浅析电力变压器励磁涌流引起的断路器跳闸

一起由于变压器励磁涌流产生的断路器跳闸事件及解决办法[内容摘要]通过对一起由于变压器合闸的励磁涌流产生的断路器跳闸事件的分析及处理方法，通过对变压器励磁涌流产生的原因分析，提出的建议及解决措施。

[关键词] 励磁涌流；断路器；零序电流1引言励磁涌流（inrush current)的发生，很明显是受励磁电压的影响。

即只要系统电压一有变动，励磁电压受到影响，就会产生励磁涌流。

在不同的情况下将产生如下所述的初始（initial inrush)、电压复原（recovery inrush)及共振（sympathetic inrush 共感）等不同程度的励磁涌流。

其瞬时尖峰值及持续时间，将视下列各因素的综合情况而定，可能会高达变压器额定电流的8~30倍。

当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流，特点如下：1)涌流含有数值很大的高次谐波分量(主要是二次和三次谐波)，主要是偶次谐波，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。

2)励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。

因此，在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢，经0.5～1s后其值不超过(0.25～0.5)In。

3)一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。

4)励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的8～10倍。

当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。

下面就是一起因变压器励磁涌流影响产生的一起事故，及解决方法：2跳闸前运行方式110kVI、II母联络运行,I母带池沁线热备用、110kV沁格线运行（新间隔送电）， II母带2号主变、天沁线运行；110kV线路备自投投入运行，即“跳天沁、合池沁”，35kVI、II母联络运行I母带沁鸿线、沁宝线运行 II母带沁丁线、沁优线运行、沁鸿二线冷备用，10kVII母带沁煤线、沁佳线、沁松线、沁泰线、沁达线、沁晶线、2号所用变、4号电容器运行。

- 37 -工 业 技 术０　引言变电站变压器投运是变电运维操作的重点，如果在投运尤其是新安装投运过程中，在非人为操作导致出现设备故障时，若发生不明原因造成设备断路器异常跳闸而影响投运，这时尽快找出原因并加以防范是保障设备安全运行的首要任务。

该文就某500 kV 变电站新建变压器投运过程中多次出现充电断路器合闸不成功的案例进行分析，希望有助于诸如此类大型设备变电运维工作顺利开展。

１　异常情况描述500 kV 石棉变电站在进行新建3号主变启动投产过程中，按变压器新投要求其合闸断路器对该变压器进行5次冲击合闸试验。

但前2次均未成功，经检查一、二次设备正常后，再次试验，其中前4次合闸均成功，第5次合闸未成功。

２　变压器投运情况２．１　３号主变充电前运行方式500 kV 第一、二、五串均开环运行（5013、5023、5043、5053断路器处于热备用状态，1、2号2台变压器运行），第三串5033断路器（不带充电零序保护）压缩充电保护定值（过流Ⅰ/Ⅱ段定值）对500 kV Ⅱ母充电正常后保持运行，220 kV、35 kV 系统正常运行。

２．２　启动投运方案相关内容由该次扩建5043断路器（43DL）带充电保护对3号主变（3#B）合闸充电5次。

其充电过流Ⅰ/Ⅱ段整定值均为0.4 A,动作时限0.7 s ；充电零序电流定值0.12 A，动作时限0.7 s。

２．３　变压器充电合闸情况当日22时19分，石棉变电站用43DL 对3#B 进行第一次冲击合闸时，43DL 充电零序保护动作跳闸。

跳开后，现场检查除1、2、3号变压器公共绕组保护均有零序电流启动可复归外，一、二次设备未见异常。

23时13分，省调下令对3#B 进行第二次冲击合闸，43DL 充电零序保护动作再次跳开，现场检查一、二次设备仍未见异常。

次日，在用43DL 对3号变进行的前4次冲击合闸试验均合闸成功，但第五次仍为43DL 动作跳闸。

２．４　断路器充电保护动作情况第一、二、七次冲击合闸时，43DL 保护屏录波图中故障浅析励磁涌流致使变压器投运不成功的原因李建平（国网四川省电力公司检修公司，四川 成都 610041）摘 要：该文介绍了某500 kV 变压器空载合闸投运过程中，发生多次断路器充电零序保护动作跳闸致使该变压器投运不成功的案例。

变压器空载合闸励磁涌流成因及其抑制措施的实际应用发布时间：2022-02-16T04:05:29.433Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第16期作者：刘强陈江添刘从聪[导读] 当前变压器空载投运过程中，常出现合闸励磁涌流激增，导致变压器保护跳闸，本文分析励磁涌流形成原因及其影响，针对目前抑制涌流的方法，中性点串联阻抗法与选相合闸法两种策略进行说明对比。

