[PDF] 500 kV 高岭换流站换流变空载充电励磁涌流分析
换流站500kV直流电流变送器运行中损坏原因分析
换流站500kV直流电流变送器运行中损坏原因分析摘要：本文主要研究换流站500KV直流电流变送器损坏设备进行研究，发现芯体横向绝缘在瓷套表面有污湿电导出并伴有较高场强是造成设备损坏的重要原因，这一现象会引起纸绝缘局部放电，并造成瓷套穿孔破裂或者油中放电。
因此，必须对CT芯体放电处的绝缘工作与防污措施应用探索。
关键词：换流站；直流电流变送器；故障分析换流站是将交流电转换为直流电或把直流电转换为交流电，并达到电力系统稳定及电能质量要求而建立的站点。
换流阀、换流变压器与变流器等是换流站的主要设备。
而直流电流变送器可以传送直流功率，控制电流方向，调节电流与其他电气参数，有利于换流站的灵活运行。
1.直流电流变送器直流电流变送器的精度控制在±0.1%ro，电源多为dc24v或ac220v，能够测量直流电压与电流，并可将输入、输出、电源三方完全隔离。
同时，直流电流变送器还具有抗干扰能力强、装卸方便、精度高、线性度高等优势。
直流电流变送器对以下指标有明确要求：响应时间必须控制在400ms、电源消耗量约2va、输出波纹不超过0.5%ro；输出电压在10vdc之内、交流：±0.2%、±0.5%（负载电阻=输入电压/10madc）；输出电流：0～20madc 或4～20madc、耐压强度每分钟ac2kvrms；绝缘阻抗为dc500v时大于100mΩ（负载电阻=10vdc/输出电流）；输入负载：电流互感器控制在0.2va；工作环境温度在50℃范围内，且相对湿度必须低于80%；贮存环境温湿度在零下20℃至70之内，且相对湿度必须低于70%；超负荷能力在2倍额定值（连续），10倍额定值（10s）[1]。
直流电流变送器广泛应用于电气、机械、石油、化工等领域的工业测控系统，比如数据采集、信号传输转换、pic、dcs等，对系统模拟模块插件功能加以补充、完善，提高现场环境的可信度与系统适用性。
2.直流电流变送器损故障原因分析直流电流变送器解体现象解释了径向绝缘的击穿是从高压电极经纸、油、瓷三层介质由内而外地发展。
大型变压器励磁涌流分析及保护误动预防措施
大型变压器励磁涌流分析及保护误动预防措施摘要：本文从生产实际工作出发，较为详细地分析了变压器空载合闸过程中，产生励磁涌流及和应涌流的原因、特点，以及由此产生的影响，并提出了多种现场目前可以采取的防范措施。
关键词：变压器剩磁偏磁空载合闸励磁涌流和应涌流继电保护差动保护预防措施1.引言变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，用于电能的传输，是交流电输配系统中的重要电气设备。
当变压器空载合闸时，会产生很大的电流，通常被称为励磁涌流。
目前国内外的大型发电企业电气接线方式多是同一高压母线上级联多台变压器为主。
在这种接线方式下，当一台变压器空载合闸时，其产生的励磁涌流容易引起运行中的主变压器及其级联的高压厂用变压器、甚至发电机继电保护装置出现保护误动引起机组或发变组跳闸。
本文深入分析了变压器空投时励磁涌流产生的原因，并提出了降低励磁涌流的常用措施，以及励磁涌流产生后，防止继电保护装置误动的预防措施。
2.励磁涌流及和应涌流产生的原因分析当电厂或变电站内母线上设计连接两台或多台大型变压器时，如果其中一台变压器进行空载合闸，在该变压器铁芯中将产生各种磁通，这些磁通主要是指稳态磁通、偏磁和剩磁。
其中，稳态磁通的数值和电源电压有关。
2.1 偏磁产生的原因分析变压器任一侧绕组感受电压突变的瞬间，根据磁链守恒定律（楞次定律），任何电感线圈磁路中的磁链将维持不变。
由此可写出初级绕组的电压方程U1=i1R1+N1（1.1）R1为初级绕组的电阻，当电压U1为正弦函数时，其表达式为：（1.2）α为 t=0时U1的初相角，如忽略电阻R1，则U1的表达式改写为：（1.3）求解微分方程得到磁通Φ的表达式为：（1.4）式中为磁通的幅值式（1.4）给出了无损变压器磁路中的磁通与合闸角α的关系，可得出在t=0时，电压初相角α与磁通Φ的关系如下：（1）当时即电源投入瞬间变压器磁路中的磁通Φ立即进入与电源电压相同正弦波形的稳态值。
（2）当α=0时即电源投入瞬间变压器磁路中的磁通除了含有余弦波形的稳态值-ΦmCosωt 磁通外，还有一个数值为稳态磁通幅值Φm的偏磁Φp。
±500kV江陵换流站35kV站用变压器充电跳闸故障分析
±500kV江陵换流站35kV站用变压器充电跳闸故障分析摘要：本文根据现场实际故障情况，分析换流站站用变压器故障原因，对具体故障原因有一定的了解后，再根据现场工况、故障报警和信号变化，提出相关处理步骤和建议，供之后发生相似故障或事件参考。
关键词：换流站站用变压器；故障分析；处理建议；1 故障介绍3月9日，江陵换流站运行人员在合上35kV 开关310对站用变压器31B进行空载充电时，事件记录发变压器差动保护动作信号，随后35kV开关310开关跳开。
故障时事件记录如下图：2 故障检查处理过程现场对故障变压器控制保护系统ACP71和ACP72主机内站用变保护CT、PT回路、31B站用变压器本体报警及跳闸回路进行了检查，未发现异常，事件记录也无任何本体保护动作信号。
检查变压器本体无异常，变压器油化试验结果正常。
检查故障录波图发现，在31B站用变空载充电时，站用变一次侧三相电压正常，但A、C相电流存在较大的励磁涌流（电流峰值576A）。
站用变保护故障录波如下图：3 原因分析从故障录波图上可以看出，A、C相电流明显偏向时间轴的一侧，波形之间存在间断角，均为励磁涌流的特征。
31B站用变压器高压侧额定电流为82.5A，而A、C相电流峰值达到500A以上，低压侧无负荷。
站用变压器31B差动保护（TRP20-1）将35kV变压器高/低压侧二次电流引入量在软件中转化为一次电流后求差再与保护定值进行比较作为保护的有效判断，保护是在ACP71/72主机的comm软件中实现，差动保护定值是一个曲线，随制动电流大小的变化而变化。
制动电流计算公式如下所示：制动电流与定值对应关系曲线如下，图中basic operation level=40A，unrestrained operation level=1200A，break0=80A，break1=500A，slope1=slope2=0.3。
在站用变压器31B空载充电时，站用变压器一次侧三相电压正常，但A、C相电流存在较大的励磁涌流（电流峰值576A），31B站用变额定电流为82A，。
浅谈500kV变压器励磁涌流的特点及事故处理
浅谈500kV 变压器励磁涌流的特点及对策【摘要】变压器任一侧绕组感受到外施电压骤增时，基于磁链守恒定理，该绕组在磁路中将产生单极性的偏磁，如偏磁极性恰好和变压器原来的剩磁极性相同时，就可能因偏磁与剩磁和稳态磁通叠加而导致磁路饱和，从而大幅度降低变压器绕组的励磁电抗，进而诱发数值可观的励磁涌流。
