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【摘 要】在110KV及以上电力系统中，电网均采用中性点直接接地运行方式，接地故障的机率最大，因此直接接地电网中的变压器，应装设接地故障保护——零序保护，用其作为变压器主保护的后备保护及相邻元件接地故障的后备保护。本文将对陡河发电厂三四期主变压器零序保护进行简单分析。
【关键词】中性点直接接地;变压器;接地故障;零序保护
【摘 要】在110KV及以上电力系统中，电网均采用中性点直接接地运行方式，接地故障的机率最大，因此直接接地电网中的变压器，应装设接地故障保护——零序保护，用其作为变压器主保护的后备保护及相邻元件接地故障的后备保护。本文将对陡河发电厂三四期主变压器零序保护进行简单分析。
【关键词】中性点直接接地;变压器;接地故障;零序保护
一、中性点可能接地或不接地变压器的接地短路保护
中性点直接接地系统发生接地短路时，零序电流的大小和分布与变压器中性点接地的数目和位置有关。为了使零序电流的大小和分布少受系统运行方式的影响，在发电厂和变电所中，仅将部分变压器的中性点接地。因此这些变压器的中性点，有时接地运行，有时不接地运行。如果系统发生接地故障，且失去接地中性点，则中性点不接地变压器的中性点将出现工频过电压，放电间隙击穿放电，放电电流使零序电流元件启动，瞬时跳开断路器，将故障变压器切除，从而保护了变压器中性点的绝缘。
由于放电间隙是比较粗糙的设备。气象条件，调整的精细程度及连续放电的次数等，对其动作电压都有影响，可能出现中性点工频过电压时，间隙拒动的情况。为此可增加设置零序过电压元件。当棒间隙拒动时，由零序过压元件启动跳开变压器。其动作电压应低于变压器中性点绝缘的耐压水平，且在系统发生单相接地而未失去接地中性点时零序过压元件应可靠不动作。
1、分级绝缘变压器
分级绝缘变压器，其中性点绝缘的耐压强度较低，若中性点未装设放电间隙，为了防止中性点绝缘在工频过电压下损坏，不允许在无接地中性点的情况下带接地故障点运行。因此，当发生接地故障时，应先切除中性点不接地的变压器，然后切除中性点接地的变压器。
2、全绝缘变压器
全绝缘变压器的接地保护除装设零序电流保护外，还增设零序电压保护，作为变压器中性点不接地运行时的保护。
二、陡河发电厂三四期主变压器(220KV#2站) 接线方式及
变压器结构
陡河发电厂220KV#2站为双母线带旁路接线方式，正常运行双母线并联运行，母联开关2245乙合闸，四台发电机的主变压器T5、T6、T7、T8分布在两条母线上，正常运行中，T5、T7在-5乙母线上；T6、T8在-4乙母线上，如图一所示。
陡河发电厂三四期主变压器均为分级绝缘变压器，中性点处绝缘较薄弱，因此在中性点处装有放电间隙。结构如下：型号：SFPB-240000/220；额定电流：572.6/8798A；额定电压：240±(2×2.5%)/15.75KV；连接组别：Y/Δ-11；额定容量：240000KVA；户外强迫油循环风冷变压器。
中性点直接接地系统发生接地短路时，零序电流的大小和分布与变压器中性点接地的数目和位置有关。为了使零序电流的大小和分布少受系统运行方式的影响，在发电厂和变电所中，仅将部分变压器的中性点接地。陡河发电厂220KV#2站正常运行中为合入27-5、27-6、27-7、27-8任一刀闸。
三、陡河发电厂三四期主变压器零序保护构造（图二）
保护具有零序电流元件3I0I(定值：二次电流18.3A，LH变比：600/5A)，保护带两级延时t1、t2、。延时t1(6.5秒)作用于跳开母联断路器2245乙；t2 (7秒)> t1，作用于跳开本变压器；同时增设了瞬时动作于跳开变压器的零序电流元件3I0II(定值：二次电流1.7A，LH变比300/5A)和零序电压元件3U0II(定值：3U0=180V，0.5秒动作跳闸，3U0取自220KV电压互感器开口三角绕组)。3I0II接于放电间隙回路电流互感器1LH的二次绕组，反映间隙回路的零序电流。若变压器中性点不接地运行，隔离开关G打开，放电间隙投入工作。
如果系统发生接地故障，且失去接地中性点，则中性点不接地变压器的中性点将出现工频过电压，放电间隙击穿放电，放电电流使零序电流元件3I0II启动，经或门H，瞬时跳开1DL，将故障变压器切除，从而保护了变压器中性点的绝缘。