通过实际案例对两种方法进行经济和技术方面的优劣分析，论证抑制励磁涌流的可行性，并从中确定最优解。

刘强陈江添刘从聪广东电网有限责任公司东莞供电局广东省东莞市 523530摘要：当前变压器空载投运过程中，常出现合闸励磁涌流激增，导致变压器保护跳闸，本文分析励磁涌流形成原因及其影响，针对目前抑制涌流的方法，中性点串联阻抗法与选相合闸法两种策略进行说明对比。

通过实际案例对两种方法进行经济和技术方面的优劣分析，论证抑制励磁涌流的可行性，并从中确定最优解。

关键词：励磁涌流；选项合闸法；中性点串联阻抗法；合闸初相角；暂态磁0引言变压器在电力网络中处于最重要的一环，其安全程度对整个系统的稳定运行及其关键。

伴随用电剧增，变压器规格与电压等级要求越来越高，投切的励磁涌流也越大[1]。

正常投运时，励磁电流为额定值的3%-5%，但在空载合闸投运或故障切除后恢复投切时，变压器的一次侧常出现较大涌流，其值会达到额定电流的6-8倍[2]，超额励磁涌流相应产生过大的电动力，对变压器线圈绕组产生冲击，导致油液面波动，引发瓦斯保护误动作，严重时造成电网区域性电力中断。

励磁涌流对变电站的影响需引起重视，采取合适的措施抑制涌流已成当务之急。

1.变压器涌流成因分析依据磁链守恒定律，在变压器合闸前，剩磁为绕组内的总磁通。

合闸过程中，系统施加电压形成稳态磁通，为阻止磁通突变，回路形成一个与稳态磁通大小一致方向相反的暂态磁通。

两者互相叠加，形成偏磁，偏磁在变压器内将会随着时间振荡衰减。

１．２ 根 据 ２ 号 发 电 机 波 形 分 析 判 断 充电时２号发电 机 第 １ 套 保 护 装 置 “差 动 保 护
动作”灯亮，检查装 置 定 值，其 整 定 与 最 新 定 值 通 知 单一致，其 中 二 次 额 定 电 流Ｉ＝５．０ Ａ（以 ５．０ Ａ 为 基准值，以 下 均 采 用 标 幺 值 表 示 ），对 应 一 次 值 为 ２５ｋＡ；差 动 保 护 启 动 值 为 ０．１９，对 应 一 次 值 为 ４．７５ｋＡ。差动 保 护 特 性 如 图 ３ 所 示。 其 中，中 制 动电流Ｉｒ 取 各 侧 电 流 最 大 值，差 动 电 流Ｉｄ 取 两 侧 电流相量差绝对值。
［４］毕大强，孙叶，李 德 佳，等．和 应 涌 流 导 致 差 动 保 护 误 动 原 因 分 析 ［Ｊ］．电 力 系 统 自 动 化 ，２００７，３１（２２）：３６－４０．
［５］刘小宝，潘书燕，宋艳．一起２２０ｋＶ 变压器差动保护动作 行 为 分 析 ［Ｊ］．水 电 自 动 化 与 大 坝 监 测，２０１０， ３４（４）：２７－３０．
跳开，此过程 中 Ａ 相 未 出 现 差 流，Ｂ 相 差 流 有 所 变 化，最大达到 ５．７１ｋＡ，Ｃ 相 开 始 逐 步 出 现 差 流，最 大达 到 ４．４４ｋＡ，但 不 满 足 Ｃ 相 差 动 电 流 动 作 值 ４．７５ｋＡ，观察动作波形还可以发现 Ａ，Ｃ 相在 Ｂ 相 差动保护动作前一直未出现差流。
保护动作时刻机端机尾电流相角如图5所示34b相差动保护动作后经70ms发电机出口开关跳开此过程中a相未出现差流b相差流有所变化最大达到571kac相开始逐步出现差流最大达到444ka但不满足c相差动电流动作值475ka观察动作波形还可以发现a保护动作时刻机端机尾电流相角第2套发电机保护未动作是由于保护采用了另一组电流互感器判断为电流互感器特性有所差别在第1套保护动作跳闸前第2套发电机差动保护的差流虽然达到了启动值但由于没有达到保护整定值而没有出口因此保护装置没有留下相应的录对电流互感器二次回路检查分析保护动作后技术人员对保护用电流互感器二次回路进行了全面检查

