文章根據電力變壓器鐵芯材料硅鋼片的特點(diǎn)，首先對過(guò)勵磁的概念進(jìn)行了定義，然后對電力變壓器產(chǎn)生過(guò)勵磁的原因進(jìn)行了比較深入細致的分析，后對過(guò)勵磁對變壓器產(chǎn)生的影響及危害、避免過(guò)勵磁的方法等分別進(jìn)行了闡述。  
1概述  
為了提高電力變壓器鐵芯的導磁性能，減小磁滯損耗和渦流損耗，變壓器的鐵芯大多采用厚度為0.35mm、表面涂有絕緣漆的硅鋼片作為鐵芯導磁材料。由于在磁通密度及頻率相同的情況下，冷軋硅鋼片比熱軋硅鋼片的單位損耗低，故電力變壓器的設計采用冷軋晶粒取向硅鋼片。并且由于硅鋼片有磁飽和現象，如果變壓器選用磁通密度太高，空載電流和空載損耗就會(huì )很大，因此磁通密度要選在飽和點(diǎn)以下，一般為1.6～1.7T，再根據磁導率和鐵芯截面，確定了不飽和的每伏匝數。只有按這個(gè)參數設計制造的變壓器才不容易出現磁飽和現象，使電能通過(guò)磁路順利地傳遞給二次繞組，轉換成為改變電壓的能量輸出。  
根據變壓器的4.44公式U≈E1=4.44f×N1×Φm得知，當變壓器在電網(wǎng)電壓升高或頻率下降時(shí)，就會(huì )使U/f比值增大，都將造成變壓器工作時(shí)主磁通Φm的增加。而變壓器的鐵芯橫截面積一旦設計制成，就已經(jīng)確定，可以認為是不變的。根據公式Φm=Bm×S，則磁通密度將會(huì )增加，當超過(guò)鐵芯的冷軋硅鋼片飽和點(diǎn)，磁通密度為1.9T或更高些進(jìn)入飽和區時(shí)，稱(chēng)為變壓器過(guò)勵磁。如當勵磁電壓為額定電壓的130%～140%時(shí)，過(guò)勵磁較嚴重，如果持續時(shí)間較長(cháng)，硅鋼片單位損耗按指數上升，鐵芯溫度上升會(huì )使變壓器逐漸老化而損壞。  
2產(chǎn)生過(guò)勵磁現象的原因  
通常認為，接到電網(wǎng)上的電力變壓器產(chǎn)生過(guò)勵磁現象并不那么容易，因為電力變壓器的磁通密度，在初設計時(shí)選取1.6～1.7T，而制造變壓器鐵芯的冷軋硅鋼片，其飽和點(diǎn)磁通密度為1.9T以上，該值完避免變壓器額定電壓和額定頻率造成的偏差。但是，實(shí)際情況并非如此，下面介紹一下常見(jiàn)的幾種過(guò)勵磁現象在電力變壓器中到底是怎么出現的。  
（1）電力變壓器分接開(kāi)關(guān)連接或調整不正確。當電力變壓器進(jìn)行檢修，退出運行狀態(tài)時(shí)，分接開(kāi)關(guān)放在小位置。檢修后沒(méi)有重新調整，然后就進(jìn)行合閘，這時(shí)電網(wǎng)電壓將大于小分接電壓，這樣就很可能使電力變壓器發(fā)生過(guò)勵磁。  
（2）電力變壓器從空載到投入負載運行，在合閘的瞬間可能產(chǎn)生過(guò)勵磁。如果在電力變壓器鐵芯中有一定的剩磁通，且在外加電壓剛好過(guò)零時(shí)合閘，則此時(shí)過(guò)勵磁為嚴重，是不利的空載合閘時(shí)刻。  
（3）升壓變壓器從電網(wǎng)上切除電源時(shí)，也會(huì )發(fā)生過(guò)勵磁現象。當升壓變壓器在電網(wǎng)上正常運行時(shí)，電力系統的電壓比較穩定，產(chǎn)生過(guò)勵磁的可能性很小。但如果升壓變壓器要從電網(wǎng)上切斷時(shí)，其過(guò)勵磁就有可能發(fā)生。如果切斷時(shí)勵磁電壓很高，則U/f值增加，有可能達120%～135%以上，這樣，鐵芯磁通密度大大超過(guò)飽和點(diǎn)。  
（4）電力變壓器運行時(shí)額定電壓的頻率低于額定頻率。當電力系統的頻率低于額定頻率，而電感性負載的電壓不變時(shí)，電網(wǎng)頻率的降低會(huì )引起電力變壓器鐵芯中磁通的增加，因而就會(huì )產(chǎn)生過(guò)勵磁。  
（5）鐵芯結構方面的因素。目前電力變壓器的鐵芯大都采用冷軋硅鋼片，作為鐵芯材料。鐵芯結構采用全斜45°接縫的疊裝方式，接縫分兩處錯開(kāi)，并有一定搭接的距離。雖然在搭接處的截面增加不少，但有效厚度卻變小了一些，所以接縫處的實(shí)際截面減少了，因此在接縫處會(huì )產(chǎn)生過(guò)勵磁，磁通密度會(huì )飽和。  
（6）系統因事故解列后，部分系統的甩負荷引起過(guò)電壓，也可能引起電力變壓器過(guò)勵磁。  