放电间隙是比较粗糙的设备。气象条件，调整的精细程度及连续放电的次数等，对其动作电压都有影响，可能出现中性点工频过电压时，间隙拒动的情况。为此设置了零序过电压元件3U0II。当棒间隙拒动时，由3U0II启动，经或门跳开变压器。3U0II的动作电压应低于变压器中性点绝缘的耐压水平，且在系统发生单相接地而未失去接地中性点时，3U0II应可靠不动作。
为了防止变压器与系统并列之前，变压器高压侧发生接地故障时，将母联断路器2245乙跳开，在出口跳开2245乙的回路上，串联一个变压器高压侧断路器1DL的辅助接点1DL。
动作过程：当系统发生接地故障时，中性点直接接地的变压器的零序电流元件3I0I启动，延时6.5秒切断母联断路器2245乙，此时，220KV两条母线仍接地的一侧如变压器有接地中性点，则再延时0.5秒切除发变组主断路器及发电机，如仍有故障点，主变间隙保护（3I0II或3U0II）再延时0.5秒切除发变组主断路器及发电机；若故障母线无接地中性点时，直接由主变间隙保护以0.5秒切除发变组主断路器及发电机。
四、故障点在不同位置时的零序保护动作情况比较
以接地中性点在-4乙母线为例，如27-8刀闸合入，接地中性点在-5乙母线上零序保护动作情况与此相同。
1、故障点在-5乙母线上。此时由于T8中性点刀闸合入，因此T8主变零序过流保护启动，经6.5秒延时切断母联断路器2245乙，這时-4乙母线由于没有故障点，T8主变零序过流保护返回，而-5乙母线仍有故障点且失去接地中性点，因此在T5、T7主变中性点处产生工频过电压，使T5、T7主变间隙保护动作，以0.5秒延时切除T5、T7，此时故障切除完毕，共用时7秒，保护具有选择性。 2、故障点在-4乙母线上。此时由于T8中性点刀闸合入，因此T8主变零序过流保护启动，经6.5秒延时切断母联断路器2245乙，这时-5乙母线无故障点恢复正常，-4乙母线仍有故障点，T8主变零序过流保护再以0.5秒延时切除T8，由于故障点在-4乙母线上，T8切除后失去接地中性点，在T6主变中性点处产生工频过电压，使T6间隙保护动作，以0.5秒延时切除T6，此时故障切除完毕，共用时7.5秒，保护具有选择性。
3、故障点在#8发电机出口主开关2208与T8之间处。此时由于T8中性点刀闸合入，因此T8主变零序过流保护启动，经6.5秒延时切断母联断路器2245乙，这时-5乙母线无故障点恢复正常，由于故障点在2208开关与T8之间处，所以当T8主变零序过流保护再以0.5秒延时切除T8后，此时故障切除完毕，共用时7秒，保护也具有选择性。
4、故障点在#6发电机出口主开关2206与T6之间处。此时由于T8中性点刀闸合入，因此T8主变零序过流保护启动，经6.5秒延时切断母联断路器2245乙，这时-5乙母线无故障点恢复正常，由于故障点在2206开关与T6之间处，所以当T8主变零序过流保护再以0.5秒延时切除T8后，故障点仍存在，只能以T6间隙保护动作以0.5秒延时切除T6，此时故障切除完毕，共用时7.5秒，保护不具有选择性。因为故障点在2206开关与T6之间处，这时只切除T6即可，但却多切除了T8。
5、故障点在#5发电机出口主开关2205与T5之间或#7发电机出口主开关2207与T7之间处。以上两种情况动作过程相同，此时由于T8中性点刀闸合入，因此T8主变零序过流保护启动，经6.5秒延时切断母联断路器2245乙，这时-4乙母线无故障点恢复正常，-5乙母线由于无接地中性点，在T5、T7主变中性点处产生工频过电压，使T5、T7主变间隙保护动作以0.5秒延时切除T5、T7。此时故障切除完毕，共用时7秒，保护同样不具有选择性，多切除了T5或T7。
以上分析了主变零序保护的五种动作情况，但这都是基于主保护未动作的情况下的分析。这五种情况其中三种保护具有选择性，两种保护不具有选择性；三种情况共用时7秒，两种情况共用时7.5秒。由于这种保护有时不具有选择性，因此当发生接地故障动作掉闸时，应立即对主变高压系统进行检查，以确定保护是否正确动作，如果为非选择性动作，当检查系统未发现问题时，应恢复发电机并网。
五、结束语
