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1、变压器接地保护第三节 变压器接地短路后备保护 1.概述 变压器高压(110KV及以上)侧单相接地短路应装设后备保护，作为变压器高压绕组和相邻元件接地故障主保护的后备。 220KV及以上的大型变压器，高压绕组均为分级绝缘，其中性点绝缘水平有两种类型：一类绝缘水平很低，例如500KV系统的中性点绝缘水平为38KV的变压器，中性点必须直接接地运行；另一类绝缘水平较高，例如220KV变压器的中性点绝缘水平为110KV，其中性点可直接接地，也可在系统中不失去接地点的情况下不接地运行。当系统发生接地短路时，变压器中性点就将承受中性点对地电压。为了限制系统接地故障的短路容量和零序电流水平，也为了接地保护本身
2、的需要，有必要将220KV变压器的部分中性点不接地运行。 1.1 中性点直接接地的变压器 接地短路的后备保护毫无例外地采用零序过电流保护，对高中压侧中性点均直接接地的自耦变和三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。 1.2 中性点可能接地也可能不接地的变压器 1.2.1 分级绝缘变压器 对于220KV系统的变压器，它们的中性点仅部分直接接地，另一部分变压器中性点不接地运行。对这类变压器的接地后备保护，动作后应首先跳开有关的不接地变压器，然后再跳开直接接地的变压器，目的是防止中性点不接地系统发生接地短路时，故障点的间歇性弧光过电压可能危及电气设备的安全。即使采取了上述保护方式，任不能
3、认为变压器没有间歇性弧光过电压问题。要解决这一问题，往往很麻烦和很困难。 对于部分中性点直接接地的系统，接地故障后备保护首先跳开中性点不接地的变压器有可能造成全厂(站)所有变压器全部被切，后果严重。 1.2.2 全绝缘变压器 这种变压器在中性点直接接地时用零序过流保护，在中性点不接地时用零序过电压保护。后者动作电压按中性点部分接地电网中发生单相接地故障时保护安装处可能出现的最大零序电压整定。所以它只在有关的中性点接地变压器已切断后才可能动作。它的动作时间一般可取0.5s短时限，为的是避越接地故障暂态过程的影响。 1.2.3 中性点装设放电间隙及相应保护 这种变压器的中性点直接接地运行，也可能不
4、接地运行。在中性点不接地运行时，中性点放电间隙起过电压保护保护作用，例如220KV变压器，中性点绝缘为110KV等级，当中性点对地电压超过110KV时，放电间隙击穿，形成零序电流通路，利用接在放电间隙回路的零序过流保护，切除改变压器。 当电力系统中发生故障后，断路器有非全相跳、合闸的情况。设系统中性点接地运行；系统的中性点不接地运行，并与地之间有一台避雷器FJ110J。如连接系统和的断路器之断开两相，而第三相仍连接在一起，那么，系统和将失步。当其电压向量转到图1所示的位置时，在变压器中性点与地之间的电压，将为2Uph，其中Uph为最高运行相电压。若Uph2423KV，则2Uph279KV，大于
5、FJ110J的工频放电电压224268KV，因而避雷器将放电，并导致爆炸事故。同时2Uph也超过了中性点1min工频耐压200KV。 对于上述故障，零序过电压保护往往不能起到保护作用。为此，在变压器中性点装设放电间隙作为过电压保护，并要求当出现危及变压器中性点绝缘的冲击电压或工频过电压时，间隙应可靠动作。但在正常存在接地中性点的情况下发生单相接地故障时，间隙不应当动作。这一方面是因为此时中性点的电压在允许范围内，另一方面也是因为避免间隙频繁放电。放电间隙一般采用比较简单的棒棒间隙。 2 原理及其微机实现 2.1 四方 2.1.1 变压器零序电流保护 2.1.1.1 保护原理 该保护反应变压器零
6、序电流大小，保护接地故障。变压器零序电流保护适合于中性点直接接地的变压器，保护测量变压器中性点电流。 2.1.1.2 逻辑框图 保护设有两段，每段有两个时限，时限1动作于跳母联断路器，时限2动作于发变组保护的全停出口。该保护的逻辑框图如图2所示。 I0I01t1t2I0I02t3t4母线解列全停图2变压器零序电流保护逻辑图 2.1.1.3 整定内容 零序电流保护I段定值I01 零序电流保护II段定值I02 零序I段保护跳母联时间元件t1 零序I段保护驱动全停时间元件t2 零序II段保护跳母联时间元件t3 零序II段保护驱动全停时间元件t4 2.1.1.4 保护的整定计算 I段零序电流元件的动作