（7）三相三柱式心式鐵芯結構，Y，yn0聯(lián)結組別的電力變壓器，由于負載不平衡，往往會(huì )引起中性點(diǎn)電壓的漂移，此時(shí)變壓器的鐵芯中也會(huì )產(chǎn)生過(guò)勵磁。  
另外，還有如鐵磁諧振過(guò)電壓以及長(cháng)線(xiàn)路末端帶空載變壓器等，也可能產(chǎn)生較高的過(guò)電壓引起變壓器過(guò)勵磁。  
3過(guò)勵磁對變壓器的影響  
從以上分析的幾個(gè)方面來(lái)看，電力變壓器出現過(guò)勵磁的情況比較多，如果電力變壓器的鐵芯出現過(guò)勵磁，到底會(huì )對電力變壓器產(chǎn)生哪些影響呢？  
主要體現在以下五方面：  
（1）變壓器的空載電流的高次諧波增加。  
（2）變壓器的噪音明顯增大。  
（3）過(guò)勵磁時(shí)勵磁涌流會(huì )遠遠大于空載電流產(chǎn)生較強的機械力。  
（4）雜散磁通不經(jīng)過(guò)主磁路，會(huì )引起變壓器結構件中的附加損耗。  
（5）變壓器的空載損耗增大，鐵芯的溫升會(huì )增加。由此看來(lái)，如果電力變壓器不具有承受過(guò)勵磁的能力，會(huì )影響變壓器的正常安全運行。因此在IEC76-1標準上對電力變壓器過(guò)勵磁能力有規定：在設計時(shí)要求考慮，電力變壓器在運行中要保證一定的過(guò)勵磁水平，具有一定的過(guò)勵磁能力。  
如果電力變壓器在設計的飽和磁通密度值以上運行時(shí)，就會(huì )有大量的雜散磁通，不經(jīng)過(guò)主磁路，使繞組和夾件、油箱等金屬件的溫度達到120℃以上，使其相鄰的絕緣部件產(chǎn)生碳化，甚至燒壞。鐵芯過(guò)熱程度和變壓器的設計磁通密度關(guān)系很大，當變壓器的過(guò)勵磁超過(guò)設計磁通密度的120%時(shí)，運行時(shí)間不允許超過(guò)2分鐘。對于電力變壓器，損壞是累積的，如反復多次，并伴隨著(zhù)局部過(guò)熱，絕緣部件壽命縮短，終會(huì )燒壞變壓器，然而偶爾1～2次過(guò)勵磁盡管較為嚴重，也不至于燒毀變壓器。  
如果變壓器運行電壓超過(guò)額定電壓的10%時(shí)，就會(huì )使變壓器鐵芯飽和，而因飽和產(chǎn)生的漏磁將使變壓器鐵損增大，造成鐵芯溫度升高；同時(shí)還會(huì )使漏磁通增強，使靠近鐵芯的繞組導線(xiàn)、油箱壁及其他金屬構件產(chǎn)生渦流損耗，使變壓器過(guò)熱，絕緣老化，影響變壓器壽命，嚴重時(shí)造成局部變形和損傷周?chē)慕^緣介質(zhì)，嚴重時(shí)甚至燒毀變壓器。  
4變壓器避免過(guò)勵磁的方法  
為了使電力變壓器不出現過(guò)勵磁或縮短過(guò)勵磁時(shí)間，應采用以下三種方法來(lái)避免變壓器產(chǎn)生過(guò)勵磁：  
（1）電力變壓器運行中應裝設過(guò)勵磁保護裝置。如大型電力變壓器，額定工作磁通密度BN=1.7～1.8T，飽和工作磁通密度BS=1.9～2.0T，兩者相差不大。當U/f比值增加時(shí)，工作磁通密度B增加，使變壓器勵磁電流增加，特別是在鐵芯飽和之后，勵磁電流要急劇增大，造成變壓器過(guò)勵磁，所以大型電力變壓器應裝設過(guò)勵磁保護。應根據變壓器特性曲線(xiàn)，設置整定值，一旦發(fā)生過(guò)勵磁，使其發(fā)出預警信號而切除變壓器。  
（2）設計應根據變壓器運行特性來(lái)考慮。如果電力變壓器允許過(guò)勵磁超過(guò)設計磁通密度的105%而長(cháng)期運行，則設計磁通密度應略微有降低，制造成本相應提高，因此設計磁通密度的選擇取決于變壓器的種類(lèi)。電網(wǎng)中變電所內電力變壓器可以按5%的過(guò)勵磁來(lái)考慮即可，大部分廠(chǎng)家設計這類(lèi)電力變壓器時(shí)磁通密度取1.8T的也較為普遍，但設計升壓變壓器要根據本身的特性來(lái)考慮，并對鐵芯進(jìn)行溫升計算，以避免變壓器不必要的燒壞。  
（3）當如果電力變壓器產(chǎn)生過(guò)勵磁的原因是由于額定電壓的頻率低于額定頻率時(shí)，可以用甩開(kāi)負載的方法來(lái)解決。如果當變壓器運行時(shí)頻率下降3%時(shí)可以甩掉負載20%。