變壓器零序保護和間隙保護的配合

摘 要：多臺變壓器并列運行時只允許一臺變壓器中性點直接接地。當發生接地故障時，中性點直接接地的變壓器零序電流保護首先動作，若故障仍未切除，再由零序過壓保護進行切除。故單從零序保護選擇性判斷保護選擇性不高?，F結合我公司關于主變保護的整改計劃，對多臺變壓器并列運行時發生接地故障時的動作邏輯進行敘述。

關鍵詞：選擇性；列運行；零序保護；間隙保護

2013年6月8日接到廣州中調下發流溪河電廠涉網安全檢查后整改計劃，其中針對主變保護提出加裝間隙CT以完善間隙零序過流回路，健全主變不接地保護?，F結合我廠兩臺主變并列運行的運行工況對并列運行變壓器接地故障的正確切除進行分析。

1 保護原理

當中性點直接接地系統中發生接地短路時，將出現很大的零序電流，利用零序電流來構成接地短路的保護，具有顯著的優點，被廣泛應用在110kV及以上電壓等級的電網中。而當中性點不直接接地時，若發生單相接地時，其他兩相的對地電壓要升高倍，對絕緣水平不高的設備構成安全威脅，因此為了防止故障進一步擴大造成兩點或多點接地短路時，應由間隙保護及時反應。

2 我廠主變零序與間隙保護現狀介紹

流溪河發電公司升壓站主接線為單母線運行，無母線聯絡開關（如圖1所示）。

兩臺主變壓器并列運行，正常運行工況下一臺主變中性點直接接地，另外一臺主變中性點不接地。兩臺主變后備保護裝置均配有接地保護（即零序過流保護）和不接地保護（即間隙保護），中性點接地的主變投入零序過流保護，中性點不接地主變投間隙保護。當發生接地時由于電廠系統內存在一中性點接地，故零序過壓不會突變過高而達到整定值，此時故障由中性點接地主變的零序過流保護功能跳開本側開關。若故障未被消除，此時運行中的變壓器中性點不接地，而使非故障相相電壓升至倍，主變絕緣將承受倍電壓沖擊考驗。而此時由于整個電廠運行小系統中無中性點接地，故由間隙保護進行保護，切除故障點。

現階段主變保護裝置存在以下三點弊端：兩臺主變保護裝置在故障發生時零序過流保護無選擇性，正確率為50%。

切除中性點接地的主變后，若故障仍存在則中性點不接地主變絕緣承受倍電壓沖擊考驗，對主變安全運行構成威脅。

由于我公司主變無間隙CT，保護裝置無法采取到間隙上的零序電流。當達到間隙放電電壓時，間隙放電。此時間隙過壓與間隙過流交替存在，若兩現象交替時間周期小于間隙過壓保護動作延時時間，則單投間隙過壓保護并不能使保護正確動作，此間隙保護功能不健全。因此必須增加間隙零序電流量，投入間隙過壓過流保護功能。

3 變壓器并列運行的保護邏輯

多臺變壓器并列運行存在兩種接線方式，一種為母線裝設聯絡開關，另一種為母線不裝設聯絡開關。

（1）若母線上不裝設聯絡開關，如圖1所示。當發生接地時故障先由中性點接地主變的零序過流保護功能跳開本側開關。若故障未被消除，此時運行中的變壓器中性點不接地，故障便由此主變的間隙保護切除故障點。此保護邏輯并無準確選擇故障線路的功能，切除故障正確率是50%。（2）若母線上不裝設聯絡開關，如圖1所示。當發生接地故障時還有一種保護動作情況為由中性點接地主變的零序過流保護功能第一時限跳開并列變壓器的高壓開關，稱為零序互跳。若故障未消除再跳開中性點接地主變。此保護跳閘邏輯很容易擴大停電范圍，保護準確性低。（3）若母線上存在聯絡開關時，如圖2所示。當發生接地故障時，中性點接地的主變保護第一時限切開聯絡開關，此時兩臺主變相對獨立運行。再由各自所投入的零序過流保護與間隙保護作判據來正確切除故障點，正確切除故障率達100%，避免擴大停電范圍，提高了繼保的選擇性。

