浅析电力变压器励磁涌流引起的断路器跳闸
主变压器励磁涌了引发跳闸事件分析及处理办法
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。
浅析励磁涌流致使变压器投运不成功的原因
- 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
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。
一起因励磁涌流引起发电机跳闸事故原因
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
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
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
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
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。
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浅析电力变压器励磁涌流引起的断路器跳闸
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。
关键词：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。
此时的保护定值为
由于母联开关合闸瞬间变压器零序电流高达1467a，相电流c相最大达到2230a；在0.25s左右零序电流衰减到1057a，相电流c相衰减到951a，但b相电流仍有1051a。
变压器过流保护动作导致变压器高压侧跳闸，母联过流保护动作导致母联开关跳闸。
选取ic相录波谐波分量进行分析：
上图为电流谐波分量分析图，从图中可以看出，ic相电流中直流分量高达73.7%，二次谐波分量为87.99%，由此，也可判断定励磁涌流而非故障电流。
因此，此次跳闸为励磁涌流所致，但投运所设定值专为躲过励磁
涌流所设，按正常情况下应能躲过励磁涌流。
为此我们分析合闸成功后的一次励磁涌流波形。
励磁涌流在接近2s的时候零序电流仍有526a左右，b相电流也有568a，而变压器的额定电流仅为483a，电流大于一倍的额定电流，而通常情况下励磁涌流的衰减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。
而此次励磁涌流在接近2s时仍有约一倍的电流，可见其衰减程度之慢。
因此常规所用过流保护定值无法躲过励磁涌流。
励磁涌流衰减较慢，是引起保护未能躲过励磁涌流的主要原因。
而变压器励磁涌流的衰减速度与电力系统的时间常数有关。
励磁涌流与合闸瞬间外加电压的相位，铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量、变压器的容量及铁芯材料等因素有关。
一般，变压器容量大、距离电源点近、铁芯饱和不深时励磁涌流衰减时间较长。
经过考察，此变电站4条220kv线路所连接变电站均有发电厂出线，与电源距离较近，且两台变压器为180000kw的变压器，容量较大，因此励磁涌流衰减时间较长，致使常规所用定值无法满足要求。
综上所述，此次对变压器多次充电失败的最主要原因为变压器容量较大且铁芯饱和不深，使回路电抗较大，致使励磁涌流衰减时间较长，引起开关跳闸。
3 改进措施
励磁涌流容易引发变压器的继电保护装置误动，使变压器的投运
频频失败，数值很大的励磁涌流会导致变压器及断路器因电动力过大受损，诱发操作过电压，损坏电气设备并造成电网电压骤升或骤降，影响其他电气设备正常工作。
①对于变压器试运行送电前结合区域电网及厂家提供的变压器铁芯特性，可对试运行保护的定值进行在定值范围内更改。
二次谐波制动整定根据经验可整定为15%-20%
涌流间断角，根据运行经验闭锁角可取为60度至70度。
如需用涌流导数的最小间断角大于等于65度，最大波宽小于等于140度。
②结合区域电网特点，在设备签署技术协议时增加保护装置对励磁涌流的判据条件，确保躲过励磁涌流，保证设备稳定运行。