变压器零序接地保护介绍

电工电气 (2010 No.7)
变压器零序接地保护介绍
崔红淼，梁波
(山东省平邑县供电公司调度所，山东 平邑 273300)
1 变压器不正常运行状态分析
变压器的不正常运行状态是指变压器本体没有发生故障，但外部环境变化后引起了变压器的非正常工作状态。

这种非正常运行状态如果不及时处理或告警，预示着将会引发变压器的内部故障，其中零序接地保护就是预测这类故障的一种保护。

2 零序保护的动作原理
对于中性点直接接地系统中的变压器，正常运行时，系统无零序电流和零序电压，零序保护不动作，当系统发生接地故障时，中性点将出现零序电流，母线将出现零序电压，变压器零序保护就是利用这些电气量的变化而动作的。

因此，对于中性点直接接地的变压器，应装设零序电流保护，作为变压器和相邻元件接地短路故障的近后备保护和外部接地故障的远后备保护。

保护一般设两个时限，较短时限跳母联或分段断路器，较长时限跳本侧断路器。

3 全绝缘与分级绝缘变压器零序保护的区别
对于多台变压器并列运行时，中性点直接接地电网发生接地短路时，零序电流的大小和分布与变压器中性点接地数目和位置有关，因此，当变电所有两台及以上变压器并运时，仅将部分变压器中性点接地，另一部分变压器中性点不接地。

全绝缘变压器在系统发生单相接地故障的同时又变为中性点不接地时，绝缘不受破坏，但产生的零序过电压会危及其他电力设备的绝缘，故需装设零序电压保护将变压器切除，所以零序电压保护将作为中性点不接地运行时的接地保护，而零序电流保护将作为变压器中性点接地运行时的接地保护。

分级绝缘变压器又称为半绝缘变压器，装设间隙保护作为接地短路故障的后备保护，该种变压器中性点线圈的对地绝缘比其他部位弱，中性点绝缘水平低，在单相接地故障时，绝缘容易被击穿。

此类变压器要求装设零序电压保护，发生故障时，首先将不接地的变压器切除，再断开中性点接地变压器。

其动作时间一般取0.3～0.5s，二次动作电压按躲过正常运行时最大不平衡电压整定，取5V。

4 变压器中性点间隙保护
为了避免系统发生接地故障时，中性点不接地的变压器由于某种原因中性点电压升高造成中性点绝缘损坏，可以在中性点装设放电间隙，放电间隙另一端接地。

当中性点电压升高到一定值时，放电间隙击穿接地，当中性点电压升高到一定值时，放电间隙击穿接地，保护了变压器中性点的绝缘安全。

当放电间隙击穿接地后，放电间隙处将流过一个电流，这个电流相当于中性点接地的线上流过，利用该电流构成了间隙零序电流保护。

继电保护及安全自动装置规程要求：变压器中性点接地运行时，应投入其零序过流保护并可靠退出其间隙零序过流保护；中性点不接地运行时，应投入其间隙零序过流保护及零序过电压保护。

根据实际情况，当间隙过流保护与零序过电流保护使用同一电流互感器时，两者不能同时投入，如果各用各的电流互感器，就可以通过中性点刀闸的位置来控制这两保护的投退，当中性点接地刀闸断开时，相当于变压器中性点不接地运行，此时放电间隙保护投入工作。

根据经验，间隙零序电流保护的动作电流，一般整定为100A，零序电压的动作电压，应低于变压器的中性点工频耐压水平，一般取180V。

另外，为提高间隙保护的性能，间隙电流互感器变比应较小。

5 变压器零序保护与重合闸方式的配合
1)采用单相重合闸方式，并实现后备保护延时
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段动作后三相跳闸不重合，则零序电流保护与单相重合闸按以下原则整定：(1)能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护I段，经重合闸N端子跳闸，非全相运行中不退出工作；而躲不开非全相运行最大零序电流的保护I段，应接重合闸M端子跳闸，在重合闸启动后退出工作。

(2)零序电流保护II 段的整定值应躲过非全相运行最大的零序电流，在单相重合闸过程中不动作，经重合闸R端子跳闸。

(3)零序电流保护III、IV段均经重合闸R端子跳闸，三相跳闸不重合。

2)采用单相重合闸方式，且后备保护延时段启动单相重合闸，则按如下原则进行配合整定：(1)能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护I 段，经重合闸N端子跳闸，非全相运行中不退出工作；而不能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护I段，经重合闸M端子跳闸，重合闸启动后退出工作。

(2)能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护II段，经重合闸N端子跳闸，非全相运行中不退出工作；不能躲过非全相运行最大零序电流保护II段，经重合闸M或者P端子跳闸，也可以将零序电流保护II段动作时间延长1.5s及以上，或躲过非全相运行周期，经重合闸N端子跳闸。

(3)不能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护III段，经重合闸M或者P端子跳闸，也可以依靠较长动作时间躲过非全相运行周期，经重合闸N或R端子跳闸。

(4)零序电流保护IV段经重合闸R端子跳闸。

3)三相重合闸后加速和单相重合闸的分相后加速，应加速对线路末端故障有足够的灵敏度的保护段。

如果躲不开在一侧断路器时三相不同步产生的零序电流，则两侧的后加速保护在整个重合闸周期中均带0.1s的延时。

6 零序保护的优点
1)零序保护是按躲开最大不平衡电流整定，且数值很小，有较高的灵敏度，且零序电流保护时限短。

2)零序电流保护受系统运行方式变化影响较小。

当系统出现不正常运行状态时，如振荡、短时过负荷等，相间电流保护可能会误动作，而零序过电流保护不受其影响。

3)在11O kV及以上线路中，单相接地故障约占全部故障的70%～90%，因此采用专门零序保护就具有显著优越性。

修稿日期：2010-06-05
变压器零序接地保护介绍。