三绕组自耦变压器零序保护特点分析与现场调试应用

高绍兰

摘要：通过自耦变压器保护特点分析,接合主流厂家变压器零序保护要求，明确

接线方式与调试正常检测方法。为相关工作人员提供参考。

关键词：自耦变压器零序保护；接线要求；调试

Abstract: through the analysis of the characteristics of the coupling transformer protection, engage mainstream manufacturer transformer zero sequence protection requirements, clear

The wiring way and commissioning of the normal test methods. To provide reference for the related personnel.

Key words: the zero sequence cou pling transformer protection; Wiring requirements; debugging

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

目前，超高压大容量三绕组自耦变压器在电力系统中被广泛应用。其零序保护对接线和电流互感器有特殊要求，结合本人实际工作经验和保护厂家要求，对其做以下分析。

一、自耦变压器零序的特点分析

高压侧或中压侧系统接地故障时的零序电流

三绕组自耦变压器原理接线如图1所示。高压侧单相接地故障时的零序等值网络如图2-1所示。其中，x01为变压器高压侧零序电抗；x02为变压器中压侧零序电抗；x03为变压器公共及低压侧等值零序电抗；

由于ího =KhmIh0 (Ih0为自耦变压器高压侧的零序电流)，故

则流过变压器中性点的电流

2、自耦变压器中压侧接地故障

自耦变压器中压侧接地故障时的零序等值网路，如图2-2所示。其中，X0∑h为变压器高压侧网路中零序等值电抗；其他符号的物理意义同图2-1。

根据图2-2可得

高压侧零序电流

流过变压器中性点的电流

(2-1.2)

3、分析讨论

由式（2-1.1）和式（2-1.2）可以看出：

（1）当X02+X03+X0∑等于KhmX03时，变压器高压侧接地短路时流经变压器中性点的零序电流等于零。

（2）当X02+X03+X0∑大于KhmX03时，变压器高压侧短路时流经变压器中性点的电流方向与高压侧零序电流İh0方向相同。

（3）当X02+X03+X0∑小于KhmX03时，变压器高压侧短路时流经变压器中性点的电流与高压侧零序电流İh0方向相反。

总之，当变压器高压侧或中压侧接地故障时，流经变压器中性点零序电流的大小和方向与故障位置有关，与系统的运行方式及参数有关。在某种工况下变压器高压侧接地故障时，变压器中性点零序电流可能等于零。

另外，当变压器的高压侧或中压侧的网路中发生接地故障时，由于两侧的零序电流不相等，在对零序电流无滤去作用的变压器纵联差动保护中将产生很大的差流，该差流实际上等于流经自耦变压器公共绕组中的零序电流。

二、自耦变压器零序保护的配置和要求

1、自耦变压器宜设置零差动保护

由于自耦变的高压侧和中压侧均为大电流接地系统，且中压侧与高压侧之间有电的联系及运行时中性点必须接地，因此装设能保护高压、中压及公共绕组全部而不受空投变压器的影响、且变压器内部接地故障时具有很高动作灵敏度的零序差动保护是适宜的。

2、零序过电流保护应带方向

由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系，又有共同的接地中性点，因此当高压侧系统或中压侧系统发生接地故障时，零序电流将由一个系统流向另一个系统。因此，为确保零序电流保护的选择性，该保护应设置有方向。

三、调试自耦变压器零序保护时应注意的问题

1、零序电流及零序电流方向保护的调试

当变压器高压侧或中压侧发生接地故障时，由于流经变压器中性点零序电流的大小和方向受接地点位置及系统运行方式的影响很大（有时该电流等于零），因此，在接入零序电流及零序电流方向保护时，不应取中性点TA二次电流构成零序电流保护或零序电流方向保护。

构成零序电流保护或零序方向电流保护的零序电流，可由变压器高压侧或中压侧输出端TA二次三相电流自产，也可以取该组TA二次零线（中性点）上的电流。

2、零序方向保护动作方向的整定

（a）变压器低压侧接有大电源（通常为发电机）时

当自耦变压器低压侧接大型发电机时，其高压侧及中压侧零序方向过流保护的动作方向，应分别指向各自的母线，而作为母线及出线接地故障的后备保护。因为，发电机的后备保护对变压器的内部故障有足够的灵敏度。

