主变中性点倒闸操作过程中零序保护、间隙保护投退研究

method of protection platen
CLC number: TM774
Document code: A Article ID：1003-0107(2021)06-0118-03
0 引言 对于电力系统中 110 kV 及以上电压等级的中性点
直接接地系统，中性点直接接地数目，直接影响整个网 络零序电流的大小和分布，进而影响零序过流保护的适 应性和整定计算[1]。一般双主变或多主变并列运行的变 电站，为保证系统为直接接地系统，其中 1 台主变中性 点直接接地运行，其余主变中性点经间隙接地运行。变
zero sequence current protection is used as the backup protection for the grounding short circuit fault; When
the neutral point is grounded through the gap, the gap protection is used as the backup protection of grounding
表 1 中性点分合闸位置与零序尧间隙保护投退状态
图 1 TA 引接方式及零序尧间隙保护原理图
2 主变零序保护、间隙保护原理
对于直接接地系统内的变压器，当变压器中性点直 接接地时，零序电流保护作为接地短路故障的后备保 护；当中性点经间隙接地时，间隙保护作为接地故障的 后备保护。放电间隙击穿后产生的间隙电流 I0 和在接 地故障时在故障母线 TV 的开口三角绕组两端产生的 零序电压 U0 构成 " 或 " 逻辑，组成间隙保护，即间隙保 护包括间隙电流保护和间隙电压保护 [2-3]220 kV 直接接 地系统中母线电压互感器变压比为 220/ 姨 3 /0.1/ 姨 3 /0.1，间隙保护动作电流通常整定为 100 A，间隙保护动 作电压通常整定为 180 V[4]。原理如图 1 所示。
图 2 A 相接地时中性点间隙电压向量图
对于 1 号主变，零序保护在投入状态，QS1 为断开 位置。故障零序电流流过 2 号主变中性点，不经过 1 号 主变中性点套管 TA ，故障零序电流为零。1 号主变零序 保护不会启动。同理分析 1 号主变中性点间隙主变间隙 电压也是 3U0=100 V 达不到动作值，并且 1 号主变间隙 保护此时为退出状态，也不会启动。这就造成在 1 号、2 号主变中性点切换过程中，若系统发生接地故障时 1 号、2 号主变零序保护、间隙保护均不启动，即接地短路 故障的后备保护相当于退出状态，会严重影响电网运行 安全。
(2)操作中性点时，把握好中性点零序保护功能压板 和间隙保护功能压板都要在投入状态的原则。在进行拉
5 结语
电力系统的主变压器中性点接地影响着电网的 安全稳定运行。运维人员严格掌握执行中性点操作时零 序、间隙保护投退方法原则，可以从主观因素上避免在 主变倒闸操作过程中发生系统接地故障时主变零序、间 隙保护均不会启动情况。可供变电运维人员倒闸操作时 参考。
[4]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术 问答[M].第二版.北京:中国电力出版社,2000:133-134.
[5]国家电网公司人力资源部.国家电网公司生产技能人 员职业能力培训专用教材:变电运行(220kV)(下册)[M]. 北京:中国电力出版社,2010:367-368.
[6]刘林,王洪涛,鲁月娥.主变压器零序过流保护和间隙 过流保护配合分析[J].东北电力技术,2020,41(8):37-40.
Miss Operation of Backup Protection for Transformer Earth Faults. And we summarizes the matching method of
zero sequence and gap protection in the neutral point switching operation of mawitching
3 接地短路故障的后备保护退出原因分析
3.1 零序、间隙保护投退方法
对于上文主变中性点零序电流互感器和间隙电流 互 感 器 第 (3) 种 引 接 方 式 ，主 变 中 性 点 倒 闸 操 作 过 程 中 220 kV 主变中性点零序保护和间隙保护投退顺序是：当 变压器中性点由经间隙接地改为直接接地时，零序保护 应在接地刀闸合上前投入，间隙保护应在接地刀闸合上
但在进行中性点隔离开关 QS1 由合到分操作过程 中，如果合上 QS2 之前未先投入 2 号主变零序保护，或 拉开中性点隔离开关 QS1 之前未先投入 1 号主变间隙 保护。则会出现主变中性点分合闸位置与零序、间隙保 护投退状态的不对应，如表 2 所示。
表 2 中性点分合闸位置与零序尧间隙保护投退状态
作者简介院梁斌(1987-)，男，鄂尔多斯电业局，工程师，从事变电运维工作。
118
电运维人员通常根据调度指令对主变中性点接地方式 进行切换倒闸操作。并同时需要对主变中性点零序、间 隙保护投压板进行投退，跟随中性点接地运行方式进行 中性点零序、间隙保护的切换。
1 零序、间隙保护电流互感器引接方式 220 kV 主变中性点零序电流互感器和间隙电流互
感器二次电流到保护装置一般有 3 种引接方式[5]： (1)主变零序过流保护和间隙过流保护的电流均从中
性点套管 TA 引接采集。 (2)主变的零序过流保护从接地开关支路 TA 引接，
间隙过流保护从间隙支路 TA 引接。即从各自独立支路 的电流互感器上引接采集。
(3)主变零序过流保护从中性点套管 TA 引接采集， 间隙过流保护从单独配置的间隙支路 TA 采集。本地 区在 110 kV 及以上直接接地系统中主变基本全部采用 第(3)种引接方式，如图 1 所示。
参考文献：
[1]田伟,刘更,原宇光,等.基于站域保护的变压器中性点 地刀智能切换技术研究[J].电力系统保护与控制,2016, 44(21):170-175.
