技能培训 变压器接地短路的后备保护

•6.5.1变电所单台变压器的零序电流保护中性点直接接地运行的变压器毫无例外的都采用零序过电流保护作用变压器接地后备保护。零序过电流保护通常采用两段式：零序电流Ⅰ段----与相邻元件零序电流保护Ⅰ段相配合；零序电流Ⅱ段----与相邻元件零序电流保护后备段（注意，不是Ⅱ段）相配合。与三绕组变压器相间后备保护类似，零序电流保护在配置上要考虑缩小故障影响范围的问题。根据需要，每段零序电流设两个时限，并以较短的时限动作于缩小故障影响范围，以较长的时限断开变压器各侧断路器。如右图所示，零序过电流取自变压器中性点电流互感器的二次侧。在另一条母线故障时，零序电流保护应该跳开母联断路器QF，使变压器能够继续运行。所以零序电流Ⅰ段和Ⅱ段均采用两个时限，短时限t1、t3跳开母联断路器QF，长时限t2、t4跳开变压器两侧断路器。零序电流保护Ⅰ段：动作电流整定，Krel—可靠系数，取1.2；Kb—零序电流分支系数；IIlx.set—相邻元件零序电流Ⅰ段的动作电流。零序电流Ⅰ段的短时限取t1=0.5~1s；长延时在t2=t1+△t上再增加一级时限。零序电流Ⅰ段的灵敏系数按变压器母线处故障校验，校验方法与线路零序电流保护相同。图6-23：零序过电流保护的系统接线和保护逻辑.(661)IIsetrelblxsetIKKI零序电流保护Ⅱ段：动作电流也按式（6-61）整定，此时式中的IIlx.set应理解为相邻元件零序电流保护后备段的动作电流。动作时限：t3=t’3+△t（t’3为相邻元件保护后备段时限）；t4=t3+△t。零序电流Ⅱ段的灵敏系数按相邻元件末端故障校验，校验方法与线路零序电流保护相同。•6.5.2自耦变压器零序电流保护的特点如图6-24所示，自耦变压器通常采用三绕组，高、中压之间除了磁的联系外还有电的联系，采用中性点直接接地的星形（YN）接线方式；第三绕组（低压绕组）与普通变压器一样，与其它两侧只有磁的联系，采用三角形（d）接线方式。图6-24：三相自耦变压器零序电流的分布对于零序电流保护，两者的安装地点不一样。普通变压器两侧的零序电流通常接于各侧接地中性线的零序电流互感器上；自耦变压器两侧的零序电流保护分别接于本侧三相电流互感器的零序电流滤过器上。原因如下：在图6-24中：I10，I20----分别为高、中压侧零序电流；Ig0，I30----分别为公共绕组和低压绕组的零序电流变压器中性线上的电流3Ig0与高、中压侧零序电流之间的关系为：设右图a的K点发生接地故障，其零序等效电路如图b所示（参数归算到中压侧）。X10，X20，X30—高、中和低压侧的等值漏抗；XM0，XN0—两侧系统等效零序电抗；I’10—归算到中压侧的高压侧零序电流，与有名值电流的关系I10=I’10/n12，n12为变压器高、中压之间的变比。01020333(662)gIII变压器两侧零序电流之间关系为：将式（6-63）代入式（6-62），得：流入中性线的电流3Ig0将随着中压侧系统阻抗XN0的变化而变化，当X20+XN0=(n12-1)X30时，3Ig0=0；当X20+XN0(n12-1)X30时与X20+XN0(n12-1)X30时3Ig0的相位相差180°。因此，自耦变压器中性线上的零序电流的大小和方向都是不确定的，不能用作零序电流保护。3030201012103020030200(663)NNXXIInIXXXXXX12302001230010103020030200(1)33(1)3(664)NgNNnXXXnXIIIXXXXXX•6.5.3多台变压器并联运行时的接地后备保护对于多台变压器并联运行的变电站，通常采用一部分变压器中性点接地运行，而另一部分变压器中性点不接地运行方式。这样可将接地故障电流水平限制在合理范围内，同时也使整个电网零序电流的大小分布情况尽量不受运行方式的变化，提高系统零序电流保护的灵敏度。如图6-26所示，T2和T3中性点接地运行，T1中性点不接地不运行。图6-26：多台变压器并联运行的变电所K2点发生单相接地故障T2和T3由零序电流保护动作而被切除T1仍将带故障运行变成中性点不接地系统单相接地产生接近额定相电压的零序电压需装设中性点不接地运行方式下的接地保护切除T1T2和T3处有零序电流T1处无零序电流接地中性点失去危及变压器和其它电力设备的绝缘•1全绝缘变压器的接地后备保护全绝缘变压器的接地保护的原理接线如图6-27所示：零序电压保护的动作电压要求：1、躲过在部分中性点接地的电网中发生单相接地时保护安装处可能出现的最大零序电压；2、在发生单相接地且失去接地中性点时有足够的灵敏度。动作电压3U0：一般取1.8Un。图6-27：全绝缘变压器接地保护原理接线图零序电压保护：作为中性点不接地运行时的接地保护，零序电压取自电压互感器二次侧的开口三角绕组。零序电流保护：作为变压器中性点接地运行时的接地保护，与图6-23的单台变压器接地保护完全一样。K1点发生单相接地时：T1零序电压保护不会启动，在T2和T3的零序电流保护将母联断路器QF跳开后，各变压器仍能继续运行；K2点发生故障时：QF和T2、T3跳开后，接地中性点失去，T1的零序电压保护动作。零序电压保护的动作时限由于零序电压保护只有在中性点失去、系统中没有零序电流的情况下才能够动作，不需与其它元件的接地保护相配合，故动作时限只需躲过暂态电压的时间，通常取0.3~0.5s。图6-26：多台变压器并联运行的变电所•2分级绝缘变压器接地后备保护的概念220kV及其以上的大型变压器，为降低造价，高压绕组采用分级绝缘，中性点绝缘水平比较低，在单相接地故障且失去中性点时，其绝缘将受到破坏。克服措施：放电间隙+零序电流元件+零序电压元件放电间隙：在变压器的中性点装设放电间隙，当间隙上的电压超过动作电压时迅速放电，形成中性点对地的短路，保护变压器中性点的绝缘。零序电流元件：因放电间隙不能长时间通过电流，故在放电间隙上装设零序电流元件，在检测到间隙放电后可以迅速切除变压器。零序电压元件：放电间隙是一种比较粗糙的设施，气象条件、连续放电的次数都可能会出现拒动的情况，因此还需装设零序电压元件，作为间隙不能放电时的后备，动作于切除变压器，动作电压和时限的整定方法与全绝缘变压器的零序电压保护相同。