估變壓器的鐵心剩磁。要獲取此關(guān)系特性，可就變壓器進(jìn)行空投試驗(yàn)，或依據(jù)變壓器的空載合閘運(yùn)行，記錄不同的分閘時(shí)刻電流幅值和相角，測(cè)量不同分閘時(shí)刻電流幅值和相角下的變壓器鐵心剩磁。

　　隨著記錄和測(cè)量數(shù)據(jù)的豐富和完善，變壓器分閘時(shí)刻的電流幅值和相角與變壓器鐵心剩磁的關(guān)系特性將更加易于獲取。

　　變壓器分閘后鐵心中的剩磁通?？捎蓪Ｓ袃x器（如磁通計(jì)WB-1）進(jìn)行測(cè)量，但因測(cè)量的復(fù)雜性，很難在變壓器運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。但實(shí)際工程中，在了解變壓器空載合閘角的前提下，利用變壓器空載合閘后在變壓器一次側(cè)檢測(cè)到的電壓電流數(shù)據(jù)，尋找變壓器的鐵心飽和時(shí)刻，就可以估量變壓器分閘后鐵心中的剩磁。

　　1變壓器空載合閘的暫態(tài)過程以單相變壓器為例來分析變壓器空載合閘的暫態(tài)過程。變壓器一次側(cè)的輸入電壓為在變壓器空載合閘時(shí)刻電感，在忽略一次側(cè)繞組的漏感情況下，L近似為變壓器的勵(lì)磁電感；i為勵(lì)磁電流。

　　考慮到變壓器空載合閘時(shí)刻的變壓器勵(lì)磁電在變壓器鐵心飽和前，可得勵(lì)磁磁通為剩磁‘（t）可表示為由于變壓器暫態(tài)磁通分量和鐵心剩磁的作用，在多種合閘情況下變壓器鐵心內(nèi)的總磁通會(huì)偏向時(shí)間軸一側(cè)，即一側(cè)的變壓器磁通會(huì)增加很大。當(dāng)變壓器磁通增加到使變壓器鐵心飽和時(shí)，變壓器將出現(xiàn)勵(lì)磁涌流。

　　2變壓器鐵心剩磁的估計(jì)2.1剩磁初值估計(jì)在變壓器鐵心出現(xiàn)飽和的時(shí)刻，變壓器磁通可稱為變壓器飽和磁通，并可表示為對(duì)于一個(gè)鐵心材料和結(jié)構(gòu)確定的變壓器，當(dāng)鐵心未飽和時(shí)，可將R和L認(rèn)為常數(shù)；當(dāng)鐵心出現(xiàn)飽和時(shí)，可將飽和磁通‘近似認(rèn)作為一個(gè)定值。在變壓器的R和L、飽和磁通’、變壓器空載合閘角a鐵心飽和時(shí)刻ts都已確定的基礎(chǔ)上，依據(jù)式（7）變壓器鐵心的剩磁初值可估計(jì)為=，變壓器繞組電阻為于一次繞組電阻值R；Pk為變壓器的負(fù)載損耗，kW.PkU2N由于電流有效值小，故合閘時(shí)變壓器一次繞組電阻的分壓作用可以忽略，并結(jié)合本變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可取一次繞組電阻值R通過給出方法，得到鐵心磁路飽和前繞組的電感I1.130845H；鐵心磁路飽和時(shí)間ts0.00554s.由于該實(shí)驗(yàn)用變壓器的鐵心是由0.28~0.35mm冷軋取向電工硅鋼片制成的。其鐵心飽和磁通按中間值進(jìn)行計(jì)算所以有代入以上已知參數(shù)，計(jì)算得本次合閘前鐵心內(nèi)3.2剩磁-分閘角模型60組鐵心磁路達(dá)到飽和的實(shí)驗(yàn)波形數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析計(jì)算后得出在不同分閘角時(shí)的鐵心剩磁。本次動(dòng)模實(shí)驗(yàn)總共錄制了上百組波形數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)中有少部分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的鐵心磁路沒有飽和，本文提出的剩磁估算方法可知，根據(jù)這部分?jǐn)?shù)據(jù)不能計(jì)算合閘前鐵心的初始剩磁。

　　剩磁與分閘電壓相角之間的關(guān)系曲線見。

　　表1不同分閘角時(shí)的鐵心剩磁估量值序號(hào)-分閘參數(shù)/（。）計(jì)算剩磁/Wb序號(hào)-分閘參數(shù)/（。）計(jì)算剩磁/Wb電壓相角電流相角電壓相角電流相角電壓相角/（°）剩磁與分閘電壓相角的關(guān)系3.3分閘前電流幅值對(duì)剩磁的影響根據(jù)可知，在同一分閘角時(shí)若電流大小不同、斷電瞬間變壓器鐵心所在的磁滯回線不同，同一分閘角斷電時(shí)鐵心內(nèi)的剩磁是不一樣的。

　　實(shí)驗(yàn)時(shí)還分別對(duì)5個(gè)電流峰值下的多次實(shí)驗(yàn)錄波，并選擇分閘電壓相角為40.、70°和150°附近的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到分閘點(diǎn)對(duì)應(yīng)的鐵心剩磁，計(jì)算結(jié)果見表2.電流幅值與鐵心剩磁的關(guān)系見。

　　表2不同電流幅值下的剩磁估量值電流幅值/A剩磁估算值/Wb電壓相角40.電壓相角70.電壓相角電流峰值與鐵心剩磁關(guān)系可見，在同樣的分閘角時(shí)，若變壓器切除電力系統(tǒng)前繞組電流越大，鐵心內(nèi)的剩磁越大。

　　3.4關(guān)于三相變壓器剩磁估量的討論雖然三相變壓器有多種形式的鐵心結(jié)構(gòu)，但本文提出的剩磁估量方法可用于三相變壓器中的每相剩磁估量。由于三相變壓器分閘前的三相電壓（或三相電流）之間的相角確定（互差120.），可依據(jù)三相變壓器中每相的剩磁估量和分閘前的三相電壓（或三相電流）相角，獲得三相變壓器分閘角與鐵心剩磁的關(guān)系。

　　4結(jié)論本文提出了一種變壓器鐵心剩磁估計(jì)的方法。

　　依據(jù)變壓器空載合閘后在變壓器原邊檢測(cè)到的電壓電流數(shù)據(jù)和空載合閘角，尋找變壓器的鐵心飽和時(shí)刻，該方法可以估計(jì)變壓器分閘后鐵心中的剩磁。

　　通過實(shí)驗(yàn)室物理模型，就變壓器空載合閘進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，對(duì)變壓器鐵心剩磁給予了估計(jì)。基于變壓器鐵心剩磁估計(jì)的結(jié)果，獲取了變壓器分閘角與變壓器鐵心剩磁的關(guān)系特性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明了本方法的合理性，獲取的變壓器變壓器分閘角與變壓器鐵心剩磁的關(guān)系特性可以為制定合閘策略提供依據(jù)。