大型电力变压器在检测试验和在线运行分闸之后，由于铁磁性材料的磁滞特性，铁心中会残留一定的剩余磁通。变压器空载合闸时，剩磁的存在会加速铁心半周饱和，在一定电源电压作用下，可产生幅值相当于6~8倍额定电流的励磁涌流。励磁涌流容易导致继电保护误动作、电网电压下降、变压器绕组应力增大与损坏敏感电力电子器件等不良影响，危及公共电网的安全运行。

选相合闸技术通过控制断路器的合闸时间（即合闸时系统电压的初相角），在铁心中的预感应磁通与剩磁相等时投入变压器，可避免铁心饱和，从而有效地抑制励磁涌流。该技术比基于合闸电阻与并联电容器的限制涌流措施更可靠、更经济。但这要求空载合闸前准确地预估铁心内剩磁的大小及方向，因此剩磁的准确测量对大型电力变压器保护具有重要参考意义。

近年来，国内外学者相继提出了一些剩磁的测量方法，但是相关学者的研究存在测量结果准确性低、实际应用误差大等问题。

针对现有研究存在的问题，省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室（河北工业大学）、河北省电磁场与电器可靠性重点实验室的研究人员从电力变压器铁心剩磁产生机理出发，依据铁心材料电磁暂态特性建立可测量参数与剩磁之间的关系，提出了一种基于暂态电流差极值特征的剩磁测量方法。

他们首先依据变压器等效电路模型，推导得到暂态电流差极值与剩磁之间的关系；然后以不同剩磁下铁心材料的磁特性曲线为基础，利用有限元软件对待测变压器铁心进行建模和计算，通过仿真分析确定相关测试激励的参数，并依据计算结果拟合得到剩磁与暂态电流差极值参数之间的经验公式；最后搭建方形铁心的实验测量平台，验证提出测量方法的可行性。

图1 实验测量平台

研究人员的测量结果表明通过暂态电流差极值能够定量检测铁心内剩余磁通密度，且测量精度较高。该剩磁测量方法具有以下几点优势：1）选取直流电压小信号作为测试激励，便于在实际现场中获得；2）测量过程前后，测试激励对铁心内剩磁影响较小同时不对变压器做任何要求；3）避免了铁心磁黏性现象导致的误差干扰，有利于提高剩磁测量精度；4）测量波形局限在较低的频带，对测量设备要求不高，便于应用推广。

他们表示，在后续工作中，将对不同类型的变压器铁心结构进行研究分析，并依据本课题的研究结论提高选相合闸技术准确度和退磁方式的改进，削弱励磁涌流的影响。

本文编自2022年第5期《电工技术学报》，论文标题为“基于暂态电流差极值的电力变压器剩磁测量方法”。论文第一作者为任于展，1997年生，硕士研究生，研究方向为工程电磁场与磁技术。通讯作者为汪友华，1964年生，教授，博士生导师，研究方向为工程电磁场与磁技术、磁材料特性的建模与测量、电磁冶金与全局优化设计。本课题得到了国家自然科学基金资助项目的支持。