变压器零序保护存在问题的分析报告

在分析变压器零序保护配置的基础上，对110 kV变压器中性点过电压、接地方式的控制以及110 kV电网变压器零序保护设计中存在的安全隐患进行了初步探讨，提出了消除中性点棒间隙、提高变压器零序保护配合的措施。

关键词:变压器接地方式分析

1变压器零序保护配置

当变压器中性点零序过流时，断开中性点不接地变压器的保护方式称为零序互跳。两台主变并列运行，1号主变中性点接地。K2点发生接地故障时，1号主变中性点零序过流保护动作，第一时间跳闸2号主变高低压侧开关，隔离K2故障点，1号主变恢复正常运行。如果故障点在K1，当2号主变第一次跳闸时，零序过流保护第二次跳闸变压器，切除故障。零序跳跃保护的明显缺点是:①选择性切除故障的概率只有50%；(2)母线故障时没有选择性，会扩大停电范围；③零序过流保护的时间整定必须与主相间保护配合，不利于保护整定的配合；④互跳试验只能在两台变压器同时停运时进行。条件恶劣，二次接线容易出错。

2系列接线和保护配置的特点

110 kV系统接线以放射式为主，以220 kV变电站为供电点，通过110 kV线路辐射到各终端变电站。110kV终端变电站采用内桥接线或线变组接线，低压侧无电源。

在具有内部桥接的变电站中，在正常运行模式下，100母线分接开关不用作103和104线路的接触元件。因此，内桥接线的变电站通常只有两种运行方式:1线路配两台主变压器或两条线路各配1变压器。在1线路带2台变压器的运行方式下，很重要的一点是两台主变只有1中性点可以接地，但必须由110kV供电线路侧的变压器中性点接地。目前内桥接线变电站变压器零序保护配置如下:中性点零序电流保护在第一时限内跳100和900母线点；跳变压器第二时限；同时，变压器中性点装有棒间隙，但没有间隙TA和开口三角电压保护。

为了节省1100 kV线路的投资、占地和空中走廊，新建110kV变电站多采用线变组接线，1线路可“T”接两台甚至三台变压器。变压器零序保护只有中性点零序过流保护，没有中性点间隙电流保护和1变压器。由于零序保护配置不全，在多个T接线路-变压器组的接线中，所有变压器的中性点仍然接地。但是变压器中性点全部接地的操作对系统有一定的负面影响。

2.1当部分线路或变压器检修、停运以及系统运行方式发生变化时，零序网络和零序阻抗值将发生较大变化，各支路零序电流的大小和分布也将发生较大变化。从保护整定配合出发，要求保持变电站零序阻抗基本不变。

2.2在变压器运行或线路重合闸过程中，有时运行在同一线路上的中性点接地变压器会产生由涌流引起的、幅值大、衰减慢、DC分量大的零序电流。容易造成送电或重合闸不成功。

2.3变压器中性点全部接地，大大降低了系统的零序阻抗，从而引起不对称接地故障的短路电流明显增大。由于雷击和不对称接地故障对二次设备的干扰，保护装置误动作、通信设备损坏等事故仍时有发生。因此，在有效接地系统中，应尽可能采用部分变压器中性点接地方式，以限制单相接地短路电流，减少对通信系统的干扰。

3变压器零序保护问题

在有效接地系统中，变压器中性点偏移电压被限制在一定水平，中性点间隙保护将不工作。间隙保护的目的是防止无效接地系统中零序电压升高对变压器绝缘的危害。只有当系统发生单相接地故障时，相关的中性点直接接地变压器全部跳闸，而带电源的中性点不接地变压器仍留在故障电网中，放电间隙才会放电，从而降低对地电压，避免对变压器绝缘造成危害。间隙击穿会产生波拦截，对变压器匝间绝缘不利。因此，当零序电压因单相接地故障而升高时，我们更倾向于通过零序过压保护切除变压器。相反，间隙电流保护具有一定的偶然性，可能由于各种原因使间隙电流保护失效。从这个意义上说，零序过压保护对于变压器中性点绝缘的保护比间隙电流保护更重要，它通常与间隙电流保护一起构成变压器中性点绝缘保护。因此，只设置间隙电流保护而不设置零序过压保护是不完善的，特别是当发生间歇性故障时，放电电流无法维持，间隙电流保护将不起作用。

目前已投运的110kV变电站，大部分只配有中性棒间隙，没有相应的保护。这种配置有缺点也有不足。当电网零序电压上升到额定相电压附近时，所有中性点不接地的变压器同时感受到零序过电压。如果带间隙过流保护的终端变压器中性点间隙没有预放电，带电源的不接地中性点变压器在不能连续放电时，将无法脱离故障电网。因此，对于低压侧无电源的终端变压器，如果没有配置完整的间隙电流保护和零序过电压保护，应提升中性点棒间的间隙或人为增加间隙距离，以避免抢先放电。

对于内桥接线的变电站，中性点接地变压器零序电流第一时限跳900和100母线点不是最佳方案。低压侧并联运行时，跳闸900开关后失去一段母线，中性点不接地变压器低压侧开关仍在运行。目前，在没有零序过压保护的情况下，如果因10kV送电出现临时低压电源，不接地变压器有过电压的危险。因此已安装在110kV侧。

首先是确保110kV系统是一个有效的接地系统。防止误操作是保证电源端变压器110kV侧中性点有效接地的最根本途径。如果保护设置允许，电源侧并联运行的两台变压器的中性点可以同时接地。

有电源的变压器失去接地中性点后可能成为无效接地系统。因此，对于有电源的变压器或未来有电源的变压器，在设计阶段应考虑完整的中性点间隙保护，包括中性点零序过流保护、中性点间隙电流保护和母线开口三角零序电压保护。

在110kV馈线上，无论并联多少台变压器，当电源侧中性点接地时，每台终端变压器的中性点都可以不接地运行。在实际运行中，为了防止可能出现的不安全因素，可以将其中一个中性点安排接地。选择接地中性点时，可按以下顺序考虑:先选择低压侧有电源的变压器，再考虑高压侧无断路器的变压器，最后选择离电源端距离最短的变压器接地。

已投运的110kV终端变电站，大部分未配置母线TV开口三角零序电压保护和中性点间隙电流保护。为避免中性点间隙抢先放电，应拆除原安装的中性点线棒间隙或人为增加间隙距离。

在今后设计的110kV变电站中，高压侧应考虑三相电压互感器，并设置零序过电压保护和变压器中性点间隙电流保护。这种配置可以提供灵活的运行方式，适应未来电网结构的变化。

对于内桥接线的变电站，应在主变中性点零序电流保护第一时限内切除另一台不接地变压器，以避免扩大停电范围或可能出现的工频过电压。

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