7、电流：应与相邻线路零序过电流第I段或第II段或快速主保护相配合。 I01=KrelKbr1Iop.o.11 式中：Krel可靠系数，取1.1； Kbr1零序电流分支系数，其值等于线路零序过电流I段保护区末端发生接地短路时，流过本保护的零序电流与流过线路的零序电流之比，取各种运行方式的最大值； Iop.o.11与之配合的线路保护相关段动作电流。 110kV及220kV变压器I段零序过电流保护以t1=t0+Dt断开母联或分段断路器；以按系统配合要求整定的延时t2断开变压器各侧断路器。330kV及500kV变压器高压侧I段零序过电流保护只设一个时限，即t1=t0+Dt，断开变压器本侧断路器。 II段
8、零序过电流继电器的动作时间应与相邻线路零序过电流保护的后备段相配合。 I02=KrelKbr2Iop.o.12 式中：Krel可靠系数，取1.1； Kbr2零序电流分支系数，线路零序过电流保护后备段保护范围末端发生接地故障，流过本保护的零序电流与流过线路的零序电流之比，取各种运行方式的最大值； Iop.o.12与之配合的线路保护后备段的动作电流。 110kV及220kV变压器I段零序过电流保护以t3=t1max+Dt断开母联或分段断路器，t1max为线路零序过电流保护后备段或接地距离保护后备段的动作时间；以t4=t3+Dt断开变压器各侧断路器。330kV及500kV变压器高压侧II段零序过电流
9、保护只设一个时限，即t3=t1max+Dt，断开变压器本侧断路器。 II段零序过电流保护必须满足母线接地故障Ksen1.5的要求，为此动作电流可不与线路接地距离后备段的动作阻抗相配合，但在时间上必须互相配合。 2.2 南自厂 2.2.1 变压器零序电流保护 2.2.1.1 保护原理 保护反应变压器零序电流大小。反应接地故障。 该保护仅在变压器中性点接地接地时起作用。 零序电流取自变压器中性点TA电流。 2.2.1.2 出口方式 可发信或跳闸。 3I0t1/0t2/0发信或跳闸(参考：跳母联）发信或跳闸(参考：跳变压器高压侧断路器和停机）发信或跳闸(参考：跳母联）发信或跳闸(参考：跳变压器高压侧
10、断路器和停机）3I0t3/0t4/0图3 变压器零序电流保护出口逻辑2.2.1.3 整定内容 (1) 零序段电流定值3I0.1.dz 整定段零序电流。单位(A)。 (2) 动作时间t1 整定段的延时动作时间1。单位(S)。 (3) 动作时间t2 整定段的延时动作时间1。单位(S)。 (4) 零序段电流定值3I0.2.dz 整定段零序电流。单位(A)。 (5) 动作时间t3 整定段的延时动作时间3。单位(S)。 (6) 动作时间t4 整定段的延时动作时间4。单位(S)。 2.2.1.4 保护的整定计算 (1) 零序段电流定值3I0.1.dz 按照与相邻元件单相接地保护段相配合整定。 (2) 动作
11、时间t1 按照与相邻元件单相接地保护段相配合整定。 (3) 动作时间t2 按照与相邻元件单相接地保护段相配合整定。 (4) 零序段电流定值3I0.2.dz 按照与相邻元件单相接地保护段相配合整定。 (5) 动作时间t3 按照与相邻元件单相接地保护段相配合整定。 (6) 动作时间t4 按照与相邻元件单相接地保护段相配合整定。 2.3 南自院 2.3.1 零序过流保护 2.3.1.1 保护原理 装置设有两段两时限零序过流保护，作为变压器中性点接地运行时的后备保护。 零序过流保护可选择是否经零序电压闭锁。为防止涌流时零序过电流保护误动，零序电流段保护也可经二次谐波闭锁。零序过流段不经谐波闭锁。 2.
12、3.1.2 零序过电流保护框图4 2.3.2 间隙零序过流过压保护 装置设有一段两时限间隙零序过流保护和一段两时限零序过压保护来作为主变压器中性点不接地或经间隙接地运行时的保护。考虑到在间隙击穿过程中，零序过流和零序过电压的交替出现，一旦零序过压和零序过流元件动作后装置就立即返回。 2.4 许继 2.4.1 零序过流保护 零序过流保护作为变压器或相邻元件的后备保护。接于变压器中性点TA二次回路中。保护可有多段定值，每段电流和时限均可单独整定。 a. 整定范围为012In，误差不超过5%； b. 延时整定范围为0.150S，误差不超过5%。 2.4.2 零序过压保护 零序过压保护作为变压器或相邻
13、元件接地的后备保护，接于变压器TV开口三角回路中。 a. 整定范围为050V，误差不超过5%； b. 延时整定范围为，误差不超过5%。 U50SV/V0.1302.4.3 间隙零序电流及电压保护 &t跳闸该保护适用于中性点装设放电间隙的主变压器，装置由零序电压元件和零序电流元件断路器辅助触点开入构成，零序电压取自母线TV二次开口三角侧，零序电流取自放电间隙处电流互感器。保护逻辑框图见图5。 a. 零序电流整定范围为0.160A，误差不超过5%； b. 零序电压整定范围为0.1300V，误差不超过5%； c. 延时整定范围为0.150S，误差不超过5%。 d. 工程应用：间隙保护零序电压所用的隔离中间变压器变比为300/5V，为本保护专用，不能与其它保护共享采样通道。
