技能培训 变压器接地短路的后备保护

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；II lx.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 . (6 61)I I set rel b lx setI K K I  零序电流保护Ⅱ段： 动作电流也按式（6-61）整定，此时式中的II lx.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。 0 10 203 3 3 (6 62)gI I I     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。 30 30 20 10 12 10 30 20 0 30 20 0 (6 63) N N X XI I n I X X X X X X           12 30 20 0 12 30 0 10 10 30 20 0 30 20 0 ( 1)3 3 (1 ) 3 (6 64)N g N N n X X X n XI I I X X X X X X               • 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T1 T2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。