变压器励磁涌流及鉴别和防治方法摘要：电力变压器作为电力系统中极为关键的一种电气设备，在电力系统中是不可替代的转换枢纽，而变压器的励磁涌流过大会引起保护动作跳闸，因此针对电力变压器励磁涌流的研究一直是电力系统继电保护中备受关注的重要课题。

本文主要介绍了变压器励磁涌流产生的原因、危害、鉴别和防治方法。

关键词：变压器；励磁涌流；鉴别；防治1变压器励磁涌流出现的原因及特点变压器是基于电磁感应原理的电力设备，当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。

这是因为在稳态工作情况下，铁芯中的磁通滞后于外加电压90°如图（a）所示。

如果空载合闸时，正好在电压瞬时值U=0时接通电路，则铁芯中应该具有磁通—Фm。

但是由于铁芯中的磁通不能突变，但此，将出现一个非周期分量的磁通，其幅值为+Фm。

这样在经过半个周期后，铁芯中磁通就达到2Фm。

如果铁芯中还有剩余磁通Фs,则总磁通将为2Фm+Фs，如图（b）所示。

此时变压器的铁芯严重饱和，励磁电流IL将剧烈增大，如图（c）所示，此电流就称为变压器的励磁涌流ILY,其数值最大可达额定电流的6-8倍，同时包含有大量的非周期分量和高次谐波分量，如图（d）所示。

励磁涌流的大小和衰减时间，与外加电压的相位、铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量的大小、回路的阻抗以及变压器容量的大小和铁芯性质等都有关系。

例如正好在电压瞬时值为最大时合闸，就不会出现励磁涌流，而只有正常时的励磁电流。

由于变压器铁心材料具有非线性的特征，为了与绕组磁场变化相抵，铁心饱和程度将发生变化。

当铁心饱和程度较高时，其磁化曲线斜率极小，励磁电流随着磁通的增长而变大，最后变为励磁涌流。

若变压器存在剩磁，并且极性绕组偏磁一样，就会减小变压器绕组的励磁电抗，从而出现巨大的励磁涌流。

对三相变压器而言，无论在任何瞬间合闸，至少有两相要出现程度不同的励磁涌流。

励磁涌流具有如下特点：1.包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧；2.包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主，二次谐波的含量在一般情况下不低于基波分量的15%；3.励磁涌流波形为对称性，波形不连续且出现间断，在一个周期中间断角为α；2变压器励磁涌流的鉴别方法（1）二次谐波原理。

变压器励磁涌流导致的断路器跳闸处理【摘要】某新投入使用的两个变电所，在对变压器进行高电压充电时，两个变压器发生了数次短路，经对记录的结果进行了分析，认为是由于励磁涌流造成的，而开关跳闸的原因是由于发电机的短路和过电流的原因。

关键词：励磁涌流；差动保护；交叉闭锁1.变压器励磁涌流原理分析对于变压器而言，具有铁芯饱和非线性特点，在空载合闸过程中以及区域外部故障的截断与修复过程中，都会产生与薄弱环节相似的励磁涌流现象。

由于励磁因子的作用，激磁涌流中有直流成分，而在时轴的一边则会产生一种保护性的结构，可形成时间轴一侧的偏向系统使得励磁用过对电流变化的影响。

由于磁滞回线与坐标系不是对称的，因此，在分析中可以得知励磁阻抗在正负半周中会形成不对称的发展趋势，激励电流中存在着偶次谐波成分。

然而，如果其中不含有直流分量，那么在磁场的作用下，磁滞回线将会在磁场的中心位置产生对称性，即使磁场达到了饱和状态，励磁的电压也会因为次级共振而发生失真。

为此，必须对其进行科学合理的探讨，并制定出一套完整的探讨计划。

针对变压器励磁涌流问题，必须采用单相变压器的方法来确定三相交流励磁涌流的具体状况。

本文从理论上对单相变压器的励磁涌流进行了研究，从理论上全面地考虑了空载合闸的现实状况，并对其进行了简单的剖析和探讨，以便获得正确的结果。

假定供电阻抗为0，不进行合闸回路的数值分析，而不考虑溢流流形的衰减，则在闭合过程中，若供电电压为u=Umsin(Wl+a)，则当二次侧开路时，无负载时的变压器电压为u无限大时，可以不考虑变压器的漏抗压降，而一次绕组间距为1，则可用方程式进行运算，从而得出一个科学合理的数学模型。

