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一起励磁涌流导致主变差动保护动作的分析摘要：某220kV变电站的主变启动过程励磁涌流导致主变差动保护动作跳开主变220kV开关的情况，下面对动作原因进行分析并提出整改措施。
关键字：励磁涌流；主变差动；动作分析1 动作前主变状态220kV主变中、低压侧开关冷备用，高压侧开关201热备用，主变两套保护均投入。
（A、B套保护录波图形完全相同，差流标度 1.18Ie/格）以上图中可以看出，冲击过程中，主变保护CT中流过的电流波形呈明显的励磁涌流的形态。
差流峰值接近5A/2Ie（变比600/5，Ie=2.6A），超过了差动启动值0.6Ie。
在主变的合闸涌流中，通常含有较多的谐波分量，这是合闸涌流区别于负荷电流及故障电流的重要特征。
保护装置的励磁涌流判据采用的是分相谐波制动原理（其中二次谐波制动系数为15％，三次谐波制动系数为20％），即当保护计算出某相电流的谐波分量超出制动系数时则闭锁该相本身的差动出口。
由于微机保护动作速度很快，可达到20～40ms，因此当主变合闸涌流前几个周波的数值达到差动门槛值，且谐波分量小于谐波制动系数时，就会造成比率差动保护的出口跳闸。
从上述分析中基本可以判定，由于主变冲击前留有剩磁，且在合闸时合闸角度不太理想（这是无法控制的），导致合闸涌流较大，达到了主变保护差动的动作值，又由于谐波分量低于制动系数，造成主变差动保护出口，跳开201开关。
4 处理经过虽经分析基本可以判定是合闸涌流造成保护动作，仍然对一次设备进行了检查，查无异常后，又用主变低压侧开关301对主变进行一次空充，冲击正常，证明一次设备没有问题。
随后，再次用201开关空充主变，冲击正常。
第二次冲击时合闸涌流明显减小，主变差动保护虽然启动但没有动作出口。
5 事后对动作原因的定量分析事后，在保护厂家技术人员的配合下，调出保护装置内部的波形数据，对其进行了定量分析。
从录波波形可以看出，本次保护动作是因为A相差电流的二次谐波含量小于整定值所造成的。
励磁涌流造成变压器差动保护误动作的情况分析【摘要】变压器是电力系统中的核心部件，也是输变电的核心环节，对电力系统的安全性和可靠性有很大的影响。
变压器的主要防护措施是具有激磁涌流的差动保护，但因其具有非线性特点，加之目前电力系统中直流与分布式电源均以功率电子器件为主，因而其失效后的EEM瞬时变得更加复杂，而且通过励磁涌流的判别准则所产生的错误行为，从而给电力系统的安全性和可靠性带来很大的影响关键词：变压器；励磁涌流；差动保护；故障0.引言长期以来，电力系统中主要采用的是电流差动保护。
差动保护电路中，由于励磁涌流的出现，会使其产生跳闸，从而影响到其正常工作。
因此，快速、准确地辨识出变压器的内部跳闸及励磁涌流是目前电力系统中的一个重要课题。
当前，针对励磁涌流及其内部失效的辨识，一般采用二次谐波制动原理，间断角原理，波形相关性分析，波形拟合法，小波形分析等。
二次调频制动器是目前使用最多的一种。
然而，实际操作中，二次谐振也会出现故障，这是因为某些因素造成的。
本文通过实例说明了一次变压器在空载状态下发生的励磁涌流引起的故障。
1.差动保护原理（1）二次谐波原理差动保护：目前比较完善的突入阻断原理已被广泛地用于常规的保护与微型计算机的防护。
采用或门闭锁逻辑，任何相位的2阶谐波含量大于15％以阻断三相差动，因此空投的可靠性更高。
其不足之处在于，当空气中出现故障时，因冲击电流的作用，会造成防护工作的延误。
比如，如果采用空投法进行单相接地，则无功相位差的二次谐波会较多，因而会造成保护的输出延时。