【关键词】500kV变压器励磁涌流预防措施前言电力变压器是电力系统中的重要电气设备，它的安全运行是保证电网稳定性、可靠性、经济性的重要保障。
以本所而言，电力变压器发生故障或异常机会较少，但由于主变压器电压等级高，地位特殊，如果因保护误动或拒动干扰，不仅严重影响供电可靠性，还会造成很大的经济损失，影响范围更大。
变压器保护对电力变压器的安全运行和电网可靠供电起着极其重要的作用。
与线路保护等相比较，实际运行中变压器保护的正确动作率仍然偏低。
本所采用南自PST1200数字式变压器保护，装臵在硬件可靠性和保护性能方面较以前有了较大提高，变压器故障分析理论和变压器保护中励磁涌流等问题仍然是需要研究的重要内容，励磁涌流涉及的虽然较少，但事故影响较大，本文就励磁涌流对主变压器的产生和影响做以浅显的分析。
一、何为励磁涌流变压器绕组中的励磁电流和磁通的关系由磁化特性所决定，铁芯越饱和，产生一定的磁通所需的励磁电流就愈大。
当变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时,其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量,因此产生较大的涌流,其中最大峰值可达到变压器额定电流的5-9倍，称励磁涌流。
励磁涌流的出现有三种情况：1）、当投入空载变压器时产生空投励磁涌流。
2）、当外部故障切除电压恢复时产生恢复励磁涌流。
3）、当两台并联变压器，一台正常运行，另一台空载合闸时，不仅合闸变压器有励磁涌流，另一台并联运行变压器中会出现和应涌流。
对于后二种涌流，由于变压器是部分励磁，因此均比空投励磁涌流小。
涌流具有如下特点：1）励磁涌流波形明显偏于时间轴一侧，含有很大的非周期分量电流，励磁涌流数值大且随时间衰减，衰减时间与变压器和电网时间常数有关，中小变压器涌流倍数大，衰减较快（可达10Ie，衰减时间0.5~1s），大型变压器涌流倍数较小，衰减慢（4~6 Ie，2~3s，甚至1min）2）励磁涌流中含有大量的高次谐波分量，其中以二次谐波分量电流为主。
某核电厂500kV主变压器压器剩磁问题分析
某核电厂500kV主变压器压器剩磁问题分析摘要：针对某核电厂500kV主变压器压器检修后空载合闸时跳闸实例分析，变压器直流电阻试验会在铁芯中产生剩磁，而剩磁对变压器空载合闸时的励磁涌流有重要影响。
如何保证退磁达到最优，对空合大容量变压器有着重要的借鉴意义。
关键词：核电厂；主变压器压器；直流电阻测试；剩磁1引言某核电厂主变压器压器型号为DFP-420000/500TH，由特变电工沈阳变压器集团有限公司生产，每台机组由3个单相主变压器压器组成，将发电机出口电压由24kV升至535kV，通过500kV电网向外输送，接线组别为YNd11。
与常规火电区别在于核电厂主变压器压器检修后通过电网进行空载合闸。
按照《电力设备预防性试验规程》要求，大型变压器在大修后或运行1~3年及必要时要进行直流电阻试验[1]。
然而直流电阻试验将在变压器铁芯中产生剩磁，剩磁对变压器空载合闸时的励磁涌流有重要影响。
2号主变压器压器检修后投运时，主变压器零序差动保护动作，经分析认为是检修时直流电阻试验后消磁仪使用不当产生较大剩磁。
结合本案例，本文就变压器剩磁相关技术问题进行探讨。
2实例介绍2016年12月01日0时21分55秒，2号主变压器检修后空载合闸，0时21分55秒517毫秒合上2号主变压器压器500kV高压侧断路器后，0时21分55秒785毫秒主变压器零序差动保护A套跳闸动作出口，0时21分55秒856毫秒主变压器高压侧断路器跳闸，2号主变压器失电。
500kV系统主接线为3/2接线方式。
2.1 变压器保护装置事件记录时序见下图一所示：图一主变压器保护装置事件记录时序图2.2 变压器保护装置波形图二为主变压器A套保护装置内录波图，从波形可以看出主变压器高压侧A/B/C三相自产零序电流与主变压器中性点零序CT电流都是衰减的直流，在蓝色竖线处主变压器零序CT电流为负（原因为CT饱和），而主变压器高压侧自产零序电流为正，保护装置采集的零序差流值为0.11pu，零序差动保护动作设定值0.1pu，时间定值为0，零序差动保护采样值大于设定值，保护正确动作跳闸出口。
500kV常规直流换流站运行方式分析及对策 徐志刚
500kV常规直流换流站运行方式分析及对策徐志刚摘要：本文从500kV常规直流换流站运行的特点及工况出发，并与运行操作的具体事例结合起来，对直流换流站在倒闸操作中存在的隐患、相应对策以及相关注意事项展开进一步的分析与探讨。
关键词：500kV；常规直流换流站；运行方式高压直流输电相比于传统的交流高压远距离输电更具有优势，并且随着直流输电技术的不断进步与发展，直流输电已成为我国未来电力系统的主要发展趋势。
其中，换流站是指在高压直流输电系统中，为将直流电（或交流电）转换为交流电（或直流电），并满足电力系统对电能质量及安全性、稳定性等方面的要求，而建立起来的站点。
目前，我国已建成多个换流站，500kV常规直流换流站作为常见换流站，具有输送功率相同时线路造价低、线路有功损耗小、适宜于海下输电、系统稳定性好、运行可靠等明显优势。
本文对500kV常规直流换流站的运行方式及对策展开分析，以期为电力系统建设提供一定参考。
1.双极运行方式1.1双极平衡运行时出现单极非计划停运如果双极平衡运行时出现了非计划停运的情况，可将直流系统的双极全压以3000MW的功率展开运行作为例子进行分析，在极Ⅱ直流系统出现紧急停运的情况时，极Ⅰ直流系统需长期保持过负荷1.1倍的运行状态，这时，接地极电流最大可为3300A。
主控站的直流换流站应当迅速将极Ⅰ直流系统的功率减少一半，也即减少至1500MW，同时申请将运行方式转变为金属回线的方式，或继续降低运行的极功率，否则将会引起发换流变磁饱以及保护跳闸的情况[1]。
1.2双极不平衡运行分析在500kV常规直流换流站中，除了双极平衡这种正常运行方式以外，还可以系统及调度等要求，或单极系统的运行条件为依据，采取一极降压、一极全压等双极不平衡的运行方式。
而在此工况下，操作存在的隐患及对策，以及相关注意事项等具体如下。
（1）当前双极全压以3000MW的功率展开大地回线运行，国调下令极Ⅰ与极Ⅱ线路分别以1000MW与1500MW的功率运行。
换流站500kV换流变压器故障保护动作分析
换流站500kV换流变压器故障保护动作分析摘要：现今，为达到用电的需求，我国的高压直流输电工程正在积极投运，工程的稳定运行影响了电网安全控制水平。
其中换流变压器接地故障是威胁直流输电系统可靠运行的关键因素，这一故障带来较大的危害，是目前需要解决的重要问题。
本文根据换流变压器的结构特征，全面分析了换流站500kv换流变压器故障保护动作，指出故障延续中的各种情况，为避免反复发生相似事件提供了理论根据。
