励磁涌流（Inrush Current），是电力变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复瞬间，在变压器一次绕组（通常指高压侧）中产生的一种幅值很大、含有大量非周期分量（直流分量）和高次谐波的暂态电流。

以下是关于励磁涌流的关键点说明：

1. 产生原因：

   • 铁芯磁饱和： 变压器铁芯具有非线性磁化特性（B-H曲线呈饱和特性）。空载合闸时，交流电压从零或很小值开始上升。电压的瞬时值决定了磁通的大小（φ ∝ ∫U dt）。
   • 剩磁影响： 变压器铁芯中通常存在剩磁（铁芯中残留的磁性）。合闸时的电压相位（合闸角）会影响暂态磁通的初始值。如果合闸瞬间电压为零值点，且剩磁的方向与此刻应建立的稳态磁通方向相反，两者叠加的结果可能将铁芯磁通推向深度饱和区。
   • 饱和效应： 当铁芯进入深度饱和状态后，要建立同样的磁通需要极大的励磁电流（因为磁饱和使铁芯的导磁能力急剧下降）。

2. 主要特征：

   • 幅值大： 通常是变压器额定电流的2-8倍，甚至更高（可达额定电流的数十倍）。
   • 含有大直流分量： 这是励磁涌流最显著的特征。电流波形偏向时间轴的一侧（不对称），含有很大的非周期分量（衰减的直流分量）。
   • 高次谐波丰富： 波形严重畸变，含有明显的二次谐波（通常占主导地位，且幅值较大）、三次谐波以及更高的奇次和偶次谐波。衰减后的励磁电流（稳态时）主要含奇次谐波。
   • 持续时间有限： 由于一次绕组存在电阻，其中的直流分量会按指数规律衰减。涌流的幅值会随着直流分量的衰减而迅速下降。对于大中型变压器（>1000kVA），这一过程可持续0.5秒至1秒甚至更长，直至衰减到空载电流（即正常励磁电流）。小型变压器衰减更快。
   • 间断角： 由于直流分量的存在，电流波形存在靠近时间轴的区域（即在一个工频周期内电流为零的时间段），称为“间断角”。

3. 危害：

   • 导致保护误动： 这是最主要的危害。励磁涌流的幅值非常大，可能超过某些电流保护的整定值（如差动保护、过电流保护），如果保护装置无法可靠识别涌流并将其与内部故障电流区分开来，就会造成保护继电器误动作，使新投入的变压器被错误地切除，严重影响供电可靠性。
   • 对断路器提出要求： 涌流可能包含很高的峰值（甚至超过短路电流峰值），对断路器的开断能力（关合电流）提出一定要求。
   • 产生电动力冲击： 大电流产生的电动力可能对变压器绕组产生一定的机械应力冲击。
   • 可能引起系统电压瞬时跌落： 巨大的冲击电流在系统阻抗（特别是电源侧阻抗）上会产生瞬时压降，可能导致系统电压出现短暂的波动或下降。

4. 抑制与防护：

   • 改进保护算法： 现代微机保护广泛应用各种原理来识别涌流和故障电流，以避免误动：
     • 二次谐波制动： 利用励磁涌流中含有显著二次谐波（通常>15%-20%基波幅值）而内部故障电流主要是基波（二次谐波很小）的特点进行制动。这是最常用、最核心的原理。
     • 波形对称/间断角原理： 检测电流波形的间断角大小，涌流的间断角大，内部故障电流（对称）的间断角小或无。
     • 电流波形相关性分析： 比较差动电流与制动电流的波形特征差异。
   • 选择合适的合闸时机/合闸角控制： 理论上如果能在电压峰值时刻（此时需建立的稳态磁通值也最大）合闸，且避开不利的剩磁方向，可以显著降低涌流。但精确控制实际中较难实现。
   • 增加变压器阻抗/串联电阻： 在合闸时暂时串入限流电阻（如预充磁电阻），限制涌流幅值，在变压器充电后再将其旁路。成本较高。
   • 使用高阻抗变压器或改进铁芯设计： 某些特殊设计的变压器能减轻涌流问题，但可能牺牲其他性能或增加成本。

总结来说，励磁涌流是变压器空载合闸不可避免的暂态现象，由铁芯深度饱和引起。其核心特征是含有显著的直流分量和高比例二次谐波。它对电力系统继电保护装置的可靠识别能力构成重大挑战，是导致变压器差动等保护误动的主要原因之一。现代保护装置主要依靠二次谐波制动等原理来有效区分涌流和内部故障电流。