在这段时间内，可以看出，变压器的铁芯是一个具有非线性特性的，极有可能产生跳闸，从而产生励磁涌流。

通过实验和计算，得出了激磁涌动的初始时刻与时间轴的一端是相邻的，其中的次谐波成分较多，在前一段的振荡期间，励磁涌流的波形是一种间歇式的，也就是说，两个波形之间会产生不连续的角度，这与磁心的工作不饱是联系在一起的，必须要有一个明确的饱和度，才能更好的进行研究。

变压器励磁涌流及其继电保护解决方法张静发布时间：2021-08-18T07:05:30.143Z 来源：《中国科技人才》2021年第15期作者：张静[导读] 在电力系统中，变压器是很重要的设备，会对其供电可靠性、系统运行过程的安全性和稳定性有着直接的影响。

大唐武安发电有限公司河北邯郸 056300摘要：在电力系统中，变压器是很重要的设备，会对其供电可靠性、系统运行过程的安全性和稳定性有着直接的影响。

变压器的励磁涌流主要是指电力变压器的空载闭合过程中，受到励磁电压的影响，变压器的线圈产生冲击电流，而励磁涌流数值能够达到额定电流的几倍，甚至是几十倍。

电流波形畸变是很严重的，容易产生变压器的误动作保护，甚至是变压器的破坏，对其电力系统运行过程的安全和稳定性影响。

本文主要从作者实际工作经验入手，分析变压器的励磁涌流出线的原因，并且提出解决方法，希望能够给有关作业人员带来帮助。

关键词：变压器；励磁涌流；继电保护前言：变压器分布在电力系统中不同电压阶层，在电力系统中使用变压器进行升压、降压。

变压器作为电力系统中不可或缺的电气设备，变压器主要的保护是差动保护，差动保护可以说是一种原理简单和动作可靠的保护，但是在变压器应用过程中还存在着一些问题，比如说是变压器属于电磁耦合设备，有电路、磁路，励磁涌流的存在可能会造成差动保护的误动。

变压器的差动保护故障给电力系统正常的供电、安全的运行有着比较严重的后果，但是识别励磁涌流的方法不够准确，当前使用的微机变压器保护中，识别励磁涌流的方法主要是二次谐波闭锁、间断角闭锁、波形的对称原理等等，还需要对其励磁的涌流特点进行重点的研究分析其对差动保护带来的影响。

下面就对其进行分析。

1 励磁涌流问题出现的原因因为变压器的铁芯饱和，使得励磁的涌流问题出现，和变压器铁芯近似贴花曲线，铁芯在不饱和的过程中，磁化曲线斜率大，励磁电流小，在铁芯比较饱和之后，磁化曲线的斜率在比较小的时候，那么励磁电流大增，使得出现一定励磁涌流。