关键词：换流变压器；接地故障；保护动作引言：直流输电工程最贵重的电力设备即换流变压器，其安全稳定运行决定了直流输电工程的可靠性，故系统研究换流变压器技术可提高电网的安全运行水平。
本文初步介绍换流变压器套管转换带来的阀侧接地故障及换流阀换相操作影响故障电流的情况，进一步了解故障特点与位置，讨论发生接地故障时直流系统的保护运作情况，为及时处理故障奠定基础。
一、换流变压器结构特征（一）引线结构500kv套管在油箱上端产生引线，通过软铜线与两个单相18级使调压引线和调压开关完成接入操作，末端引线结合需求逐一安装有载调压开关，并联两个有载调压开关从而达到输出端子的目的，以油箱盖和套管共同引出，油箱箱壁一侧外露阀侧y接引线，为网侧首端与阀侧引线提供最大的保护。
阀侧引线安装在箱盖连接管套管的位置，发挥了屏蔽的功能，当正常运行及电压冲击时，引线绝缘承受直流与交流的考验，使产品安全稳定。
（二）铁芯和线圈结构换流变压器选择单相两柱带旁轭式结构，优先使用损耗低的冷轧硅钢片，采取强度较高的绑带与铁芯柱绑扎。
不断紧固铁芯柱，缓解了短路的冲击力、器身压紧力和起吊重量。
上下夹件以铁芯挖潜连接了定位设备，从而保证油箱箱底与箱盖固定配置的强度，在运输中变压器发生了移动。
以接地线分别引出铁芯夹件与铁芯片的油箱盖接地，提高了运行水平。
换流变压器的联结组包括了不同的铁芯柱和阀侧线圈。
铁芯根据合理顺序分别设计了阀侧线圈、网侧线圈和调压线圈，在通信位置安装三个线圈，通过绝缘纸板和绝缘撑条分离每个线圈，使绝缘强度满足要求，合理实行干燥与压装操作得到线圈，注意控制线圈的高度。
500kV变压器空投时涌流分析及保护误动预控措施
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500kV 牡丹变励磁涌流实测波形数据分析
500kV牡丹变励磁涌流实测波形数据分析郭一夫（河南电力试验研究所，河南郑州450052）摘要：定量分析主变空载合闸时产生的励磁涌流波形典型特征数据，进而检验变压器差动保护动作以及保护整定值的正确性，验证变压器微机差动保护鉴别和躲过励磁涌流的能力。
关键词：空载合闸；励磁涌流；差动保护；谐波分量；定量分析；实测波形中图分类号：TM774文献标识码：B文章编号：1003-4897（2001）04-0054-031引言随着高压远距离输电在电力系统中的应用越来越广泛，大容量变压器的采用也日益增多，对变压器差动保护的可靠性、快速性都提出更高的要求。
三相变压器空载合闸的过程中，由一相励磁涌流较大且含有较大的非周期分量，它偏向于时间轴的一侧并逐渐衰减，这种特点会使变压器差动保护承受一个数值很大的不平衡电流。
若差动保护不能躲过这一不平衡电流，它就会误动作。
可见当前变压器差动保护的主要矛盾仍集中在鉴别励磁涌流和内部故障上。
因此需要正确了解励磁涌流的特性，并利用其特点增加差动保护的可靠性，提高其灵敏度。
本文主要依据洛阳牡丹变电站500kV侧主变压器空载合闸过程中实测的励磁涌流波形，采用典型参数数据描述波形特征。
同时结合变压器差动保护原理分析差动保护动作行为和保护整定值的正确性，从而验证变压器微机差动保护鉴别和躲过励磁涌流的能力。
本次试验中对牡丹变电站两台主变空载合闸过程共进行五次测试，采样信号取自两台主变差动保护电流回路。
2励磁涌流特性分析本次试验共录取五组励磁涌流波形，将这些波形归纳为两种类型分别进行分析。
2.1第一种励磁涌流波形分析2.1.1从图1中可以看出，三相励磁涌流波形为衰减的尖顶波，并且三相涌流波形在最初200ms内完全偏于时间轴一侧，由表1可知，其三相直流分量与基波值之比I/I1分别为：1.91、1.88、1.82，这说明波形含有显著的直流分量。
2.1.2三相励磁涌流波形具有明显的间断角，每相间断角大小基本相等，在最初200ms内三相间断角为234º、170.5º、230º。
±500kV金官换流站换流变空载充电励磁涌流分析 刘志强1
±500kV金官换流站换流变空载充电励磁涌流分析刘志强1 摘要：介绍了±500kV金官换流站极2站系统调试期间换流变空充试验，通过试验对换流变的绝缘，保护装置进行了考核，并对试验过程中的数据进行了记录。
对比多次充电过程中励磁涌流的特点，验证了选相合闸装置对换流变空充过程中的涌流抑制效果及影响因素。
由于金中直流换流变容量较大，励磁涌流峰值较高，衰减速度较慢，应考虑预防在某些极端情况下励磁涌流导致的换流变保护误动的问题。
关键词：换流变压器充电;励磁涌流;选相合闸Analysis on Inrush Current of No-load Converter Transformer in 500kV Jinguan Converter StationLIU ZHIQIANG, LI YANG,XU HONGZHENG,XUE JIAQI(DaLi Bureau，EHV Power Transmission Company,Dali 671000，China)Abstract：In this paper, the test of changing current and empty charging during commissioning of pole station of ± 500kV Jinguang converter station is introduced. The insulation and protection device of converter rheology are tested and the data in the test process are recorded. Compared with the characteristics of inrush current during multiple charging process, the inrush suppression effect and influencing factors of the phase-changing device are verified. Due to the large DC variable capacity of the converter, the inrush current peak value is high and the decay rate is slow, so it is necessary to consider the problem of protection against inrush induced by inrush current in some extreme cases.Key words: Converter transformer energize; Inrush current ; Phase selection closing0 引言直流系统启动过程中，首先需要将直流系统由极隔离状态操作至极连接状态，此过程中，换流阀保持闭锁状态，此时换流变压器处于空载状态。