（b）低压无电源而主电源在高压侧时

目前，我国的超高压大型变电站，其主电源大都在高压侧，低压侧及中压侧一般无电源，或接有容量很小的地方电站。此时，当变压器高压侧线路上发生接地故障时，流经变压器的电流为很小的零序电流；而当变压器内部或中压侧发生接地故障时，故障电流很大。此时，如不迅速切，将损坏变压器。

为有效保护变压器，高压侧零序电流方向保护的动作方向应指向变压器，作为变压器内部接地及中压侧接地故障的后备保护。

（c）变压器零序保护TA 接线方法要求（以四方CSC-326ED/EE 数字式变压器保护装置为例）

对于变压器高、中压侧电流互感器：采用星形接线，不可采用常规接线，二次电流直接接入本装置，均以母线侧为极性端，以母线指向变压器为正方向指向。

对于公共绕组电流互感器：采用星形接线，不可采用常规接线，二次电流直接接入本装置，其极性端远离变压器，以大地指向变压器为正方向指向。正常工况下系统中无零序电流，因此，无法校对零差TA接线的正确性。为此，应带负荷校核极性，为方便校核极性的正确性，变压器中性点的零序TA应为三相式，即分别在公共绕组的三相上设置TA。

四、现场调试检查方法及步骤

1、由试验电流=试验电压/短路阻抗，选择满足试验电流要求的相关调压器、钳形相位表等。

2、选择高压侧三相短路点，由中压侧出线间隔，靠线路侧隔离开关与电流互感器之间处加试验电压，通过操作断路器、隔离开关，让试验电流由加压出线间隔依次流过中压侧母线、母联、主变进线、高压侧母线、出线至短路点。其中试验内容包括：a.三相调压器同时零起升压至试验电压，对调压器输出三相电压、电流幅值、相位等进行记录；b.对所有带电电流互感器二次回路三相电流相位、幅值进行测试记录（包括主变中压侧间隔、高压侧间隔及套管电流互感器）；c.分析测试记录数据是否正常；d.断开三相调压器其中两相，然后零起升压至试验电压，对调压器输出单相电压、电流幅值、相位等进行记录；e.检查主变公共绕组电流互感器，重复a-c，完成检查主变公共绕组所有电流互感器；f.固定中压侧加试验电压位置，改变高压侧短路点位置，重复a-c步骤，检查完成高压侧所有电流互感器；g.固定高压侧短路点位置，改变中压侧加试验电压位置（接至另一回出线），重复a-c步骤，检查完成中压侧所有电流互感器。

3、选择低压侧三相短路点，由中压侧出线间隔，靠线路侧隔离开关与电流互感器之间处加试验电压，通过操作断路器、隔离开关，让试验电流由加压出线间隔依次流过中压侧母线、分段、主变进线、低压侧母线、出线至短路点，内容包含a.三相调压器同时零起升压至试验电压，对调压器输出三相电压、电流幅值、相位等进行记录；b.对所有带电电流互感器二次回路三相电流相位、幅值进行测试记录（包括主变中压侧间隔、低压侧间隔及套管电流互感器）；c.分析测试记录数据是否正常；d.固定中压侧加试验电压位置，改变低压侧短路点位置，重复a-c步骤，检查完成低压侧所有电流互感器。

五、结语

对变电站三相自耦变压器零序保护的特殊性，弄清原理和增加分析能力对调试人员发现和解决保护装置及二次回路在设计和安装中存在的问题有极大必要性，调试人员技术水平提高和分析能力的扩展也是确保系统安全稳定运行的一项重要人员因素。

参考文献：

[1]北京四方CSC-326ED/EE 数字式变压器保护装置技术说明书.

[2]电力主设备继电保护的理论实践及运行案例.

[3]《继电保护和电网安全自动装置检验规程》DL/T995-2006.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。