220kV变压器空载合闸励磁涌流及抑制措施分析引言励磁涌流是变压器合闸电源时的一种暂态状况,所有三个相以及接地中性点都有可能出现涌流。

对变压器差动保护来讲,励磁涌流可视为一种差动电流。

暂态涌流并不属于故障条件,保护仍需制动,这是变压器差动保护设计时需考虑的重要因素。

随着电力变压器制造中新型硅钢性能的改进以及采用速度很快的差动继电器,励磁涌流现象变得更为突出。

1励磁涌流产生机理及危害变压器铁芯的非线性饱和特性会导致其空载合闸时产生励磁涌流。

涌流的波形、大小和持续时间取决于许多特性因素,如变压器容量、绕组接法、合闸时电压的相位角、合闸绕组所在部位、铁芯的剩磁及磁化特性等。

励磁涌流仅流进变压器一侧的保护区(即实际电源侧）,由于在差动保护看起来为真实的差动电流而使继电器动作。

励磁涌流主要分为:合闸涌流、合应涌流和恢复涌流。

其中,合闸涌流的本质是合闸的时候,变压器磁通不能突变。

由于合闸角、主变剩磁等原因,会导致主变磁通饱和,产生很大的励磁电流。

变压器纵差(分相差动）保护用来保护主变三侧,但是励磁涌流始终是纵差(分相差动）保护无法完全解决的问题,其原因在于用电量保护来保护磁联系的元件,必然存在缺陷。

励磁涌流主要危害:(1）可能引起变压器差动保护动作,造成投运失败,影响送电效率。

(2）数值大的励磁涌流会导致变压器及断路器因电力过大而受损,连续冲击会降低变压器绕组机械强度,损坏电气设备。

(3）导致周边换流站直流换相失败或功率波动。

2涌流检测方法当电力变压器合闸电源时,灵敏的差动保护可能误动。

为使差动保护躲过涌流,必须采取措施使算法能区分涌流状况与故障状况。

波形对称法:将流入继电器的差流进行微分,将微分后波形的前半周数据和后半周数据逐点做对称比较,故障电流基本上是工频正弦波,波形对称。

而励磁涌流时,三相差动电流中有大量的二次谐波和三次谐波分量存在,波形发生畸变、间断、不对称,利用算法检测出这种畸变,即可识别出励磁涌流。

d）励磁涌流的数值很大，最大可以达到额定电流的6-8倍。
2主变保护的励磁涌流识别原理
2.1谐波含量识别励磁涌流
励磁涌流时，波形中包含大量的高次谐波分量，主要以二次、三次谐波为主。
其中I2nd、I3nd分别为每相差动电流中的二次和三次谐波，I1st为对应相的差流基波，K2xb、K3xb分别为二次谐波和三次谐波制动系数整定值。一般整定为0.15。
束语
通过对近年来一起励磁涌流引起主变保护跳闸的研究分析，本文对励磁涌流的形成及其特点及引起差动保护误动的原因进行了全面探究，作者通过对具体案例分析并结合自己的现场工作经验给出了降低励磁涌流对差动保护影响的有效的处理方法，对防止差动保护误动和提高冲击合闸成功率很有效，极大的提高了电网的可靠性。
参考文献：
图3主变差动保护动作故障录波
5励磁涌流的防范措施
5.1适当降低谐波闭锁涌流定值，以利于更好识别励磁涌流。
由上述波形可知，TA二次侧励磁涌流波形完整而且明显；间断角明显；准稳态周期性的非正弦波形明显；二次谐波在合闸后第一个周波非常明显，但是第二个周波之后迅速下降至5%以下，分闸前最后一个波形中二次谐波与合闸前第一个周波相似。通过与保护厂家研发人员的交流，空充三相变压器由励磁涌流导致的误动中，大部分是由于B相电流中二次谐波含量较小，未能闭锁保护所致。因此根据短路电流中没有二次谐波的特点，可以适当将二次谐波闭锁定值由通常的15% ~ 20%，调整为5%，从而提高差动保护空载合闸后的动作成功率。
c）许继电气：任一相识别为励磁涌流时，闭锁差动保护，但空投故障主变识别为励磁涌流闭锁差动保护时，可依靠虚拟正弦波技术识别故障，并短时开放差动保护。
3.2 110kV主变保护
采用二次谐波识别原理，任一相识别为励磁涌流即闭锁差动保护。

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。

励磁涌流引起变压器跳闸的事故分析摘要：针对某核电厂出现主变送电时差动保护动作的现象进行分析。

对变压器励磁涌流的产生机理和特点进行分析。

由励磁涌流产生机理得出本次送电不成功的原因及交叉闭锁时间的改进意见。

为提高变压器空载合闸投运成功率，提出变压器送电前的几个注意事项。

关键词：励磁涌流；差动保护；交叉闭锁0 概况2019年5月8日，某核电厂2,3,4号机组并网运行，500kV开关站除5012/5013断开(1号机大修)、5022/5023断开（红瓦2号线检修）、第六串未投产外，其他断路器均合闸运行。

18:01某核电厂执行1号主变送电工作，合上开关5013后，发变组双套保护均报厂变A差动保护动作，厂变B差动保护动作，跳闸继电器掉牌，现场检查5013断路器跳闸，无其它保护动作信号。

现场检查变压器本体无异常，在线油色谱数据无异常。

1 事故原因分析某核电厂厂变A/B差动保护启动值0.33pu，差动速断为6pu，斜率1段为0.31，斜率2段为0.6，空充时二次谐波定值10%（空充结束后恢复为18%），交叉闭锁时间为6周波，空充结束后退出交叉闭锁，五次谐波闭锁30%，交叉闭锁0周波。

查看故障录波波形：厂变A/B高压侧电流具有较明显的涌流特征。

图一故障录波波形动作情况分析：从现场波形文件看到，在合闸之后120ms之内，AB两相二次谐波含量均大于10%，交叉闭锁三相差动保护，在120ms之后交叉闭锁解除，此时A/B/C相二次谐波含量分别为25.5%，47.2%，5.6%，C相二次谐波小于闭锁定值10%，同时A/B/C三相五次谐波分别为1.5%，4.7%，2.2%均小于定值30%。