一起500KV变压器励磁涌流的引起的思考
一起500KV变压器励磁涌流的引起的思考作者：赵攀来源：《华中电力》2013年第12期摘要：本文通过实际案例，对变压器空载合闸引起的励磁涌流及和应涌流产生的原因进行了分析，对励磁涌流、和应涌流的特点进行了介绍，对励磁涌流、和应涌流对保护的影响进行了分析，并提出了一些防止保护误动的改善措施。
关键词：变压器；励磁涌流；和应涌流；1 引言某电厂500KV母线为双母线带联络开关的接线方式，正常运行时，该母联开关在合闸位置。
厂内共有四台机组，其中有三台机组在运行发电，一台机组（3号机组）在进行检修。
当3号500KV主变检修完成，从系统给主变空载合闸充电时，该主变保护屏差动保护启动，其他三台正常运行的机组主变差动保护启动，主变高压侧电流增大。
查看运行机组的记录，当3号主变充电时，系统的AGC负荷指令无明显变化。
日常维护人员就地查看变压器外形无明显变化；主变红外成像，各部位温度在正常范围内；取变压器的油样进行分析，结果正常，变压器内部无异常。
分析原因是3号主变空载充电产生较大的励磁涌流，并引发连接在同一母线上正在运行的变压器产生了和应涌流，造成差动保护的启动。
2 变压器励磁涌流、和应涌流分析2.1 励磁涌流、和应涌流产生的原因变压器是一种依据电磁感应原理制造而成的静止元件，是交流输电系统中用于电压变换的重要电气设备。
在电能-磁能-电能能量转换过程中，需要建立一定的磁场。
在建立磁场的过程中，在变压器绕组中就要产生一定的励磁电流。
变压器绕组中的励磁电流和磁场的关系是由变压器铁芯的磁化特性所决定的。
变压器铁芯越饱和，产生磁场所需要的励磁电流就愈大。
当变压器在空载合闸投入电网或外部故障切除后电压恢复时，能够观察到变压器电流的数值有很大摆动，随后，很快又返回到正常的空载或运行电流值，这个冲击电流通常就被称为励磁涌流。
励磁涌流是在变压器线圈内所引起的冲击电流。
变压器产生励磁涌流的原因是：变压器磁链不能突变，而产生非周期性的磁链，导致铁芯饱和，磁化曲线又是非线性的，所以产生很大的励磁涌流。
500kV变压器的励磁涌流与抑制方法
500kV变压器的励磁涌流与抑制方法摘要:变压器是现代电网建设的重要部分，本文简述了励磁涌流在500kV变压器空投时的危害,励磁涌流产生原因及其三种控制措施｡详细介绍了微机型涌流抑制器在兰溪电厂500kV主变上的工程应用,现场试验结果表明,微机型涌流抑制器可以成功抑制变压器空投时的励磁涌流｡关键词:500kV变压器;励磁涌流;微机型涌流抑制器;抑制当500kV主变空载投入电网或外部故障切除后电压恢复时,断路器分合操作的瞬间,系统电压的相角通常都是随机的且不确定的,由于变压器铁芯磁通的饱和及铁芯材料的非线性特征,会产生很大的励磁涌流｡由励磁涌流引起的电压突降､操作过电压以及保护误动等故障,对发电厂或电网电气主设备如发电机､变压器和高压开关的危害都是非常大的｡多年来继电保护设备或电力控制设备通过区分励磁涌流与故障电流的特征差异来识别励磁涌流,但励磁涌流的形式变化多样,识别的准确率不高,甚至以延长保护动作时间､降低保护灵敏度及牺牲可靠性为代价｡微机型励磁涌流抑制器在识别的基础上,采取抑制措施,主要用于抑制电力变压器及电力电容器空投时的涌流｡1励磁涌流的产生变压器投入后,绕组在磁路中的变压器会出现偏磁现象,这种现象属于单极性的｡对该磁通的极性和投入前变压器的剩磁极性进行相比较,结果相同时会出现稳态磁与剩磁以及偏磁叠加而造成磁路饱和的现象,使励磁电抗绕组在地变压器上时,会有很大的励磁涌流产生｡2励磁涌流的特点高次谐波分量会大量地存在于励磁涌流中,其中主要的电流是二次谐波分量,尖顶波是变化的曲线｡在三相变压器中存在着不同大小的二次谐波,但是较大的二次谐波至少存在一相｡励磁涌流波形明显偏于时间轴一侧,含有很大的非周期分量电流,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｡中小变压器涌流倍数大,衰减较快(可达10Ie,衰减时间0.5~1s),大型变压器涌流倍数较小,衰减慢(4~6Ie,2~3s,甚至1min)｡励磁涌流非正弦波,呈现尖顶波,相邻两个波形之间出现间断,宽度为间断角,间断角大小与铁芯饱和磁通和剩磁大小有关｡3励磁涌流的危害励磁涌流的危害是较大的，因为直流分量在励磁涌流中会将电流互感器中的磁路磁化过度,影响测量精度,容易造成变压器中继电保护装置出现误动的现象,尤其严重影响变压器的差动保护,使变压器在投运过程中屡次失败｡将电流接入到一台空载的变压器上所生成的磁力涌流,会使电气内部相邻连接的电站中运行的变压器出现和应涌流,发生误跳闸的状况,造成大面积的停电｡若励磁涌流数值较大,会使断路器以及变压器由于动力过大而受损｡造成电网电压骤升或骤降,导致其它电气设备无法正常工作,特别是易诱发操作过电压,损坏电气设备｡4励磁涌流控制措施的选择4.1在变压器低压侧并联电容在变压器低压侧并联一定的电容,变压器低压侧产生的磁通与高压侧磁通极性相反,对主磁通起去磁作用,从而达到抑制励磁涌流的目的｡该方法的缺点是选取并联电容值困难,电容过大或过小都不能有效地抑制涌流｡而且电容值一经选定无法调节,这样在每次合闸时由于合闸角度的随机性就很难与主磁通完全匹配,无法起到去磁作用,因此很难在工程实际中应用｡4.2变压器中性点串接电阻在变压器中性点串入一电阻,三相延时合闸空载变压器｡虽然这方法简单,但是500kV系统电厂采用GIS断路器,断路器都有非全相保护,不允许分相合闸操作,因此该方式不能应用于500kV系统电厂,而且中性点串入电阻还会改变500kV系统的零序网络,给继电保护整定带来困难｡4.3控制三相开关合闸时间变压器的总磁通由剩磁､偏磁和稳态磁通三者组成｡在变压器任一侧绕组突然上电或是突加电压的过程中,剩磁､偏磁和稳态磁通三者叠加,有可能在某个时段使磁路饱和或不饱和,若是不饱和将不会产生励磁涌流｡而剩磁和偏磁的极性和数值可以通过交流电压的分闸角和合闸角来控制｡分闸是可通过对外施电压进行实时检测获得,因此剩磁的极性和数值是可知的,那么抑制涌流就是在已知剩磁极性的前提下控制合闸角(即偏磁)了｡表1给出了剩磁及偏磁与α的关系,α对于剩磁ΦRes为切除角,对于偏磁Φp则为合闸角[3]｡从表1中可见在已知切除角的前提下选择合闸角,完全可以做到在电压突增时产生的偏磁Φp恰好去抵消或削弱剩磁ΦRes,再加上与稳态磁通Φ的配合完全可以控制磁路的合成磁通不超过饱和磁通Φsat,产生励磁涌流的“土壤”被铲除,当然就不会有励磁涌流了｡表1剩磁及偏磁与α的关系空充电源时偏磁和剩磁极性相反,与稳态磁通共同作用可抑制励磁涌流｡基于这种剩磁和偏磁互克原理的涌流抑制器在国内电力系统中已经得到广泛应用｡5励磁涌流抑制器在某电厂的应用5.1涌流抑制器二次回路介绍涌流抑制器接入电源侧电压(II母电压)､受控电源(5031开关)的电流和电压,获取三相电源电压的分合闸角｡#3主变5031开关的分合闸指令经涌流抑制器发送给5031开关的分合闸回路｡在进行#3主变空载合闸时,运行人员需将屏柜上的3KK切换开关切至“经3YL”,由NCS监控后台发出分合闸命令,经涌流抑制器装置对5031开关进行分合闸｡5.2涌流抑制器动态试验5.2.1试验目的及内容某电厂在#3主变5031开关对#3主变受电冲击时进行涌流抑制器动态试验｡共冲击2次,每次间隔10min,录取波形,每次录取主变冲击电流波形,并逐步优化涌流抑制器内部参数,使其工作在最佳状态点。