电力变压器是电力系统的重要组成元件，它的安全运行是电力系统可靠工作的必要条件，而接地短路又是电力系统常见故障，因此要為变压器装设可靠的零序保护装置。随着科学技术的逐步发展，将会有更多的、更先进的零序保护投入到电力系统中来。
【关键词】中性点直接接地;变压器;接地故障;零序保护
【摘 要】在110KV及以上电力系统中，电网均采用中性点直接接地运行方式，接地故障的机率最大，因此直接接地电网中的变压器，应装设接地故障保护——零序保护，用其作为变压器主保护的后备保护及相邻元件接地故障的后备保护。本文将对陡河发电厂三四期主变压器零序保护进行简单分析。
【关键词】中性点直接接地;变压器;接地故障;零序保护
一、中性点可能接地或不接地变压器的接地短路保护
中性点直接接地系统发生接地短路时，零序电流的大小和分布与变压器中性点接地的数目和位置有关。为了使零序电流的大小和分布少受系统运行方式的影响，在发电厂和变电所中，仅将部分变压器的中性点接地。因此这些变压器的中性点，有时接地运行，有时不接地运行。如果系统发生接地故障，且失去接地中性点，则中性点不接地变压器的中性点将出现工频过电压，放电间隙击穿放电，放电电流使零序电流元件启动，瞬时跳开断路器，将故障变压器切除，从而保护了变压器中性点的绝缘。
由于放电间隙是比较粗糙的设备。气象条件，调整的精细程度及连续放电的次数等，对其动作电压都有影响，可能出现中性点工频过电压时，间隙拒动的情况。为此可增加设置零序过电压元件。当棒间隙拒动时，由零序过压元件启动跳开变压器。其动作电压应低于变压器中性点绝缘的耐压水平，且在系统发生单相接地而未失去接地中性点时零序过压元件应可靠不动作。
1、分级绝缘变压器
分级绝缘变压器，其中性点绝缘的耐压强度较低，若中性点未装设放电间隙，为了防止中性点绝缘在工频过电压下损坏，不允许在无接地中性点的情况下带接地故障点运行。因此，当发生接地故障时，应先切除中性点不接地的变压器，然后切除中性点接地的变压器。
2、全绝缘变压器
全绝缘变压器的接地保护除装设零序电流保护外，还增设零序电压保护，作为变压器中性点不接地运行时的保护。
二、陡河发电厂三四期主变压器(220KV#2站) 接线方式及
变压器结构
陡河发电厂220KV#2站为双母线带旁路接线方式，正常运行双母线并联运行，母联开关2245乙合闸，四台发电机的主变压器T5、T6、T7、T8分布在两条母线上，正常运行中，T5、T7在-5乙母线上；T6、T8在-4乙母线上，如图一所示。
陡河发电厂三四期主变压器均为分级绝缘变压器，中性点处绝缘较薄弱，因此在中性点处装有放电间隙。结构如下：型号：SFPB-240000/220；额定电流：572.6/8798A；额定电压：240±(2×2.5%)/15.75KV；连接组别：Y/Δ-11；额定容量：240000KVA；户外强迫油循环风冷变压器。
中性点直接接地系统发生接地短路时，零序电流的大小和分布与变压器中性点接地的数目和位置有关。为了使零序电流的大小和分布少受系统运行方式的影响，在发电厂和变电所中，仅将部分变压器的中性点接地。陡河发电厂220KV#2站正常运行中为合入27-5、27-6、27-7、27-8任一刀闸。
三、陡河发电厂三四期主变压器零序保护构造（图二）
保护具有零序电流元件3I0I(定值：二次电流18.3A，LH变比：600/5A)，保护带两级延时t1、t2、。延时t1(6.5秒)作用于跳开母联断路器2245乙；t2 (7秒)> t1，作用于跳开本变压器；同时增设了瞬时动作于跳开变压器的零序电流元件3I0II(定值：二次电流1.7A，LH变比300/5A)和零序电压元件3U0II(定值：3U0=180V，0.5秒动作跳闸，3U0取自220KV电压互感器开口三角绕组)。3I0II接于放电间隙回路电流互感器1LH的二次绕组，反映间隙回路的零序电流。若变压器中性点不接地运行，隔离开关G打开，放电间隙投入工作。
如果系统发生接地故障，且失去接地中性点，则中性点不接地变压器的中性点将出现工频过电压，放电间隙击穿放电，放电电流使零序电流元件3I0II启动，经或门H，瞬时跳开1DL，将故障变压器切除，从而保护了变压器中性点的绝缘。
