励磁涌流（Inrush Current）是电力变压器在空载合闸（通电瞬间）或外部故障电压恢复时，产生的一种瞬时性、高幅值的冲击电流。其峰值可达变压器额定电流的6~8倍甚至更高，但持续时间极短（一般0.1~1秒）。它并非故障电流，却是变压器继电保护需重点识别的特殊现象。
产生原因：铁芯磁饱和与电磁感应定律
1. 电压突变激发磁通突变
变压器合闸瞬间，系统电压从0突增至额定电压 Umsin(ωt+α)
根据法拉第定律：u=dΦ/dt → Φ=Γ udt
磁通Φ需从初始值过渡到稳态磁通Φmsin（wt+α-90°）
2.剩磁与电压相角的叠加效应
- 若合闸时电压过零点（α=90°）,稳态磁通为最大值 Φm。
- 铁芯剩磁Φr方向若与稳态磁通相同，总磁通可达Φ总=Φm+Φr,
远超饱和磁通Φsat（典型值1.15~1.4倍Φm）。
3.磁饱和导致励磁阻抗骤降
铁芯饱和后，磁导率μ→0，励磁电感Lm（正比于μ）急剧减小，根据：L涌流=U/jwLm（Lm⬇ →I⬆⬆）
电流瞬间激增，形成涌流。
核心特征：不对称性与谐波含量
1.波形不对称：偏向时间轴一侧，含显著直流分量（衰减时间约0.1~10秒）。
2.高谐波含量：以2次谐波为主（占比15%~60%），3次谐波次之，是区别于故障电流的关键特征。
3.间断角：每周波存在电流接近0的“死区”（因铁芯退出饱和导致电流短暂归零）。
影响与风险
1. 继电保护误动
差动保护可能因高幅值涌流误判为“内部短路”。
解决方案：
✅采用2次谐波制动（当2次谐波占比＞15%~20%时闭锁保护）
✅ 识别波形间断角（＞60°~65°判定为涌流）
✅ 使用模糊逻辑或人工智能算法提升识别精度
2. 机械应力冲击
电动力FαI²可能损伤绕组绝缘固定结构。
3.电能质量扰动
引发暂态电压跌落，影响敏感设备（如精密仪器，变频器）。
抑制措施
1.选相合闸技术
在电压峰值（α=0°）时合闸，使磁通从0开始增长，避免叠加剩磁。
2.预充磁
先通直流抵消剩磁，再合交流电源（适用于重要变压器）。
3.串联电阻合闸
合闸瞬间串入限流电阻，0.5~1秒后短路切除（增加成本，降低可性）。
4.磁通可控断路器
实时计算剩磁方向，动态调整合闸相位（高端技术，逐步应用）。
实际案例
某220kV变电站主变合闸时引发差动保护误动：
- 现象：保护装置显示A相差流达12kA（额定电流1.2kA）。
- 分析：录波显示涌流2次谐波占比18%，含40%直流分量，确认为励磁涌流。
- 改进：调整保护2次谐波制动比至18%，后续合闸未误动。
关键结论
1. 励磁涌流是铁芯暂态饱和的物理现象，非设备故障。
2. 2次谐波和间断角是识别涌流的黄金特征。
3. 现代继电保护已能可靠区分涌流与故障，但极端工况（如剩磁＞80%Φm）仍需警惕。
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