500 kV变压器空载合闸励磁涌流仿真分析
Smart Grid 智能电网, 2020, 10(6), 295-301Published Online December 2020 in Hans. /journal/sghttps:///10.12677/sg.2020.106032500 kV变压器空载合闸励磁涌流仿真分析王彤彤，文俊，靳海强华北电力大学电气与电子工程学院，北京收稿日期：2020年11月8日；录用日期：2020年11月24日；发布日期：2020年12月1日摘要500 kV变压器是连接两个甚至三个不同电压等级的重要电气一次设备。
变压器空载合闸时，由于瞬时电压过大，可能造成变压器铁心饱和，引发严重的励磁涌流现象；同时500 kV变压器容量较大，励磁涌流衰减缓慢。
本文以铜梁地区某一新建500 kV变压器为例，建立了适用于实际工程的变压器UMEC模型，通过PSCAD/EMTDC仿真计算，分析了500 kV变压器空载合闸时合闸断路器、电容式电压互感器、以及变压器励磁特性对励磁电流的影响，并提出了抑制励磁涌流的有效措施。
关键词励磁涌流，空载合闸，励磁特性曲线，500 kV变压器Analysis on Energizing Inrush Current ofNo-Load Transformer in 500 kVTongtong Wang, Jun Wen, Haiqiang JinSchool of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, BeijingReceived: Nov. 8th, 2020; accepted: Nov. 24th, 2020; published: Dec. 1st, 2020AbstractThe 500 kV transformer is an important electrical equipment connecting two or even three dif-ferent voltage levels. When the no-load transformer is closed, the transient voltage increases ra-pidly which may cause the saturation of the transformer core and cause severe inrush current. At the same time, the 500 kV transformer has a large capacity and the magnetizing inrush current王彤彤 等decays slowly. This paper takes a 500 kV transformer which is newly built in Tongliang as an ex-ample, and a typical transformer UMEC model suitable for practical engineering is established. Through simulation and calculation of PSCAD/EMTDC, the effects of closing circuit breakers, capa-citive voltage transformers, and transformer excitation characteristics on the inrush current are analyzed when the no-load 500 kV transformer is closed; meanwhile, measures are proposed to effectively suppress inrush current.KeywordsInrush Current, No-Load Energize, Excitation Characteristic Curve, 500 kV TransformerCopyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言500 kV 电网是我国最重要的电力输送系统，承担着将发电基地发出的强大功率输送至远方枢纽变电站的任务。
浅析500kV变压器空载投运时的无故障跳闸
电流是有差别 的。采取相应 的措施 ， 可 以有效防止这种无故障跳 闸的发生。 关键词 ： 变 压器 ； 空载投运 ； 励磁涌流： 故障电流
１ 主变压器 无故 障跳 闸现 象
２ ０ １ ２年 １ ２月 １ ０日，某 ５ ０ ０ ｋ Ｖ变 电站在 完成 １号主变压 器大修任务后，试运行期 间对 ｉ 号主变压器进行送 电，发 生 １ 号主 变压器保 护装置差动保 护跳闸现象 ，经检查变压 器无故
图２ １ ｘ ／ ２时 刻 合 闸 波形 和 ０时 刻 合 闸 波 形
５ 避免主变压器无故障跳 闸的对策
５ ． １ 技 术措 施
本次变 压器空载合 闸时的无故 障跳 闸是 由于变压 器的励
３ 差动保 护动作原因
差动 保护本身 要求应该躲过 当变压器 空载投运 及外部 故
磁涌流 所引起 ， 而励磁涌 流与变压器 铁芯 的剩磁 、 合 闸时 电压
从式 （ １ ） 可 以看到 ， 铁 心主磁通 大小 与合闸时 电压相 角 ｄ
有关 。同时， 变压器原边励磁 电流的大小与铁心主磁通有 以下
关系：
ｉ １ ＝（ ｗ１ ／ Ｄ ｌ （ ２ ）
当在系统 电压相角为 ０ 【 ＝ Ｉ ｒ ／ ２时 ， 合 闸后变压器立 即进 入稳 定运 行状态 ， 避免 了 由于空载合 闸的 电流冲击 ， 为变压器合 闸
形， ２和 ３合 成铁 心 主 磁 通 波 形 。
图１ １号主变压器故障录波电流波形图
变压器励磁涌流有三大特点 ： ① 含有 较大成分的非周期分 量， 往往 使涌流偏 向于时间轴 一侧； ② 含有丰 富的高次谐波成
分， 其中以二次谐波为主； ③波形存在间断。从变压器 跳闸时故 障录波 图中可 以判断为励磁 涌流 。在 不考虑绕组 电阻的情况 下， 电流的峰值 出现在合 闸后经过半周的瞬间。但是， 由于绕组
500kV变电所变电运行中的故障分析与处理
500kV变电所变电运行中的故障分析与处理500kV变电所是电网输电系统中的重要组成部分，负责将输送过来的高压电能变压并分配到各个终端用户。