放电间隙是比较粗糙的设备。气象条件，调整的精细程度及连续放电的次数等，对其动作电压都有影响，可能出现中性点工频过电压时，间隙拒动的情况。为此设置了零序过电压元件3U0II。当棒间隙拒动时，由3U0II启动，经或门跳开变压器。3U0II的动作电压应低于变压器中性点绝缘的耐压水平，且在系统发生单相接地而未失去接地中性点时，3U0II应可靠不动作。
为了防止变压器与系统并列之前，变压器高压侧发生接地故障时，将母联断路器2245乙跳开，在出口跳开2245乙的回路上，串联一个变压器高压侧断路器1DL的辅助接点1DL。
动作过程：当系统发生接地故障时，中性点直接接地的变压器的零序电流元件3I0I启动，延时6.5秒切断母联断路器2245乙，此时，220KV两条母线仍接地的一侧如变压器有接地中性点，则再延时0.5秒切除发变组主断路器及发电机，如仍有故障点，主变间隙保护（3I0II或3U0II）再延时0.5秒切除发变组主断路器及发电机；若故障母线无接地中性点时，直接由主变间隙保护以0.5秒切除发变组主断路器及发电机。
四、故障点在不同位置时的零序保护动作情况比较
以接地中性点在-4乙母线为例，如27-8刀闸合入，接地中性点在-5乙母线上零序保护动作情况与此相同。
1、故障点在-5乙母线上。此时由于T8中性点刀闸合入，因此T8主变零序过流保护启动，经6.5秒延时切断母联断路器2245乙，這时-4乙母线由于没有故障点，T8主变零序过流保护返回，而-5乙母线仍有故障点且失去接地中性点，因此在T5、T7主变中性点处产生工频过电压，使T5、T7主变间隙保护动作，以0.5秒延时切除T5、T7，此时故障切除完毕，共用时7秒，保护具有选择性。 2、故障点在-4乙母线上。此时由于T8中性点刀闸合入，因此T8主变零序过流保护启动，经6.5秒延时切断母联断路器2245乙，这时-5乙母线无故障点恢复正常，-4乙母线仍有故障点，T8主变零序过流保护再以0.5秒延时切除T8，由于故障点在-4乙母线上，T8切除后失去接地中性点，在T6主变中性点处产生工频过电压，使T6间隙保护动作，以0.5秒延时切除T6，此时故障切除完毕，共用时7.5秒，保护具有选择性。
3、故障点在#8发电机出口主开关2208与T8之间处。此时由于T8中性点刀闸合入，因此T8主变零序过流保护启动，经6.5秒延时切断母联断路器2245乙，这时-5乙母线无故障点恢复正常，由于故障点在2208开关与T8之间处，所以当T8主变零序过流保护再以0.5秒延时切除T8后，此时故障切除完毕，共用时7秒，保护也具有选择性。
4、故障点在#6发电机出口主开关2206与T6之间处。此时由于T8中性点刀闸合入，因此T8主变零序过流保护启动，经6.5秒延时切断母联断路器2245乙，这时-5乙母线无故障点恢复正常，由于故障点在2206开关与T6之间处，所以当T8主变零序过流保护再以0.5秒延时切除T8后，故障点仍存在，只能以T6间隙保护动作以0.5秒延时切除T6，此时故障切除完毕，共用时7.5秒，保护不具有选择性。因为故障点在2206开关与T6之间处，这时只切除T6即可，但却多切除了T8。
5、故障点在#5发电机出口主开关2205与T5之间或#7发电机出口主开关2207与T7之间处。以上两种情况动作过程相同，此时由于T8中性点刀闸合入，因此T8主变零序过流保护启动，经6.5秒延时切断母联断路器2245乙，这时-4乙母线无故障点恢复正常，-5乙母线由于无接地中性点，在T5、T7主变中性点处产生工频过电压，使T5、T7主变间隙保护动作以0.5秒延时切除T5、T7。此时故障切除完毕，共用时7秒，保护同样不具有选择性，多切除了T5或T7。
以上分析了主变零序保护的五种动作情况，但这都是基于主保护未动作的情况下的分析。这五种情况其中三种保护具有选择性，两种保护不具有选择性；三种情况共用时7秒，两种情况共用时7.5秒。由于这种保护有时不具有选择性，因此当发生接地故障动作掉闸时，应立即对主变高压系统进行检查，以确定保护是否正确动作，如果为非选择性动作，当检查系统未发现问题时，应恢复发电机并网。
五、结束语
电力变压器是电力系统的重要组成元件，它的安全运行是电力系统可靠工作的必要条件，而接地短路又是电力系统常见故障，因此要為变压器装设可靠的零序保护装置。随着科学技术的逐步发展，将会有更多的、更先进的零序保护投入到电力系统中来。