電力變壓器空載合閘時，會因鐵心的飽和出現(xiàn)勵磁涌流，其勵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，空載合閘勵磁涌流將變得更大，空載合閘勵磁涌流對系統(tǒng)運行、設(shè)備安全和保護動作都會產(chǎn)生一定的影響，甚至?xí)a(chǎn)生嚴重的后果。

　　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刻。只要合閘時刻，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磁涌流。

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

　　為了使變壓器鐵心剩磁的預(yù)估達到工程實用性，可以將變壓器鐵心剩磁與變壓器分閘時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，可就變壓器進行空投試驗，或依據(jù)變壓器的空載合閘運行，記錄不同的分閘時刻電流幅值和相角，測量不同分閘時刻電流幅值和相角下的變壓器鐵心剩磁。

　　隨著記錄和測量數(shù)據(jù)的豐富和完善，變壓器分閘時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WB-1）進行測量，但因測量的復(fù)雜性，很難在變壓器運行現(xiàn)場測量。但實際工程中，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)檢測到的電壓電流數(shù)據(jù)，尋找變壓器的鐵心飽和時刻，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近似為變壓器的勵磁電感；i為勵磁電流。

　　考慮到變壓器空載合閘時刻的變壓器勵磁電在變壓器鐵心飽和前，可得勵磁磁通為剩磁‘（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)的總磁通會偏向時間軸一側(cè)，即一側(cè)的變壓器磁通會增加很大。當變壓器磁通增加到使變壓器鐵心飽和時，變壓器將出現(xiàn)勵磁涌流。

　　2變壓器鐵心剩磁的估計2.1剩磁初值估計在變壓器鐵心出現(xiàn)飽和的時刻，變壓器磁通可稱為變壓器飽和磁通，并可表示為對于一個鐵心材料和結(jié)構(gòu)確定的變壓器，當鐵心未飽和時，可將R和L認為常數(shù)；當鐵心出現(xiàn)飽和時，可將飽和磁通‘近似認作為一個定值。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為變壓器的負載損耗，kW.PkU2N由于電流有效值小，故合閘時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，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；鐵心磁路飽和時間ts0.00554s.由于該實驗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行計算所以有代入以上已知參數(shù)，計算得本次合閘前鐵心內(nèi)3.2剩磁-分閘角模型60組鐵心磁路達到飽和的實驗波形數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析計算后得出在不同分閘角時的鐵心剩磁。本次動模實驗總共錄制了上百組波形數(shù)據(jù)。實驗中有少部分數(shù)據(jù)對應(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)這部分數(shù)據(jù)不能計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不同分閘角時的鐵心剩磁估量值序號-分閘參數(shù)/（。）計算剩磁/Wb序號-分閘參數(shù)/（。）計算剩磁/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分閘前電流幅值對剩磁的影響根據(jù)可知，在同一分閘角時若電流大小不同、斷電瞬間變壓器鐵心所在的磁滯回線不同，同一分閘角斷電時鐵心內(nèi)的剩磁是不一樣的。

　　實驗時還分別對5個電流峰值下的多次實驗錄波，并選擇分閘電壓相角為40.、70°和150°附近的波形數(shù)據(jù)進行分析，得到分閘點對應(yīng)的鐵心剩磁，計算結(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，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的方法。

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

　　通過實驗室物理模型，就變壓器空載合閘進行了大量的實驗，對變壓器鐵心剩磁給予了估計?；谧儔浩麒F心剩磁估計的結(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。實驗數(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)。