綜上所述：若多臺變壓器并列運行時，發生接地故障，在中性點接地的變壓器上反應出較大零序電流電壓，由此主變的零序保護將并列運行的變壓器分解為單獨運行。再由各變壓器根據自身中性點的接地方式來選擇是由零序保護還是間隙保護正確切除故障點。能有效提高保護的準確性，有效防止擴大停電范圍。

4 針對我廠接線形式的整改方案分析

方案一：實現零序過流保護跳對側主變開關功能。

加裝間隙CT投入間隙過壓過流保護功能，以健全間隙保護功能。在保護裝置跳閘邏輯中實現零序過流保護第一時限跳對側主變開關后跳本側主變開關功能。

優點：當發生接地故障時，先跳開中性點不接地的主變開關，若故障仍存在則跳開本側主變開關。使得中性點不接地的主變不用承受■倍電壓沖擊考驗，有效保護到主變絕緣。

缺點：（1）校驗主變保護功能時需將兩臺主變停運，全廠將會失壓；（2）需改動保護裝置動作邏輯，與設計時不符。增加接線，使邏輯復雜化不利于保護功能的可靠性，存在技術規范風險；（3）此方案無法提高零序過流與間隙保護功能的選擇性。

方案二：在110kV母線上加裝聯絡開關。

加裝間隙CT，引入間隙電流量，投入間隙保護。在110kV母線上加裝聯絡開關（如圖2所示）。當發生接地故障時，中性點接地的主變保護第一時間切開聯絡開關，此時兩臺主變相對獨立運行。再由各自所投入的零序過流保護與間隙過壓過流保護作判據來正確切除故障點。

優點：保護能正確選擇故障線路進行切除，保護存在準確的選擇性，不擴大停電范圍。

缺點：切開聯絡開關后中性點不接地主變絕緣承受倍電壓沖擊考驗，不利于主變安全運行。

方案三：加裝間隙CT投入間隙過壓過流保護。

加裝間隙CT，引入間隙電流量，投入間隙保護。發生接地故障時，由中性點接地的主變的零序過流保護跳開本側主變開關。若故障仍存在，此時中性點不接地主變則承受倍電壓沖擊考驗，由此主變投入的間隙保護跳開本側主變開關。

優點：（1）與主變保護裝置本身設計邏輯相符合，不增加保護邏輯。（2）兩臺主變保護裝置獨立運行。校驗保護功能時無需停運兩臺主變，利于廠內系統的穩定。

缺點：不可避免中性點不接地系統時對主變絕緣的倍電壓沖擊考驗，考慮我廠主變運行時限長，此電壓沖擊危險性高，不利于主變安全運行。

此方案無法提高零序過流與間隙保護功能的選擇性。

結合以上分析建議采用方案二來完善我公司兩臺主變對接地故障的保護功能。在110kV母線上加裝聯絡開關，并在跳閘邏輯上設置為零序電流保護先跳開聯絡開關再由各主變的保護功能正確切除故障點，能有效的提高保護功能的準確性，有效防止擴大停電范圍。至于對中性點不接地主變的■倍電壓沖擊，只要主變性能穩定，一般是可以承受此電壓的。故選擇方案二能有效完善兩臺主變的保護功能。

5 結束語

兩臺或多臺變壓器并列運行時，母線上無聯絡開關時，若發生接地故障時，零序過流保護和間隙保護配合無法正確切除故障點，有擴大停電范圍風險。

若在母線上增加母聯開關，由中性點接地變壓器的零序電流保護第一時限切開各母聯開關，將變壓器解列為單獨運行，再由各變壓器自身所投的零序過流保護或間隙保護正確切除故障點，能有效的提高接地保護的動作準確性，有效防止擴大停電范圍。

作者簡介：羅平（1989，10-），男，籍貫：江西南城，學歷：本科，單位：廣東粵電流溪河發電有限責任公司。