[2]国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训 教材(下册)[M].北京:中国电力出版社,2009:432-433.
[3]王晋.一次间隙零序引起主变动作事故分析[J].电气技 术,2012,(7):58-60.
关键词：主变中性点；零序保护；间隙保护；投退方法
中图分类号：TM774
文献标识码：A
文章编号：1003-0107(2021)06-0118-03
Abstract:In the direct grounding system, when the neutral point of the transformer is directly grounded, the
operation of main transformer neutral point. It can be used as a reference for transformer substation operation
and maintenance personnel.
Key words: neutral point of main transformer; zero sequence overcurrent protection; gap protection; on / off
梁斌,孙燕(鄂尔多斯电业局,内蒙古 鄂尔多斯 017000)
Liang Bin, Sun Yan(Ordos Electric Power Bureau, Inner Mongolia Ordos 017000)
摘 要：在直接接地系统中，当变压器中性点直接接地时，零序电流保护作为接地短路故障的后备保护；当中
3.2 零序、间隙保护同时不启动原因分析
假设某 220 kV 变电站两台主变高压侧并列运行。1 号主变中性点隔离开关 QS1 为合位，2 号主变中性点隔 离开关 QS2 为分位。此时按照地区电网调度规定 1 号 主变 2 号主变零序、间隙保护投退状态如表 1 所示。现 在要进行倒换中性点的倒闸操作，倒为 2 号主变中性点 直接接地。原则是先合 2 号主变中性点 QS2,再拉开 1 号 主变中性点 QS1。切换过程保证系统仍为直接接地系统。
后退出；当变压器中性点由直接接地改为经间隙接地时， 间隙保护应在接地刀闸拉开前投入，零序保护应在接地 刀闸拉开后退出[5]。同时地区电网调度技术规程也做出 了明确规定，主变压器中性点零序保护与间隙保护不得 长时间同时投入，防止保护误动。中性点接地刀闸合闸 前投入主变压器中性点零序保护，合上后退出主变压器 中性点间隙保护；中性点接地刀闸断开前投入主变压器 中性点间隙保护，断开后退出主变压器中性点零序保护。 目前对于主变中性点零序、间隙保护的投退是通过主变 中性点零序保护和间隙保护功能压板的投退来实现。
fault. Taking 220 kV Main Transformer as an example, analyze the reasons of the Miss Operation of Backup
Protection for Transformer Earth Faults, in the switching operation of the main transformer. In order to avoid the
若在表 2 所示状态下，220 kV 系统发生单相 (假设 A 相)金属接地故障，对于 2 号主变中性点，故障零序电 流流过 2 号主变中性点，此时 2 号主变中性点套管 TA 虽然可以采集到故障电流，但是 2 号主变中性点零序保 护并未投入，因此故障状态下 2 号主变零序保护并不会 启动。故障零序电流流过套管 TA ，因为此时 QS2 为合 位，故障电流不会流过间隙 TA ，间隙故障电流为零。虽 然 2 号主变中性点间隙保护在投入状态。但间隙电流保 护不会启动。此时 QS1 为合位，系统仍为直接接地状态，
4 应对措施
为避免接地短路故障的后备保护退出。提出两种应 对措施：(1)改进主变二次保护装置控制回路接线方式和 控制逻辑。在主变二次保护装置中引入中性点开关位置 辅助触点信号，使主变零序、间隙保护随主变隔离开关 分合状态进行自动投退。正常运行时，主变零序、间隙保 护功能压板均在投入状态。中性点隔离开关合上的同时 自动投入零序保护退出间隙保护；中性点隔离开关拉开 的同时，自动投入间隙保护退出零序保。但这种方法在 工程实际应用中未广泛推广[6]。
119
电子质量 2021 年第 06 期(总 第 411 期)
对于 2 号主变间隙电压保护，分析电压向量图如图 2 所 示，3U0=100 V，此时间隙电压小于整定间隙保护动作电 压(通常整定为 180 V)。间隙电压保护也不会启动。间隙 保护 " 或 " 逻辑中间隙电压、间隙电流都是 "0"。2 号主 变间隙保护均不会启动。
开或者合上直接接地系统变压器中性点之前，先进行零 序或间隙保护功能压板投入操作。使中性点零序保护功 能压板和间隙保护功能压板都在投入状态，如表 3 所 示。然后再进行中性点分合操作。合上主变中性点隔离 开关之后退出间隙保护功能压板，拉开中性点之后退出 零序保护功能压板，恢复成表 1 所示状态。
表 3 中性点分合闸位置与零序尧间隙保护投退状态
电子质量 2021 年第 06 期(总 第 411 期)
主变中性点倒闸操作过程中零序保护、间隙保护投退研 究
Research on the Switching of Zero Sequence Protection and Gap Protection in the Process of Main Transformer Neutral Point Switching Operation
性点经间隙接地时，间隙保护作为接地故障的后备保护。以直接接地系统 220 kV 主变为例，分析了主变中
性点倒闸操作过程中，造成接地短路故障的后备保护不启动的原因。总结了主变中性点倒闸操作过程中，间
隙保护和零序保护的正确投退方法，用以避免主变倒闸操作过程中出现接地短路故障后备保护不启动的不
利情况，可供变电运维人员参考。