保护装置接线和低压侧单相短路保护方式

1.保护装置的接线方式

对于6～10kV/0.4kV，采用连接组的降压变压器，其保护装置的接线方式有两相两继电器式和两相一继电器式两种。

（1）两相两继电器式接线（图7－33）。这种接线适于作相间短路保护和过负荷保护，而且由于它属于相电流接线，接线系数为1，因此无论何种相间短路，保护的灵敏度都是相同的，但是变压器低压侧发生单相短路时情况就不同了。如果装设电流互感器的那一相（A相或C相）所对应的低压相发生单相短路，继电器的电流反映的是整个单相短路电流，这当然是符合要求的。但是如果未装设电流互感器的那一相（B相）所对应的低压相（B相）发生单相短路，由下面的分析可知，继电器的电流仅反映单相短路电流的1/3，这就达不到保护灵敏度的要求，因此这种接线不适宜作低压侧单相短路保护。图7－33（a）所示是未装设电流互感器的B相所对应的低压侧B相发生单相短路时短路电流的分布情况。

分解为正序，负序和零序。由此可绘出变压器低压侧各相电流的正序、负序和零序相量图，如图7－33（b）所示。

图7－33　连接的变压器高压侧采用两相两继电器式的过电流保护（在低压侧发生单相短路时）

（a）电流分布；（b）电流相量分解（设变压器的电压比和互感器的变流比均为1）

低压侧的正序电流和负序电流通过三相三芯柱变压器都要感应到高压侧去；但低压侧根据电工基础知识中的对称分量分析法，可将低压侧B相的单相短路电流的零序电流视为相同的，其零序磁通在三相三芯柱变压器铁芯中不可能闭合，因此也不能与高压绕组铰链，因此变压器高压侧无零序分量。高压侧各相电流就只有正序和负序的叠加，如图7－33（b）所示。

图7－34　连接的变压器高压侧采用两相一继电器式的过电流保护（在低压侧发生单相短路时的电流分布）

由以上分析可知，当低压侧b相（对应的高压侧B相未装设电流互感器）发生单相短路时，这种两相两继电器接线的继电器中只反映1/3的单相短路电流，因此灵敏度过低，不适宜作低压侧单相短路保护。

（2）两相一继电器式（两相差式）接线（图7－34）。这种接线也适于作相间短路保护和过负荷保护，但对不同相短路保护的灵敏度不同，这是不够理想的。然而由于这种接线只用一个继电器，比较经济，因此有的小容量变压器也有采用这种接线的。

值得注意的是，采用这种接线时，如果未装设电流互感器的那一相对应的低压相（b相）发生单相短路，由图7－34可知，继电器中根本无电流通过，因此这种接线更不能用作低压侧的单相短路保护。

2.变压器低压侧的单相短路保护

为了弥补上述变压器过电流保护的两种接线方式不适宜低压侧单相短路保护的缺点，可采取下列措施之一。

（1）低压侧装设三相均带过流脱扣器的低压断路器。这种低压断路器不仅可以作低压侧的主开关，操作方便，且便于实现自动投入，提高供电可靠性，而且可用来保护低压侧的相间短路和单相短路。这种措施在工厂和车间变电所中得到最为广泛的应用。(www.xing528.com)

（2）低压侧三相装设熔断器保护。这同样可用保护变压器低压侧的相间短路和单相短路，但熔断器熔断后更换熔体要耽误一定时间，所以供电可靠性较差。这种措施适用于不重要负荷的小容量变压器。

（3）在变压器低压侧中性点引出线上装设零序过电流保护，如图7－35所示。这种零序过电流保护的动作电流Iop（0）按躲过变压器低压侧最大不平衡电流来整定，其整定计算的公式为

式中，I2N·T——变压器的额定二次电流；

Kdsq——不平衡系数，一般取0.25；

Krel——可靠系数，一般取1.2～1.3；

Ki——零序电流互感器的变流比。

图7－35　变压器的零序过电流保护

QF—高压断路器；TAN—零序电流互感器；
KA—电流继电器；YR—断路器跳闸线圈

零序过电流保护的动作时间一般取0.5～0.7s。

零序过电流保护的灵敏度，按低压干线末端最小单相短路电流校验，即

对架空线，Sp≥1.5；对电缆线，Sp≥1.25。

这一措施的保护灵敏度较高，但欠经济，一般工业企业较少应用。

（4）改两相两继电器为两相三继电器，第三只继电器接于公共线上，此继电器的电流比其他两继电器的电流增大了1倍，因此使原来两相两继电器接线对低压单相短路保护的灵敏度也提高了1倍。