然而，二次谐波成分受多种因素的制约，例如：剩磁大小，等效阻抗，初始闭合角度、芯体及芯体的构造等。
若二次谐波含量Ida2/Idal≥K（K为谐波制动系数，一般取0.15-2），则该差动保护就会失效。
（2）波形对称原理差动保护：当发生故障时，差动电流基本为工频正弦波，而励磁涌流的谐波成分较大，造成波形畸变、间断和非对称。
采用锁相电路，相位基准的电流只会抑制相位的变化。
浅谈励磁涌流引起变压器差动保护误动随着居民生活水平和工业水平的不断提高，用电需求日愈增加，与此同时对电网的稳定性和安全性要求也在不断提高。
变压器是当前电力系统中的重要组成部分，其会对电网的安全稳定运行产生重要影响。
在当前的电力系统中，为了保证变压器的正常工作，一般都会配置灵敏度较高的差动保护作为变压器的主保护。
该差动保护装置能够在区内短路故障快速动作，保证电网及变压器的安全。
1 变压器产生励磁涌流的原因与特点1.1 变压器产生励磁涌流的原因分析通常而言在空载变压器刚接通电源时，在电源一侧的绕组上产生一个较大的电流，该电流的值一般会高出额定电流的5～7倍，在电力行业中通常都将该电流称为“励磁涌流”。
变压器励磁支路的磁化曲线具有明显的非线性特征是变压器产生励磁涌流的主要原因。
在空载情况下对变压器进行合闸操作时，由于铁芯中原有的磁通与变压器工作电压产生的磁通的方向一致，通过铁芯的总磁通量会远远大于铁芯的饱和磁通，即通过铁芯中的磁通量会在合闸瞬间产生巨大的突变，由于励磁电流的大小与磁通量的变化率成正比，所以在变压器的合闸瞬间会产生巨大的励磁电流。
倘若变压器差动保护装置不能够有效地识别该励磁涌流，而误将其视为短路电流，就会导致变压器差动保护的误动。
1.2 励磁涌流的主要特点变压器的励磁电流与短路电流极其相似，二者的值都较大，但是与短路电流相比，励磁电流还具有如下方面的特点：（1）不具有周期性，因而不利于检测；（2）由于励磁绕组并不是理想的导线，因而随着时间的推移励磁涌流会逐渐变小，从而会使得涌流的波形始终偏于时间轴的一侧；（3）励磁涌流的曲线具有明显的尖峰，该尖峰主要是由励磁涌流中的二次谐波导致的；（4）励磁涌流的曲线存在断角，这是其与短路电流的最大区别。
1.3 判别励磁涌流的主要方式励磁涌流引起变压器差动保护误动的问题由来已久，诸多从事该方面研究工作的人员也一直在寻求这方面的解决方法。
具体而言，当前主要有如下三种判别励磁涌流的方法：（1）二次谐波识别法。
变压器励磁涌流引起线路差动保护误动分析变压器励磁涌流是指当变压器通电时，由于磁路的存在导致瞬态电流增大，这种瞬态电流称为励磁涌流。
励磁涌流一般在变压器通电后的几个周期内逐渐减小并趋于稳定。
然而，励磁涌流的存在可能会引起线路差动保护的误动，从而导致保护装置误动跳闸。
下面对这一问题进行详细分析：首先，励磁涌流引起线路差动保护误动的原因主要有两方面：1.励磁涌流造成的差动电流：当励磁涌流通过变压器的绕组时，会引起电流相位和大小的差别，形成差动电流。
这会导致差动保护动作，误判为线路故障。
2.励磁涌流带来的谐波电流：励磁涌流中常含有很多谐波成分，特别是2次和3次谐波。
这些谐波电流会经过线路的绕组，产生线路差动保护的误判。
其次，线路差动保护误动的分析主要从两个方面入手：1.励磁涌流的大小和减小趋势：首先需要了解励磁涌流的大小及其减小的趋势。
通过实际测量和计算分析，可以确定励磁涌流的大小，以及其在变压器通电后的几个周期内的变化情况。
这样可以为保护装置的调整提供参考依据。
2.励磁涌流引起的差动电流和谐波电流：其次需要计算励磁涌流引起的差动电流以及谐波电流。
可以通过建立励磁涌流的模型，计算励磁涌流对不同线路绕组的影响，得出相应的差动电流和谐波电流。
