1.1变压器剩磁的背景及意义

电能作为现代工业发展的动力和日产生活中最常见也最必不可少的能源，在近代以来一直在不断的高速发展。而随着人们对电能需求的逐渐提高，为了提供足够的电力，未来的电网将会朝着更大的容量发展，因而和电网相关的各种电力设备也将朝着更大容量发展。电力变压器作为电能传输过程中不可或缺的组成部分也必将向此方向发展。

而当大型变压器铁芯内存在剩磁时，其不良影响是多样的，在变压器的质量验收阶段，会使得某些代表变压器性能的试验测量数据结果出现很大的偏差，甚至会得出错误试验结果和结论，例如铁芯剩磁会使得空载损耗增加，空载电流的试验数据增大，声级噪音水平增大，因此铁芯剩磁现象会影响对变压器本身的质量和性能的准确评估。

铁磁材料作为电力变压器、电机和互感器等电气设备中铁也的重要组成部分，在电能传输、转换中起到重要的作用，直接影响着电气设备的性能和可靠性。因而，铁磁材料的特性研究、准确测量对电磁装置的设计、铁芯损耗、可靠性研究及提高效率尤为必要。目前，电工磁材料在工程上的模拟与计算己经成为电工领域的前沿和热点问题，并具有重要的科学意义和工程价值。

变压器在其合闸投入运行再分间切出的过程中，由于铁磁材料的磁滞特性，在铁芯中会残留一定的磁通，该残留磁通为铁芯的剩磁。此外，电力变压器进行各种试验等操作后也会在铁芯中残留剩磁。而变压器的空载合闸在电力系统运行中属于常见的操作方式，由于铁芯剰磁及合闸偏磁的共同作用，使铁芯内半周饱和，进而导致励磁涌流的产生，涌流幅值可达到变压器稳态运行电流的６－８倍甚至更多励磁涌流的出现，会对电力变压器的继电保护装置及其他设备造成诸多不利的影响；

（１）不对称的励磁涌流，在铁芯、绕组和金属构件中増加损耗产生热量，増加了电力变压器的无功消耗，同时磁路的高度饱和使漏磁场升高，导致油箱的局部过热，严重时使电力变压器油分解，影响变压器的寿命甚至对其造成永久性损害，变压器差动保护整定中通常将变压器空载运行时的励磁电流记为稳定不平衡电流，但该励磁电流较小，其仅占额定电流的化３５％-１０％左右，当变压器空载合间或外部恢复供电瞬间，可能产生幅值很大、持续时间较长的励磁涌流，使得差动保护误以为发生了短路故障而跳闸，导致变压器无法并网，或者并网后短时间内就造成变压器损坏，给电厂、电网和用户均带来较大的直接和间接的影响。此外，考虑到变压器的主保护中往往包含轻重瓦斯保护，当励磁涌流较大时，引起线圈和变压器本体振动，进而导致变压器内部的油液面增大，触发瓦斯保护。电力变压器误操作次数的不断增加严重影响着电网安全，引起大型变压器的损坏和电网停电，进一步造成经济损失。

（2）励磁涌流中不仅包含基波分量，也含有大量的谐波分量，其中二次谐波最为明显，这也是区别于短路电流的主要标志。谐波的出现，使电力变压器成为电网中的谐波源，会使变压器本体杂散损耗増加，并对电网电能质量造成严重的污染。同时，由于目前直流输电技术的发展，电网中电力电子元件大量增加，高次谐波的出现对敏感元件会产生较强的破坏作用。

（3）较大的励磁涌流导致电网电压骤降或引起过电压的出现，影响其他电站的正常工作。其中，当某电站产生励磁涌流，其他相邻电站中的变压器产生和应涌流并进而导致误跳闸，造成大面积停电。

正是剩磁的存在，使变压器等电磁装置空载合闸时铁芯半周饱和，导致励磁涌流过高，影响着电网的安全和稳定运行。针对剩磁的测量、计算、预测和抑制变得十分必要，因而具有重要的理论意义与实用价值。

1.2国内外研究现状