在运行过程中，500kV变电所也会面临各种故障和问题，这就需要及时的分析和处理。
本文将深入探讨500kV变电所变电运行中的故障分析与处理。
一、故障类型及原因分析1. 一次设备故障：一次设备主要包括变压器、断路器、隔离开关等，故障原因可能是设备老化、过载、短路等，导致设备无法正常工作。
2. 二次设备故障：二次设备主要是与保护、控制、测量等有关的设备，故障原因可能是设备故障、接线错误、系统故障等。
3. 动力设备故障：动力设备主要是变电站的辅助设备，例如风机、冷却水泵等，故障原因可能是设备故障、供电问题等。
二、故障处理流程1. 故障检测：一旦变电所出现故障，首先需要进行故障检测，通过设备监控系统、现场巡检等手段找出故障设备和部位。
2. 故障隔离：找到故障设备后，需要及时将其隔离，避免影响整个系统的正常运行。
隔离手段可以是断开电源、投入备用设备等。
3. 故障修复：针对故障设备进行修复，可能需要更换零部件、调整接线等手段。
三、故障处理关键技术1. 巡检技术：通过定期的巡检，及时发现一些潜在的故障隐患，预防故障发生。
2. 红外热像技术：通过红外热像仪对设备进行热像检测，可以有效发现设备的异常情况，预防故障的发生。
3. 基于物联网技术的设备监控系统：通过物联网技术可以实现对设备的远程监控、数据采集和故障诊断，提高设备运行的效率和可靠性。
4. 智能辅助决策系统：利用人工智能技术对设备运行状态进行分析，提供故障预测和处理建议，提高故障处理的效率和准确性。
四、故障处理的挑战和对策1. 高压设备的维护和修复需要专业技术和丰富经验，因此变电所需要建立健全的技术培训和知识传承体系，确保人员具备专业技能。
2. 故障处理需要高效的协调和配合，因此变电所需要建立健全的协作机制和信息共享平台，提高各个部门之间的沟通与协作效率。
500kV变电站(换流站)备用电源高压保险熔断故障原因分析及治理措施
500kV变电站(换流站)备用电源高压保险熔断故障原因分析及治理措施刘晓芳;黄铮【摘要】针对500kV变电站(换流站)备用电源电压互感器多次发生故障,甚至引起电压互感器烧毁的事故.通过对八个变电站备用电源进线电压互感器的多次故障情况进行统计分析;研究分析中性点不接地系统高压保险异常熔断原因;提出综合治理措施方案,实际运行表明,对于铁磁谐振等原因引起电压互感器高压保险熔断故障,抑制效果非常有效.【期刊名称】《广东科技》【年(卷),期】2016(025)002【总页数】2页(P34-35)【关键词】铁磁谐振;备用电源;高压保险熔断;非线性电阻【作者】刘晓芳;黄铮【作者单位】国网湖北省检修公司鄂中运修分部,湖北武汉420030;国网湖北省检修公司鄂中运修分部,湖北武汉420030【正文语种】中文在500kV变电站（换流站）备用电源通常采用中性点不接地方式，实际运行过程中，多次发生电压互感器高压保险熔断故障，甚至引起电压互感器烧毁的事故。
由于没有深入分析高压保险异常熔断故障原因，而且在不同环境和运行条件下，其故障原因有所不同，只有准确分析原因，才能采取有效的治理措施。
对八个变电站备用电源进线电压互感器62次故障情况进行统计，其中58次出现在未采取消谐措施的变电站，而电压互感器高压保险熔断故障54次占86%，由此可见电压互感器高压保险熔断是最常见的故障现象。
例如：朝阳变#0站用变保护CSC-241C电压互感器断线或失压动作后，对整个所用电系统以及江南线终端塔进行了检查，均无异常，对侧母线电压正常。
检查确定为13MPT C相一次保险熔断。
造成高压保险熔断的原因可能为系统故障、电压互感器自身故障、操作故障等。
500kV变电站备用电源进线系统均为中性点不接地系统，该系统有大量的储能元件，如电压互感器、变压器等电感元件及线路对地电容等电容元件，其系统的暂态特性是导致站用电系统事故的直接原因。
系统中可能对站用电设备造成系统暂态冲击的主要因素有：①铁磁谐振过电压；②低频饱和电流；③电压互感器入口电容的冲击电流。
换流站500kV换流变压器故障保护动作分析_田茂熙
2015年10月上换流站５００ｋＶ换流变压器故障保护动作分析田茂熙（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局，贵州贵阳550003）【摘要】将直流换流站作为主要研究对象，深入探讨该换流站变压器发生故障的具体过程及其相应的保护动作。
在简单阐述保护原理的前提下，分析了变压器故障的发生原因与换流阀进行换相时对电流造成的实际影响。
针对录波图，初步诊断故障发生位置，得出故障产生时直流系统的反馈情况，为故障维修提供便利条件，与此同时还对故障发时的投旁通对措施含有的一些问题进行研究。
现场检查结果可以证实理论分析的准确性，旨在为工程设计与设备安全运行提供指导意义。
【关键词】换流变压器；故障；保护动作【中图分类号】TM721【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2015）19-0184-02如今，为满足迫切的用电需要，我国正加大力度开展直流输电工程建设。
伴随着大量直流输电工程的出现，输电安全对于电网稳定控制方面有着至关重要的作用。
数据表明，在可能对高压直流输电安全造成实际影响的各项因素当中，换流变压器发生接地故障较为常见，且危害性较大，是当前面临的主要问题之一。
本文阐述了某换流站在某一时间发生的接地故障时间，对其发生故障时系统保护动作进行深入的研究，提出了故障持续过程中系统的实际相应状况，为杜绝类似事件的再次发生提供理论依据。
1直流换流变压器概况换流变压器接在换流桥与交流系统之间的电力变压器。
采用换流变压器实现换流桥与交流母线的连接，并为换流桥提供一个中性点不接地的三相换相电压。
换流变压器与换流桥是构成换流单元的主体。
换流变压器在直流输电系统中的作用有：传送电力；把交流系统电压变换到换流器所需的换相电压；利用变压器绕组的不同接法，为串接的两个换流器提供两组幅值相等、相位相差30°（基波电角度）的三相对称的换相电压以实现十二脉动换流；将直流部分与交流系统相互绝缘隔离，以免交流系统中性点接地和直流部分中性点接地造成直接短接，使得换相无法进行；换流变压器的漏抗可起到限制故障电流的作用；对沿着交流线路侵入到换流站的雷电冲击过电压波起缓冲抑制的作用。
500kV变压器空投时涌流分析及保护误动预控措施
500kV变压器空投时涌流分析及保护误动预控措施肖华宾;张杨迪【摘要】在构造由多条500 kV输电线路、多台600～1000 MW发电机组电力系统组成的物理模型的基础上,探讨和分析了500 kV变压器空载合闸过程产生励磁涌流及和应涌流的原因；阐述了涌流的特点和可能由此带来的实际问题；最后从消除剩磁、抑制涌流、合理设置保护定值3个方面提出了几种目前现场可以采取的预控管理措施.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】5页(P101-105)【关键词】500 kV变压器;励磁涌流;和应涌流;继电保护;预控措施【作者】肖华宾;张杨迪【作者单位】神华广东国华粤电台山发电有限公司,广东台山 529228;神华广东国华粤电台山发电有限公司,广东台山 529228【正文语种】中文【中图分类】TM774.1;TM406从2003年12月起，国华台山电厂陆续投产了5台600 MW及2台1 000 MW的燃煤火力发电机组。
