变压器零序保护与间隙接线原理及运行

2015-03-02谭武光段文学

云南电力技术 2015年2期

谭武光，段文学

(1.云南电网有限责任公司教育培训评价中心，昆明 650204;(2.云南电网有限责任公司文山供电局，云南文山 663000)

0 前言

为了改善110 kV 及以上系统接地点的分布和限制接地点数量，限制系统接地零序电流的数值。对于安排接地的变电站，当两台主变并列运行时，经常采用一台变压器中性点直接接地运行，另一台变压器中性点不接地运行，且两台变压器的中性点接地方式需要相互切换。这样就会出现这样的问题:110 kV 及以上电压等级的变压器中性点的零序过流保护与间隙过流保护是需要两种保护一起投入，还是要随着中性点运行方式的变化而选择投入零序过流保护，退出间隙过流保护，或投入间隙过流保护，退出零序过流保护，在云南电网中有的供电局要求零序过流保护与间隙过流保护一起投入，而不考虑中性点运行方式的变化。这样可以避免运行人员发生二次压板的误投、切操作。有的供电局则要求:零序过流保护与间隙过流保护的投、切应随着变压器中性点刀闸运行方式的变化而做相应的改变，即当变压器中性点接地刀闸在合闸运行时，应投入零序过流保护，而退出间隙过流保护;当变压器中性点接地刀闸在拉开位置时，应投入间隙过流保护，而退出零序过流保护。

变电站的变压器是电力生产的核心设备，由于其成本较高，故在110 kV 及以上的中性点直接接地的电网中，普遍采用分级绝缘的变压器。接地短路故障是电网实际运行中较常见的故障(约占故障总数的85%以上)之一。在电网实际运行中，部分变压器的中性点是直接接地的，零序过流保护能够反映变压器高压(或中压)绕组、及引出线上的接地短路故障，并可作为变压器的主保护和相邻母线、线路接地保护的后备保护。但为了限制接地短路电流的幅值，还有部分变压器的中性点采用不接地方式运行。当系统发生接地故障且中性点接地的变压器跳闸后，电网出现的零序过电压或谐振过电压等都会危及这些不接地变压器的中性点绝缘。为了保护不接地变压器的中性点绝缘，变压器还必须装设中性点放电间隙并配置间隙过流保护。

目前，电力系统中110 kV 及以上的变压器中性点间隙过流保护都是采用避雷器联合放电间隙的模式。避雷器并联间隙的保护分工是工频、操作过电压由间隙承担，雷电、暂态过电压由避雷器承担，同时，又用放电间隙来限制避雷器上可能出现的过高幅值的工频过电压和过高的残余电压。这种方式既可对变压器中性点绝缘进行保护，又可起到相互保护的作用。值得注意的是，放电间隙与避雷器配合时，间隙距离不能太小，以防止在接地暂态过电压作用下误动作，引起保护装置的频繁动作;同时，间隙也不能太大，否则，就起不到限制工频过电压、保护避雷器(中性点绝缘)的作用。

1 零序过流和间隙过流保护

变压器中性点的零序过流和间隙过流保护在实际应用中有以下四种典型接线方式:

1)变压器中性点的间隙过流保护与零序过流保护共用中性点套管式电流互感器接线方式.间隙过流保护与零序过流保护共用中性点套管式电流互感器接线方式，如图1 所示。两种保护共用一个电流互感器，零序电流继电器与间隙电流继电器的电流线圈串接在中性点装设的电流互感器二次侧。两个电流继电器的动作整定值不同，且两种接地电流的性质也不同。中性点直接接地时的零序电流主要是工频分量;中性点不接时的间隙电流具有间隙、分段发展的特点，间歇时间和电流幅值均具有随机性，且含有大量的谐波分量。

图1 共用电流互感器接线

2)变压器中性点的零序过流保护与间隙过流保护单独配置电流互感器接线方式，零序过流保护与间隙过流保护电流采集量采用两个不同的电流互感器，两种保护的电流互感器相互独立，即交流回路一、二次回路分开，如图2 所示。采用这种接线方式的变压器零序电流保护和间隙过流保护压板可全部投入，无需进行投、退切换，两种保护可通过变压器中性点接地刀闸的分、合自动投、退。

图2 采用不同电流互感器接线

3)变压器零序过流保护用中性点套管式电流互感器，间隙过流保护单独配置(间隙)电流互感器接线方式，零序过电流采用变压器自带的中性点套管电流互感器，间隙过电流采用单独的电流互感器的接线方式，如图3 所示。

图3 单独的电流互感器接线

4)变压器中性点的零序过流保护与间隙过流保护的改进型接线方式，为了防止因接线错误或误投、切保护压板引起的保护误动或拒动，由于电力系统中已普遍采用微机保护，在实际工程中的微机保护是用变压器中性点接地刀闸辅助接点作为开入量引入微机保护，通过此开入量来自动判断中性点刀闸的分、合位置，以控制零序过流保护和间隙保护的投、切。采用这种方式也可以有效防止变压器零序过流保护的误动作，但该设计方案在工程中的应用目前尚未形成统一意见。

2 运行要求

变压器中性点的零序过电流和间隙过电流保护的投、切方式，应根据上述几种保护的实际接线情况及中性点的运行方式综合考虑。若接线错误(一次或二次)或未根据接线方式和中性点运行方式正确投、切保护压板，将会导致零序过电流或间隙过电流保护装置失去其应有的功能，甚至造成保护的误动和拒动。如中性点接地刀闸接线错误，中性点刀闸合上时仅短接中性点保护间隙(如图4 所示)，并未短接间隙过流保护用电流互感器，这样间隙不需击穿放电，间隙过流保护即会动作。这就是此次间隙过流保护误动作的真正原因。

图4 中性点刀闸错误接线图

正确的接线应采用图5 所示的接线方式，中性点刀闸应和保护间隙与间隙过流保护用电流互感器串联支路相并联。当中性点刀闸合闸时，短接了保护间隙与间隙过流保护用电流互感器的串联支路，间隙过流保护退出运行，零序过流保护投入运行;当中性点刀闸拉开时，保护间隙和间隙过流保护投入运行，但如前所述间隙电流可能不稳定，可能导致零序过流出口，因此间隙保护和零序保护的压板应和接地刀闸的运行方式对应投切。