C相制动电流为0.7pu，动作电流为0.61pu，大于差动保护动作值0.33pu，C相差动保护动作出口跳闸。

分析判断为变压器励磁涌流较大，C相二次谐波较低，差动保护未能躲过励磁涌流导致保护动作出口跳闸。

2 励磁涌流的产生机理及特点2.1 励磁涌流产生机理以单相变压器为例，说明其空载合闸时励磁涌流产生的机理。

500kV断路器跳闸原因分析及处理措施黄国平;高冠群;任刚;龙福海;李甲骏【摘要】针对河北张河湾蓄能发电有限责任公司在主变压器充电时500kV断路器跳闸故障的情况，分析认为励磁变压器差动保护产生励磁涌流是导致断路器跳闸的原因，并介绍采取的处理措施。

【期刊名称】《河北电力技术》【年(卷),期】2011(030)B04【总页数】3页(P29-31)【关键词】500;kV断路器;跳闸;励磁涌流;差动保护动作【作者】黄国平;高冠群;任刚;龙福海;李甲骏【作者单位】河北张河湾蓄能发电有限责任公司,石家庄050300【正文语种】中文【中图分类】TM6121 机组概述河北张河湾蓄能发电有限责任公司(简称“张河湾电厂”)位于河北省石家庄市井陉县境内。

张河湾电厂安装了4台250 MW单级混流可逆式水泵水轮发电机组，总装机容量1 000 MW，以一回500 kV线路接入河北省南部电网，主要承担系统调峰、填谷、调频、调相等任务，并且在电网故障甚至瓦解时，可以充当电网最佳的紧急事故备用和“黑启动”电源。

电厂调试期间，在利用500 kV断路器对1号、2号主变压器充电过程中2次出现由于励磁变压器差动保护动作导致500 kV断路器跳闸。

下面详述张河湾电厂2次500 kV断路器跳闸的发生经过、原因分析及处理措施。

2 故障发生经过张河湾电厂2008年10月25日23时34分配合该电厂2号机组黑启动试验后，对1号、2号主变压器恢复送电，10月26日13时18分36分配合1号机组黑启动试验后，对1号、2号主变压器恢复送电时，均出现由于励磁变压器差动保护动作导致500 kV断路器跳闸事故。

2次500 kV断路器跳闸均是在5002断路器由热备用转为运行对1号、2号主变压器同时送电时发生的，下面详细介绍2008年10月25日和26日故障发生过程。

合500 kV 5002断路器，对1号和2号主变压器进行同时带电冲击，随即5002断路器跳闸。

10KV线路中励磁涌流问题的探讨摘要：电力系统中，有时会碰到10KV线路在检修或者限电后恢复运行时，出现继电保护动作，开关跳闸，而运行人员在巡线后又找不到故障点，这时我们往往会忽略励磁涌流，而这种情况很有可能就是由励磁涌流引起的。

关键词：励磁涌流继电保护误动在电力系统中，各种类型的、大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起，其覆盖的地域极其辽阔，运行环境极其复杂以及各种认为因素的影响，电气故障的发生是不可避免的。

但有时会碰到这样的情况：一条10KV线路在检修或者限电后恢复运行时，出现继电保护动作、开关跳闸，而运行人员在巡线后又找不到故障点，这时我们往往会忽略励磁涌流，而这种情况很有可能就是由励磁涌流引起的。

1、励磁涌流的产生及特点：当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，就有可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。

这时因为变压器空载时其铁心中的磁通不能突变，此时将出现一个非周期分量磁通，使变压器铁芯饱和，励磁电流将急剧增大。

变压器励磁涌流最大值可以达到变压器额定电流的6~8倍，其中包含有大量的非周期分量和高次谐波分量，并以一定时间系数衰减。

励磁涌流的大小和衰减时间跟变压器的容量大小、变压器安装地点与电源的电器距离、电力系统的容量大小、铁心中剩磁的大小和方向及铁心的性质都有关系。

变压器容量大，产生历次涌流倍数小，但励磁涌流时间常数大，存在时间长，有时要经过数秒甚至几分钟后才能会衰减到正常值。

2、线路中励磁涌流对继电保护装置的影响：一条10KV线路装有大量的变压器，在线路改运行时，这些变压器都挂在线路上，在合闸瞬间，各变压器所产生的励磁涌流在线路上相互迭加、来回反射，产生了一个复杂的电磁暂态过程，在系统阻抗较小时，会出现较大的励磁涌流，时间常数也较大。

一般10KV线路的主保护是采用三段式电流保护，即瞬时电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护。