根据这些计算结果，分析差动保护装置可能的误动情况。
最后，根据上述分析，可以采取一系列措施来减小变压器励磁涌流引起的线路差动保护误动：1.调整保护装置的动作阈值：根据励磁涌流的特点和分析结果，适当调整保护装置的动作阈值，使其能够识别出真正的故障信号，并避免误动。
2.加装滤波器：通过在变压器的绕组或者线路的末端加装滤波器，可以有效地减小励磁涌流带来的谐波成分，从而避免谐波电流对差动保护的干扰。
3.优化变压器的设计：在变压器的设计和制造过程中，可以采取一些措施，如合理设置变压器的磁路和绕组结构，减小励磁涌流的大小和持续时间。
4.增加辅助保护手段：在线路差动保护的基础上，增加其他的辅助保护手段，如零序电流保护、过零保护等，可以提高差动保护的可靠性和准确性。
励磁涌流引起变压器差动保护误动分析及对策
一、变压器差动保护误动原因分析
1、变压器差动保护设置有误。
变压器差动保护的参数和设定不当是
变压器差动保护误动的主要原因，尤其是比较灵敏的变压器差动保护参数
设置有误，更容易出现变压器差动保护误动。
2、漏电流有变动。
比如变压器内部有漏电变化时，会引起变压器差
动保护误动。
3、异常电磁涌流。
异常电磁涌流可以跨晶闸发生，引起变压器内部
瞬间电流的突然变动，从而导致变压器放电，保护装置误动。
4、变压器负载变化。
变压器负载变化引起变压器内部瞬态电流变化，可以引起变压器差动保护误动。
二、针对磁涌流引起变压器差动误动的对策
1、保护装置设置。
应恰当设置变压器差动保护的参数，让变压器保
护合理，既可以快速保护变压器，又可以减少误动，所以变压器差动保护
设置应当要放在较高的位置。
2、安装过电压保护器。
安装过电压保护器，能有效地消除变压器由
于发生异常电磁涌流时引起的击穿，从而降低瞬间电流，减少变压器误动。
3、安装滤波电容器。
安装滤波电容器，可以缓解变压器产生的异常
电磁涌流，从而降低瞬间电流，减少变压器差动保护误动。
4、采用抗干扰技术。
励磁涌流引起主变差动保护动作原因分析与建议二、保护动作分析1、故障报文2019年05月28日02时29分25秒572毫秒，安庆牵引所2#主变比率差动保护动作。
A相差流=0.82A， C相差流=0.82A，IA二次谐波=0.12A，IC二次谐波=0.12A， IA制动=0.41A，IC制动=0.41A，高压侧IA=0.82A，高压侧高压侧IC=0.82A，低压侧IA=0A。
2、故障录波3、定值情况2#主变差动保护相关定值：主变高压侧流互变比400/1，主变低压侧流互变比1500/1。
4、保护动作核验根据主变差动保护特性曲线：代入计算，得出：A/C相：制动电流0.41A＞0.36A，差动电流0.82A＞（0.41-0.28）*0.4+0.14=0.192A，所以落在差动动作区域内。
根据A、C相差动电流及制动电流情况，且二次谐波含量均小于15%，因此2#主变差动保护正常动作。
三、变压器合闸时出现励磁涌流的原因电压和电流等电气量从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态时，需要一个过度过程，即这些量的变化需要一个时间。
对于变压器空载时，电感电路中的电流不能突变，铁芯中的磁通不能突变，由于铁芯饱和的非线性，饱和时励磁电抗减小，励磁涌流变大，合闸瞬间电压初相角对励磁涌流差生的影响，由于磁通落后电压90度，且电压不断变化，因此相应的铁芯中的磁通也不断变化。
若合闸瞬间交流电压最大，则磁通瞬时值正好为零，因此无过渡过程，铁芯中一开始就建立稳态磁通。