机组投运后，出现500 k V变压器空载合闸（以下简称空投）过程因涌流引起变压器及其联络高压厂用变压器、发电机保护出现异常的现象。
建立1个由多条500 k V输电线路、多台600～1 000 MW发电机组组成的电力系统物理模型，其结构如图1所示。
当500 k V系统内连接多台大型变压器时，如果其中1台变压器进行空投，该变压器铁心将产生各种磁通，这些磁通主要是稳态磁通、偏磁和剩磁［1］，其中稳态磁通的数值和电源电压有关。
根据楞次定律，变压器任一侧绕组感受电压突变的瞬间，任何电感线圈磁路中的磁链维持不变。
变压器电磁路结构如图2所示。
初级绕组的电压方程式中：R1为初级绕组的电阻。
当电压U1为正弦函数时，其表达式为式中：Um、ω分别是初级电压幅值和角频率；α为时间t＝0时U1的初相角。
如忽略初级绕组电阻R1，则U1的表达式改写为求解微分方程得到磁通其中：Φm＝为磁通的幅值。
500kV变电站主变励磁涌流的特点和防范措施
500kV变电站主变励磁涌流的特点和防范措施摘要：500kV变电站主变压器在空载合闸过程中产生很大的励磁涌流，极易造成主变大差动保护的误动作。
本文从励磁涌流的特点二次谐波含量大、波形突变以及倒闸操作等方面入手，研究防止主变大差动保护误动的措施。
关键词：变压器，励磁涌流，特点，防范措施当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中，由于变压器铁芯中的磁通量的突变，使铁芯饱和，这时将出现数值很大的励磁电流，此情况称为励磁涌流。
近年来，我国远距离输电系统越来越多地建成，超高压、大容量电力变压器不断投产，对变压器保护的可靠性和快速性提出了更高的要求。
但是，国内变压器保护的发展却远远落后，其保护正确动作率长期偏低。
如何躲开变压器励磁涌流的影响，对提高变压器保护动作的正确率以及改善电力系统的供电质量有着重要的意义。
1 励磁涌流产生的原因变压器绕组中的励磁电流和磁通的关系由磁化特性所决定，铁芯越饱和，产生一定的磁通所需的励磁电流就愈大。
由于在最不利的合闸瞬间，铁芯中磁通密度最大值可达2Φm，这时铁芯的饱和情况将非常严重，因而励磁电流的数值大增，这就是变压器励磁涌流的由来。
励磁涌流比变压器的空载电流大100倍左右，在不考虑绕组电阻的情况下，电流的峰值出现在合闸后经过半周的瞬间。
但是，由于绕组具有电阻，这个电流是要随时间衰减的。
对于容量小的变压器衰减得快，约几个周波即达到稳定，大型变压器衰减得慢，全部衰减持续时间可达几十秒。
2 励磁涌流的特点及影响三相变压器的励磁涌流与合闸时电源电压初相角、铁芯剩磁、饱和磁密、系统阻抗等有关，而且直接受三相绕组的接线方式和铁芯结构形式的影响。
2.1 励磁涌流的特点对于500kV主变这类大型变压器，励磁涌流可达到额定电流的5～10倍，并且合闸初相角改变时，对各侧的励磁涌流的影响也不同。
励磁涌流中含有很大成分的非周期分量，往往偏于时间轴一侧。
分析和实践表明，励磁涌流中含有明显的二次谐波和偶次谐波，二次谐波的含量在一般情况下不低于基波分量的15%，而短路电流中几乎不含有二次谐波分量。
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文章编号：1000-3673（2009）01-0097-04
电网技术 Power System Technology
中图分类号：TM401 文献标志码：A
Vol. 33 No. 1 Jan. 2009
学科代码：470·4051
500 kV 高岭换流站换流变空载充电励磁涌流分析
KEY WORDS: back to back converter station；converter transformer energize ； closing resister ； inrush current ； converter transformer protection
摘要：介绍了 500 kV 高岭背靠背换流站换流变及其保护配置 情况，结合现场录波数据并借助电磁暂态仿真程序 PSCAD/EMTDC 分析了该换流站空充变压器时的励磁涌流 特点及其对变压器保护的影响，验证了合闸电阻对换流变空 载充电励磁涌流的抑制效果，指出该站换流变励磁涌流水平 较低，但由于换流变容量较大，励磁涌流衰减较慢，应考虑 预防某些极端情况下励磁涌流导致的换流变保护误动问题。
关键词：背靠背换流站；换流变压器充电；合闸电阻；励磁 涌流；换流变保护
0 引言
为实现能源的经济合理调配，国家电网公司正 全力发展全国范围的特高压电网[1-4]。通过建设背靠 背换流站可以提高互联电网之间的错峰容量，形成 容量效益，调剂余缺、互为备用。高岭换流站位于
辽宁省绥中县高岭镇高岭开关站的西北侧，与已有 高岭开关站的站址相连，是继西北—华中联网灵宝 背靠背换流站试验工程之后又一个大功率直流背靠 背联网工程，也是提高东北电网稳定控制水平并加 大电网输送能力的关键性工程，是保证京津唐电网 特别是首都电网安全可靠用电的国家重点工程[5-11]。
现场录波图与 PSCAD/EMTDC 软件仿真结果发现， 在使用带合闸电阻的断路器对换流变进行充电时
励磁涌流水平降低，结果同时表明利用 PSCAD/ EMTDC 可以定性研究换流变充电的暂态过程。
4 换流变励磁涌流录波统计分析
−0.2
−0.4 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 t/s
图 2 无合闸电阻时换流变三相励磁涌流 Fig. 2 The inrush current of the converter transformer
without pre-insertion resistance
3.3 断路器带有 1500 Ω 合闸电阻情况下换流变空 载充电过程仿真
同，换流变二次侧 A 相励磁涌流最大，峰值瞬时值
达到 0.8 kA，并且此励磁涌流衰减较慢，直到合闸 后 2.3 s 仍有 0.1 kA；另外两相励磁涌流衰减较快，
且峰值瞬时值较小。
0.8
பைடு நூலகம்Δ侧Α相 电流/kA
0.4
0.0 −0.2
Δ侧Β相 电流/kA
0.1
−0.1 −0.3 −0.5
0.1 0.0
Δ侧 C 相 电流/kA
1.6 1.2 0.8
电压/pu
0.0
0.00 0.02
0.04 0.06 0.08
电流/pu