瞬时电流速断保护和过电流保护。

瞬时电流速断保护由于要兼顾保护的灵敏度。

浅 析 电力变 压 器 励磁 涌流 引起 的断 路器 跳 闸
方涛 王耿祥 李合 民 （ 阳 公 洛 供电 司
摘要 ： 对 变压 器 试 运 行 过 程 中 充 电保护 动 作 跳 闸情 况 进行 了 分 联 过流 保护 动作 导致 母联 开 关跳 闸。
析 ，经 过 相 关 的录 波报 告 和 充 电保 护 定 值 阐 述 了励 磁 涌 流 对 变压 器
运行 的影 响 ， 提 出 了一 些 运 行 以及 预 防 的措 施 。 并
选 取 Ｉ 录波 谐波 分量进 行 分析 ｃ相
关 键 词 ： 电保护 电力 变 压 器 继
跳 闸 分析
励 磁 涌 流
某新 投运 变 电站 两 台变压 器在 试运 行过 程 中 ， 当对 变 压器 高压 侧 充 电时 两 台变压 器均 有 多次跳 闸， 过 对录 波 通
２ｋ 与 从 变压 器跳 闸 时故 障 录波 图 中可 以 看 出 电流 的 波 形 ４条 ２ ０ Ｖ线路所 连接 变 电站 均有 发 电厂 出线 ， 电源距 ８００ Ｗ 完 全可 以符 合变压 器 励磁 涌流 的特 点 ： 励 磁 涌流 为尖 顶 离较 近 ，且 两 台变压 器 为 １ ０ ０ Ｋ 的变压 器 ，容量较 ①
报告 分析 后 确定 为励 磁 涌流 引起 ， 关跳 闸为 母联 充 电保 开 护及 变压器 过 流保 护所 整定 定值 无 法躲 过励磁 涌 流 ， 过 经 多次修 改 后 ， 变压 器送 电正常。
１ 跳 闸 概 况
该 变 电站 主变 型号 分 别 为 ： １号 变 ：Ｆ １ Ｓ Ｚ ０一Ｋ一 １ ０ ０ ／２ ２号 变 ： Ｆ １ ８ ０ ０２ ０， Ｓ Ｚ ０—１ ０ ０ ／２ 。 运 行 期 间 两 ８ ０ ０２ ０ 试

变压器励磁涌流问题分析及对策摘要：变压器是以电磁感应为原理基础的电气设备，在电气系统中起到关键调节作用，主要是通过转换高低压的形式和隔离交流电源的作用，使电气系统能够保持良好的运行状态，因此变压器运行的情况直接影响电气系统的运行。

当变压器受到励磁涌流的影响时，不仅会造成变压器的运行故障，也容易引发电气系统的运行异常，存在较大的安全隐患，且变压器产生励磁涌流造成的损伤也较为严重，使维修的难度和成本都有所提高。

本文变压器励磁涌流问题的原因和影响进行了深入分析，并提出了有效的处理对策，期望能够为保障变压器良好运行提供参考建议。

关键词：变压器；励磁涌流；问题分析；处理对策1.变压器励磁涌流的形成在变压器处于内部故障、外部故障和正常运行的情况下，变压器被认为运行在励磁曲线的线性段，在该区间内磁阻呈现大阻抗特性，正常运行时励磁电流很小，仅相当于正常电流的1%~2%。

但若变压器发生空投抑或发生区外故障切除时，由于磁通抵抗瞬时突变的特性，电压在恢复正常的过程中，磁通中突发出现的非周期暂态分量就会与剩磁发生叠加效应，共同导致变压器铁芯饱和，在其进入饱和区，励磁电流大小甚至可能超过10倍变压器额定电流，即形成励磁涌流。

励磁涌流是一种较为典型的尖顶波，非周期分量、谐波分量在其成分中所占比重较大。

而谐波分量尤以二次谐波和三次谐波较为显著，且其随时间的推移呈现增长态势，其所占二次谐波含量甚至可能超过基波含量的50%甚至以上。

变压器空载投入时的电压初相角、变压器的容量、变压器与电源间阻抗的大小、铁芯材料等因素都关系到励磁涌流的幅值和时间常数。

1.变压器励磁涌流问题分析励磁涌流的存在产生的破坏性影响较为研究。

不但会在变压器空载合闸时出现瞬间电流的短时增大，同时也能导致电流波形出现严重畸变、整个电网的电压也会因此迅速下降，此外，谐波污染也会相应的产生。

这些问题的出现终将导致一系列的严峻后果。

具体影响表现为：第一，引发继电保护误动作。

励磁涌流产生及其应对方法简析摘要：变压器在稳态运行时，空载激磁电流是额定电流的1%~10%，但在空载接通电源的瞬间，可能产生很大的冲击电流，尤其在新变压器投运的时候尤其明显，如果不采取适当的措施，则可能变压器保护误动作开关跳闸，以致变压器不能顺利投运。

