變壓器零序方向過流保護

1、零序方向過流保護小結變壓器高壓側（110kV及以上）及中壓側一般為中性點直接接地系統(tǒng)(又稱大接地電流系統(tǒng)),當發(fā)生接地短路時,將出現很大的零序電流,對變壓器的電氣性能產生極大的危害,因此必須配備接地短路保護。變壓器單相接地短路的主保護為比率制動式差動或零序差動，同時應裝設后備保護，作為變壓器高壓繞組和相鄰元件接地故障的后備。一、 變壓器接地后備保護概述變壓器因其絕緣水平和接地方式的不同，所配置的接地短路后備保護也不同。對于全絕緣變壓器，中性點裝設接地隔離刀閘和避雷器，隔離刀閘閉合為中性點直接接地方式，隔離刀閘斷開為中性點不接地運行方式。中性點直接接地運行時用零序過流保護，中性點不接地運行時用零

2、序過壓保護。對于分級絕緣變壓器，若其中性點絕緣水平低，中性點必須直接接地，若其中性點絕緣水平較高，則中性點可以直接接地，也可在系統(tǒng)不失去接地點的情況下不接地運行，其大多裝設放電間隙。在220kV系統(tǒng)中的變壓器，他們的中性點僅部分接地，另一部分不接地。當發(fā)生接地故障時應先跳開不接地變壓器，然后跳開接地變壓器。因此，這類變壓器接地后備保護的配置需要考慮該變壓器中性點在系統(tǒng)中的接地情況。對于中性點未裝設放電間隙的分級絕緣變壓器，若其中性點直接接地，則用零序過流保護，若其中性點不接地，則用零序聯(lián)跳保護。對于中性點裝設放電間隙的分級絕緣變壓器，中性點直接接地運行時用零序過流保護，中性點不接地時用間隙零序

3、保護。綜上所述，中性點直接接地變壓器的接地故障后備保護無一例外地采用零序過流保護，對高中壓側中性點均直接接地的自耦變和三繞組變壓器，當有選擇性要求時，應增設零序方向元件。二、零序方向過流保護邏輯零序方向過流保護一般由“零序過流元件”和“零序方向元件”相與構成，如果帶零序電壓閉鎖，則由“零序過流元件”、“零序方向元件”和“零序電壓閉鎖元件”相與構成。其邏輯圖如圖1所示。 圖1 零序方向過流保護邏輯框圖零序電壓閉鎖元件的零序電壓取自TV開口三角。零序過流元件的零序電流可以自產，也可取自中性點零序TA。零序方向元件的方向電壓，可以取開口三角電壓，也可以取自產，但方向電流必須取自產，而不能取中性點專用

4、零序TA的電流。其原因在于，中性點零序電流對方向沒有選擇性。如圖2所示系統(tǒng)，變壓器T1和T2經過線路L相連，TA0為變壓器T1中性點零序TA，TA1為變壓器T1端口TA，M1為端口母線。以變壓器T1為例，討論零序方向元件。零序方向過流保護作為變壓器的后備保護，則d1(變壓器內部)和d2(線路側)點分別為正方向和反方向的接地點。對于零序電流正方向的定義，如果三相TA極性端靠近母線，如圖5所示，以母線流向變壓器為正。無論是正方向還是反方向發(fā)生接地短路，接地點零序電壓最大，變壓器中性點零序電壓最低，零序電流由接地點流向變壓器中性點。作單相接地時的零序網絡，在圖3、4中，U0為接地點的零序電壓，也是保

5、護裝置采到的零序電壓；I0為保護裝置采到的零序電流；忽略電阻后，XL為線路的零序電抗，XT1和XT2分別為變壓器T1和T2的零序電抗。TA0在正反方向接地短路時濾取到的零序電流為I01。TA1在正方向接地短路時自產得到的零序電流為I02，在反方向接地短路時自產零序電流為I01。在圖3中，接地點d1將變壓器繞組等效分為aXT1和(1-a)XT1。圖2 發(fā)生接地的系統(tǒng)示意圖 (a)零序網絡 (b)零序電流電壓向量圖圖3 正方向發(fā)生接地時的零序網絡示意圖(a)零序網絡 (b)零序電流電壓向量圖圖4 反方向發(fā)生接地時的零序網絡示意圖由圖3，4可得，無論是正方向（d1點）還是反方向（d2點）發(fā)生接地故障

6、，流過TA0的零序電流方向始終為由接地點流向變壓器中性點，其方向并不改變。而方向電流由TA1自產時，若正方向發(fā)生接地故障，接地點d1零序電壓最大，零序源在變壓器內部，零序電流的方向由變壓器流向母線；若反方向發(fā)生接地故障，接地點d2零序電壓最大，零序源在變壓器外部，零序電流的方向由母線流向變壓器；因此，只有自產零序電流，才能區(qū)分是正方向還是反方向發(fā)生接地故障，才能保證零序方向元件動作的選擇性。零序方向元件的最大靈敏角與接地零序網絡有關，零序電壓和零序電流按圖5所示的極性接線時，當方向指向母線時，最大靈敏角為7085，軟件固定為70；當方向指向變壓器時，最大靈敏角為-95-110，軟件固定為-11

7、0。當零序方向元件的方向電壓取自產時，如果發(fā)生TV斷線，則方向電壓濾取到一個“虛假”的零序電壓，可能導致零序方向元件誤動。對這個問題的處理有兩種方式：一是將方向電壓切換至TV開口三角，二是將零序方向元件退出。前者的處理方式不影響零序方向元件的功能，但要求用戶必須正確校驗開口三角電壓的極性；后者的處理方式不再計及方向，零序方向過流變成單純的零序過流保護。反正TV斷線后必須退出檢修，這時電壓不起作用，所以退出方向元件是可以接受的。當零序電流由三相電流自產時，如果發(fā)生TA斷線，會出現“虛假”的自產零序電流，可能導致零序過流元件誤動，所以該保護可選零序電壓閉鎖。當變壓器發(fā)生接地故障時，除了產生零序電流

8、，還出現零序電壓，但是TA斷線時，三相電流自產雖然可以濾取到零序電流，但無零序電壓產生。所以零序電壓閉鎖可以防止因TA斷線導致的誤動。零序網絡中零序電流的分布，主要取決于線路和中性點接地變壓器的零序阻抗，而與電源的數目及位置無關。例如，如果圖2中變壓器T2中性點不接地，則圖3中TA1中將不會自產得到零序電流I02。圖5 零序方向元件極性接線圖三、零序方向過流保護的幾個定值的說明零序電流：零序過流定值。零序電壓閉鎖選擇：是否帶零序電壓閉鎖，選1為帶零序電壓閉鎖，選0為不帶零序電壓閉鎖。零序電壓：零序電壓閉鎖值。如果零序電壓閉鎖選擇整定為0，則該項定值不起作用，可以不整定。該零序電壓取自TV開口三角。零序電流選擇：零序過流元件的零序電流取法，選