若合闸瞬间交流电压正好为零，则磁通瞬时值正好最大，此时产生的合成磁通正好和电源产生的磁通大小相等、方向相反、瞬间铁芯中的磁通为零合成磁通是直流分量，方向不变而电源产生的磁通是交变的经过半个周期，两个磁通方向相同，此时铁芯中磁通量达到最大值（励磁涌流的峰值出现在合闸后经过半个周期的瞬间），此时铁芯必严重饱和，变压器的励磁电抗大大减小，因而励磁电流的数值大增。
四、励磁涌流波性特征1、含有非周期分量；2、一个工频周期中部分区间的电流接近于零；3、某项电流明显偏于时间轴一侧；4、谐波分析必有二次和偶次谐波。
变压器空投时励磁涌流引起差动保护动作的分析
作者：张建军
来源：《价值工程》2017年第28期
摘要：电力变压器空载投入电网或外部故障切除后电压恢复时，由于变压器铁芯磁通饱和及铁芯材料的非线性特征，会产生相当大的励磁涌流，变压器励磁涌流可达额定电流的2-8倍。
励磁涌流对变压器本身不应造成危害，但在某些情况下能造成电压波动，如不采取相应措施，可能使变压器过电流或差动等继电保护误动作。
近年来，电力系统的大容量变压器不断投产，对变压器保护的可靠性和快速性提出了更高的要求。
本文就如何躲开变压器励磁涌流的影响，提高变压器可靠运行以及改善电力系统的供电质量提出了有效的应对措施。
关键词：电网；变压器；空投；励磁涌流
0引言
当变压器高低压侧都有电源时，为避免变压器充电时因励磁涌流产生较大的电压波动，一般采用离负载较远的高压侧充电，然后低压侧并列的操作方法。
变压器充电时，由于一侧有很大的励磁电流，另一侧无电流，故而使变压器差动保护误动作。
三相变压器充电时，每相电流电压瞬时值不同，故励磁电流亦不会相同。
合闸瞬间电压为零或最小的相，涌流最大。
1励磁涌流特点
①偏向于时间轴一侧，即涌流中含有很大的直流分量；②波形是间断的，且间断角很大，一般大于120°，含有丰富的高次谐波成分，其中以二次谐波分量为主；③由于波形间断，使其在一个周期内正半波与负半波不对称：励磁涌流具有衰减特性，初始可以达到变压器额定电流的2～8倍，衰减得很快。
一般经过0.5-1s后，其值通常不超过0.25～0.5倍的额定电流，对于大容量变压器，其全部衰减时间可能达到几十秒。
2励磁涌流抑制
目前对变压器励磁涌流的抑制方法主要有三种：第一是串联电阻，第二是在变压器低压侧并联电容器，第三是控制三相开关的合闸时间。
其中第一、第二种需要附属设备，第三种由于现场条件的因素操作人员无法控制。
3励磁涌流识别
为了防止变压器差动保护误动作，必须对变压器励磁涌流与内部短路电流进行鉴别，目前运用的有二次谐波制动、高次谐波制动、间断角、波形对称原理等。
而在实际系统运用中多为
谐波制动和波形对称原理。
由于开关合闸三相不同期，可能产生零序励磁涌流。
又由于励磁电流的非线性，故三相的励磁电流之和不能为零，而产生零序涌流。
此外由于电流互感器的非线性，也会在二次回路中，产后零序电流，故在必要时应校验有关零序保护是否会误动作。
4差动保护原理
①二次谐波原理差动保护：一种比较成熟的涌流闭锁原理，在传统保护及微机保护中都有广泛的应用。
采用或门闭锁逻辑，任一相二次谐波含量大于15%即闭锁三相差动，所以空投时的可靠性较高。
不足之处是当空投于故障时，由于涌流的影响保护可能会延迟动作。
如当空投于引线金属性单相接地故障时，非故障相差流的二次谐波含量可能会较大，从而使保护延时出口。
但是，也有很多原因影响二次谐波含量，如：剩磁的大小、等值阻抗、合闸初相角、铁芯材料、铁芯结构等。
若二次谐波含量Ida2/Idal≥K（K为谐波制动系数，一般取0.15-2），闭锁差动保护。
②波形对称原理差动保护：故障时，差流基本上是工频正弦波，而励磁涌流时，有大量的谐波分量存在，波形发生畸变、间断、不对称。
采用分相闭锁逻辑，本相涌流判据只闭锁本相差动。
相对于或门闭锁方式，保护在空投于故障时能瞬时动作。