图 1 典型的变压器励磁特性曲线 Fig. 1 The typical excitation curves of transformer
3.2 断路器不带合闸电阻情况下换流变空载充电
过程仿真
首先仿真换流变不带合闸电阻的情况，单元一
常勇
(国网运行有限公司，北京市 东城区 100005)
Analysis on Energizing Inrush Current of No-Load Converter Transformer in 500 kV Gaoling Back-to-Back Converter Station
CHANG Yong
−0.05
−0.15 0.1 0.0
−0.2 −0.4
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 t/s
图 3 带合闸电阻时换流变三相励磁涌流 Fig. 3 The inrush current of theconverter transformer
with pre-insertion resistance
换流变压器充电操作是换流站调试、开路实验 (OLT)及生产运行阶段常见的基础性操作，成功的 充电操作是换流站日常运行的基本保证。换流变压 器充电时要检验是否存在短路故障、是否存在绝缘 配合问题，为此换流变保护也配置了相应的保护功 能。此外由于直流输电的特殊性，在直流极保护中 还需配置换流变阀侧中性点偏移保护。与普通电力 变压器一样，换流变压器充电时也要考察励磁涌流 的影响，在生产实践中由于励磁涌流导致换流变保 护误动的情况时有发生。在超高压系统中常采用带 合闸电阻的断路器作为限制系统合闸操作过电压 及励磁涌流的措施，即：在断路器合闸或重合闸过 程中，在主触头闭合前先在负荷回路中短时串入一 个合闸电阻，从而对暂态过电压以及励磁涌流[12-13] 起到抑制作用。
0.10
0.00
−0.10 0
2
4
6
8 10 12
t/s
图 4 换流变三相励磁涌流波形
Fig. 4 Inrush current the wave record
of the converter transformer
值得注意的是，在高岭换流站目前的主接线方
式下，换流变的励磁涌流通路主要存在于阀侧的Δ 绕组中，在阀侧的星型绕组中没有明显表现。比较
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常勇：500 kV 高岭换流站换流变空载充电励磁涌流分析
Vol. 33 No. 1
也会在饱和与不饱和之间作周期性变化，其变化频 率是电源频率的偶数倍，将在电流波形中产生偶次 谐波，因此变压器电流波形中含有 2、3、4、5 等 各次谐波，这也是换流变保护采用 2 次谐波制动法 躲过励磁涌流影响的基本原理。理论上换流变励磁 涌流可达变压器额定电流的 6~8 倍。励磁涌流将随 时间逐渐衰减，其衰减时间取决于回路电阻和电 抗，小型变压器几个周期后即达到稳定状态，大型 变压器衰减较慢，有的甚至延续 20 s。研究表明励 磁涌流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，包含有大量的高次谐波(以 2 次谐波为主)，同时波形之间有间断角。直流输电中 阀的换相过程实际上就是两相短路，为将换相过程 中的电流限制在一定范围内，换流变的短路阻抗要 大于一般变压器，励磁涌流衰减的时间也较长。
（State Grid Operation Company，Dongcheng District，Beijing 100005，China）
ABSTRACT: The configuration of 500kV Gaoling back-to-back converter station and its protection are presented. Combining with on-site recorded data and by means of electromagnetic transient simulation program PSCAD/EMTDC, the features of energizing inrush current of no-load converter transformer in this station and its impact on transformer protection are analyzed. Meanwhile, the suppression effect of closing resister on the energizing inrush current of no-load converter transformer is verified. It is pointed out that the energizing inrush current of no-load converter transformer in this substation is in low level, however due to the higher capacity of converter transformer, the inrush current attenuates slowly, so the misoperation prevention of converter transformer protection caused by energizing inrush current under some extreme cases should be taken into account.
在相同的初始合闸相角条件下，合闸电阻投入
时的仿真曲线如图 3 所示。观察发现在换流变压器 空载充电时投入合闸电阻对于励磁涌流具有良好
的抑制效果，A 相励磁涌流峰值瞬时值降为 0.4 kA，
第 33 卷 第 1 期
电网技术
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Δ侧Β相 Δ侧Α相 电流/kA 电流/kA
Δ侧 C 相 电流/kA
0.3
0.1 0.0 −0.1 0.05
其余两相也相应减小，A 相励磁涌流峰值在 1.9 s 时已经降到 0.1 kA。 3.4 录波曲线比较
2008 年 6 月，高岭背靠背换流站进行了系统调 试，单元一东北侧换流变的串内断路器合闸电流实 时录波图如图 4 所示。
0.4 0.2
0.0
C 相电流/pu Β相电流/pu Α相电流/pu
0.04 0.00 −0.04 −0.08
本文将结合高岭背靠背换流站的实际情况，讨 论变压器空充时合闸电阻对励磁涌流的限制作用， 结合实际录波数据分析换流变压器保护在换流变 空载充电时的工作特性，同时结合现场实际考察电 磁仿真软件 PSCAD/EMTDC 的有效性。
1 励磁涌流的产生机理及影响因素