本文针对空载变压器投运励磁涌流的产生原因通过数值分析与磁路原理，谐波分析相结合进行了分析，针对励磁涌流的特点提出了励磁涌流应对方法。

关键词：变压器；励磁涌流；空载合闸；谐波制动1、引言电力变压器在空载投入电网时，由于变压器铁芯的磁通饱和和铁芯材料的非线性，以及剩磁和磁通不能突变而产生的暂态分量的影响，导致产生幅值超过额定电流4~6倍的励磁涌流，导致绕组受力变形，减少变压器寿命，变压器保护误动等。

同时由于励磁涌流中还含有一定量的直流分量和高次谐波，严重影响供电系统的电能质量和电力元件的安全稳定运行。

本文针对励磁涌流的产生原理及其预防应对措施作了详尽介绍，对于电力系统安全稳定运行具有重要意义。

2、变压器空载合闸瞬态过程考虑到电网电压随时间按正弦规律变化，则可设合闸时变压器原边绕组的电动势方程为：（1）其中α为合闸时电压的初相角；Φ为和原绕组匝数交链的总磁通；分别是原绕组的空载合闸电流和电阻。

由于变压器铁芯存在着饱和现象，式（1）是一个非线性方程，为了简化处理，作线性化处理，假设在整个瞬态过程中，铁芯饱和程度不变，并且认为运行点的饱和程度就是瞬态过程中的饱和程度，于是空载合闸电流可用式（2）表示为：（2）其中为运行点对应的原绕组平均电感将式（2）代入式（1）可得（3）式（3）是一个常系数微分方程，它的解由两部分构成，一部分是稳态分量，另一部分是暂态分量，即（4）其中为磁通稳态分量的幅值为磁通与电源电压的相位差( )；C为磁通的自由分量的幅值，其值由合闸的初始条件确定。

假设投入电网的变压器为新投变压器，铁芯里边没有剩磁，即则（5）于是可得（6）将（6）式代入（4）式得（7）由上式可知：1.当时合闸，则合闸时候的磁通为（8）则合闸以后就进入稳态，不会发生瞬态过程。

浅析电力变压器励磁涌流引起的断路器跳闸对变压器试运行过程中充电保护动作跳闸情况进行了分析，经过相关的录波报告和充电保护定值阐述了励磁涌流对变压器运行的影响，并提出了一些运行以及预防的措施。

标签：继电保护电力变压器跳闸分析励磁涌流某新投运变电站两台变压器在试运行过程中，当对变压器高压侧充电时两台变压器均有多次跳闸，通过对录波报告分析后确定为励磁涌流引起，开关跳闸为母联充电保护及变压器过流保护所整定定值无法躲过励磁涌流，经过多次修改后，变压器送电正常。

1 跳闸概况该变电站主变型号分别为：1号变：SFZ10－K－180000/220，2号变：SFZ10－180000/220。

试运行期间两台变压器充电共计15次，其中1号变失败2 次，2号变失败3次，送电成功各5次。

充电方式为：220kVII母母线上仅有变压器高压侧开关，I母通过母联开关向II母上的变压器充电。

此时所投入保护为母联断路器充电保护，变压器差动保护、三侧复压过流保护以及瓦斯保护。

充电时母联充电保护、变压器复压过流保护均动作。

跳闸后分析跳闸原因为主变励磁涌流引起，经修改主变过流保护定值，电流改大，时间改长后主变充电成功，2台主变各正常充电5次。

2 跳闸分析在试运行过程中，变压器跳闸，一般分为两种情况：①变压器内部故障，确实存在故障点，电流中含有故障电流，使开关跳闸；②变压器励磁涌流，保护未躲过变压器励磁涌流而造成跳闸。

故障电流就单相来看为正弦波，电流较大且对称分布于时间轴两侧。

而励磁涌流为尖顶波，其中含有大量的非周期分量和谐波分量，以二次谐波分量为主，并且前几个周期可能完全偏向于时间轴一侧，存在间断角。

从变压器跳闸时故障录波图中可以看出电流的波形完全可以符合变压器励磁涌流的特点：①励磁涌流为尖顶波，其中含有大量的谐波分量和非周期分量，谐波分量以二次谐波分量为主，且其波形偏向时间轴一侧。

②励磁涌流在最初的几个周期波形是间断的。

因此可以初步判断为励磁涌流。