变压器励磁涌流与内部故障电流区别识别方法

在电力系统运维场景中，不少企业的变电班组都遇到过类似问题：变压器空载合闸时明明没有故障，却触发变压器保护误动跳闸，停电检修不仅耽误生产进度，还会产生额外的运维成本；而如果调整保护定值降低灵敏度，又怕真的出现内部故障电流时保护拒动，引发设备烧毁等严重安全事故。同时，电力监管部门的定期巡检中，也要求运维单位提供变压器保护对励磁涌流与故障电流的识别准确率验证材料，不少单位因为缺乏标准化的检测数据，无法通过合规性检查。

要解决这类问题，首先要理清两种电流的本质差异，明确变压器励磁涌流特征是区分两者的核心基础。变压器励磁涌流是变压器铁芯饱和时产生的暂态电流，通常出现在空载合闸、外部故障切除后电压恢复的场景中，含有大量的二次、三次谐波，其中二次谐波占比通常超过15%，波形存在明显的间断角，整体偏于时间轴的一侧，幅值*高可达到额定电流的8倍左右【1】。而内部故障电流是变压器绕组出现匝间短路、相间短路、接地短路等故障时产生的稳态或暂态电流，波形接近标准正弦波，对称分布于时间轴两侧，谐波含量低，以基波分量为主，故障持续时间较长时幅值基本稳定。部分场景下两种电流的幅值接近，仅靠幅值判断很容易出现误判，这也是很多变压器保护误动的核心原因。

一、主流变压器励磁涌流与内部故障电流识别方法对比

目前应用于变压器保护的变压器励磁涌流与内部故障电流识别方法主要分为三类，不同方案的适用场景和准确率存在明显差异。

第一类是二次谐波制动法，基于变压器励磁涌流的高次谐波特征，设置二次谐波占比阈值，当检测到电流中的二次谐波占比超过阈值时判定为变压器励磁涌流，闭锁保护动作。这种方法原理简单，实现成本较低，是当前变压器保护中应用*广泛的识别方法，但在特定场景下，比如变压器带故障合闸、内部故障电流伴随电容效应产生谐波时，容易出现误判。

第二类是间断角识别法，通过检测电流波形的间断角大小区分两种电流，变压器励磁涌流的间断角通常超过60度，而内部故障电流基本没有间断角。这种方法识别准确率较高，但对保护装置的采样精度要求高，现场运行时容易受到线路噪声干扰，在电压等级较低的变电站中应用限制较多。

第三类是智能识别法，结合小波变换、深度学习等技术提取电流波形的多维度特征，实现更精准的区分，目前已经开始在智能变电站的变压器保护中试点应用【2】。这类识别方法对复杂工况的适应性更强，能够适配新能源并网场景下多变的变压器励磁涌流特征，但算法训练需要大量的现场数据支撑，落地成本相对较高。

二、面向B端用户的变压器保护校验落地方案

对于风电、光伏、工矿企业的自备电站等B端用户来说，仅靠保护装置自带的识别方法不足以完全规避误动、拒动风险，需要提前结合现场工况做针对性校验，这时*需要用到继电保护测试仪开展模拟测试。

常规的继电保护测试仪支持自定义输出不同特征的电流波形，用户可以模拟现场可能出现的各种变压器励磁涌流场景，比如不同合闸角度、不同铁芯剩磁、不同容量变压器的涌流波形，同时也可以模拟不同严重程度的内部故障电流，测试变压器保护装置的动作逻辑是否符合预期。针对特殊工况的用户，还可以选用专用的变压器保护测试仪，这类设备内置了多组标准的变压器励磁涌流和内部故障电流样本库，支持一键生成测试序列，自动完成不同识别方法的阈值校验，测试完成后可以自动生成校验报告，方便运维团队存档。

比如某钢铁企业的自备电站之前多次出现主变空载合闸时变压器保护误动的问题，运维团队用变压器保护测试仪模拟现场的合闸工况，发现是现场变压器剩磁较高，励磁涌流的二次谐波占比刚好低于保护装置的默认制动阈值，导致保护误判为内部故障电流。通过调整定值并反复测试不同场景下的识别准确率，验证定值合理性后，后续再也没有出现同类问题，单次校验*避免了数十万元的停机损失。对于B端用户来说，定期用继电保护测试仪开展校验，能够在极低的成本下规避保护误动、拒动风险，保障生产用电的稳定性。

三、符合G端监管要求的标准化检测流程

对于电力监管机构、电网运维管理部门等G端用户来说，*关心的是变压器保护的运行符合相关标准规范，能够有效降低电网安全风险。目前国内的变压器保护相关标准明确要求，保护装置对变压器励磁涌流和内部故障电流的识别准确率需要满足对应电压等级的要求，运维单位需要定期开展校验并留存检测报告【3】。

在监管巡检过程中，运维单位可以出具通过继电保护测试仪完成的标准化测试报告，作为变压器保护运行合规的证明材料。同时，电力管理部门在开展区域电网安全隐患排查时，也可以配备便携式的变压器保护测试仪，现场抽检不同变电站的变压器保护装置的识别能力，及时排查识别方法失效、定值不合理等隐患，降低区域大面积停电的风险。比如某省电力监管部门在开展工业园区用电安全专项检查时，用便携式继电保护测试仪抽检了12家企业的主变保护装置，发现有3家的保护装置对特定特征的变压器励磁涌流识别失效，误判为内部故障电流，要求企业限期整改，有效排查了潜在的停电风险。

对于G端用户来说，推广标准化的变压器保护测试流程，要求运维单位用测试仪定期验证识别方法的有效性，能够从制度层面提升区域电网的运行安全性，减少用电安全事故的发生。

随着新型电力系统的建设，大量新能源并网导致变压器的运行工况更加复杂，变压器励磁涌流的特征也出现了更多变化，对识别方法的适应性提出了更高的要求。相关运维单位可以定期用变压器保护测试仪开展校验，结合*新的运行数据优化变压器保护的定值，提升对复杂场景下两种电流的识别准确率，既保障设备安全，也满足合规性要求。

参考文献

【1】 GB/T 14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程

【2】 电力变压器励磁涌流抑制技术导则

【3】 智能变电站变压器保护技术规范

【4】 电力系统继电保护测试技术手册