因为考虑了差流中所有的偶次谐波含量，所以在绝大多数正常空投时，都可以有效地分相闭锁差动保护，并同时保证空投于故障时保护的快速性。
③正常空投时保护的可靠性与空投于故障时保护的快速性之间始终是矛盾的。
采用或门闭锁逻辑，正常空投时保护比较可靠；采用分相闭锁逻辑，可保障空投于故障时保护的快速性。
反过来讲：采用或门闭锁逻辑，空投于故障时保护可能会延迟动作：采用分相闭锁逻辑，正常空投时保护有可能会误动。
目前来说这是比较难以取舍的问题，只是由于发生机率的原因，现场更多地体现为分相闭锁逻辑的装置空投误动的问题。
5励磁涌流引起差动保护动作的分析
湖北黄石220kV四棵变#1主变空投时，波形对称原理差动保护装置CST143动作，二次谐波原理差动保护装置CST141没有动作。
现根据装置动作数据分析如下：
5.1高压侧电流波形：
5.3差动电流数据（北京四方根据棵#1主变空投录波数据上机分析）
具体数据见表1。
5.4数据分析
①差流基波：空投的三相差动电流幅值都大于动作门槛定值：
②二次谐波含量：A、B两相的二次谐波含量在10%左右，小于15%的闭锁门槛定值：C 相的二次谐波含量40%左右，大于15%的闭锁门槛定值，因为二次谐波原理差动保护为或门闭锁、一相满足闭锁条件即闭锁三相差动，所以闭锁了差动保护。
③差流波形对称度：A、B两相的波形对称度刚好大于动作门槛定值，因为波形对称原理差动保护为分相闭锁、本相涌流判据只闭锁本相差动，所以A、B两相差动保护动作出口：C 相的波形对称度小于动作门槛定值，所以闭锁C相差动保护。
6结论
由于CT二次侧的饱和及其他因素的作用，三相差流中仍可能会出现某一相或某两相很对称的波形，此时就很难与故障对称波形进行有效区分，就如本次故障的波形。
当然，很多时候这种对称波形的产生，是由于变压器本体在制造时有毛刺，在空投时产生放电所致；经过放电，毛刺烧掉后，再空投变压器就没问题了，这时保护属于正确动作。
7应对措施
多年来人们对励磁涌流采取的对策是“躲”，但由于励磁涌流形态及特征的多样性，通过数学或物理方法对其特征识别的准确性难以提高，以致在这一领域里励磁涌流已成为历史性难题，并引发变压器的差动保护装置误动，使变压器的投运失败。
针对此种情况，提出应对措施如下：
①变压器在空投时，引起差动保护误动的机率虽然很低，但也有发生，黄石电网25台220kV主变在空投时仅出现过两次差动保护误动，武汉、黄岗、宜昌供电公司也出现过一次差动保护误动的情况，再空投变压器时，全部成功。
为了不影响变压器的正常投运，出现励磁涌流引起差动保护误动情况，通知专业人员到现场进行分析时间的过程影响，运行操作人员必须学会调取故障录波图，并进行波形分析，准确判断是励磁涌流还是故障电流。
图3、图4为典型的故障和励磁涌流波形图。
②如果空投失败，经确认变压器无任何检修工作和送电障碍物情况下，且检查一、二次设备均无故障，并判断是励磁涌流引起，向公司领导和调度部门汇报许可后，可试送一次，若试送失败，必须通知相关专业人员和部门负责人员到现场进行详细分析。
③运行操作部门，应将每次空投变压器时的励磁涌流录波图形和变压器故障时的故障录波图形按站、设备单元以电子文档形式集中、累计保存，以便日后出现变压器空投差动保护误动时进行对照分析。
④出现空投失败后，将录波数据立即发送至公司生产副总、总工程师、主管部门科室、专业人员以便帮助尽快分析结果，采取应对措施。
严禁凭借运行经验，且在无任何判别和分析依据情况下进行第二次空投变压器。
⑤若可能，建议生产厂家对保护装置的录波功能进行版本升级，在录波数据中体现出本装置所采用的励磁涌流闭锁原理数据，如：谐波的含量和波形对称度数据等，便于现场人员能直观分析。
