变压器零序保护电路的设计与应用

1.变压器过零序电流保护电路

电路简介

对大电流接地系统中的变压器装设的接地零序电流保护，作为变压器主保护的后备保护及相邻元件接地短路的后备保护，如图4-26所示。

图4-26 变压器零序电流保护电路

电路原理

正常情况下，TA中没有电流通过，零序电流保护不动作。

发生接地短路时，出现零序电流，当它大于保护的动作电流时，电流继电器KA动作，经KT延时后，跳开变压器两侧断路器。

零序电流保护的动作电流，应大于该侧出线零序电流保护后备段的动作电流。保护的动作时限也要比后者大一个Δt。

友情提示

变压器零序保护应装在变压器中性点直接接地侧，用来保护该侧绕组的内部及引出线上接地短路，也可作为相应母线和线路接地短路时的后备保护，因此当该变压器中性点接地刀开关合上后，零序保护即可投入运行。

2.变压器零序保护和间隙保护电路

电路简介

目前大电流接地系统普遍采用分级绝缘的变压器，当变电站有两台及以上的分级绝缘的变压器并列运行时，通常只考虑一部分变压器中性点接地，而另一部分变压器的中性点则经间隙接地运行，以防止故障过程中所产生的过电压破坏变压器的绝缘。为保证接地点数目的稳定，当接地变压器退出运行时，应将经间隙接地的变压器转为接地运行。由此可见并列运行的分级绝缘的变压器同时存在接地和经间隙接地两种运行方式。为此应配置中性点直接接地零序电流保护和中性点间隙接地保护。这两种保护的原理接线如图4-27所示。

电路原理(www.xing528.com)

（1）中性点直接接地零序电流保护。中性点直接接地零序电流保护一般分为两段。

第一段由电流继电器KA₁、时间继电器KT₂、信号继电器US₃及压板XLP₄组成，其定值与出线的接地保护第一段相配合，延时0.5s后切除母联断路器。

第二段由电流继电器KA₅、时间继电器KT₆、信号继电器KS₇和KS₈、压板XLP₉和XLP₁₀等元件组成。定值与出线接地保护的最后一段相配合，以短延时切除母联断路器及主变压器高压侧断路器，长延时切除主变压器三侧断路器。

图4-27 变压器零序电流保护和间隙保护电路

（2）中性点间隙接地保护。当变电站的母线或线路发生接地短路，若故障元件的保护拒动，则中性点接地变压器的零序电流保护动作将母联断路器断开，如故障点在中性点经间隙接地的变压器所在的系统中，此局部系统变成中性点不接地系统，此时中性点的电位将升至相电压，分级绝缘变压器的绝缘会遭到破坏，中性点间隙接地保护的任务就是在中性点电压升高至危及中性点绝缘之前，可靠地将变压器切除，以保证变压器的绝缘不受破坏。间隙接地保护包括零序电流保护和零序过电压保护，两种保护互为备用。

1）零序电流保护由电流继电器KA₁₂、时间继电器KT₁₃、信号继电器KS₁₄和压板XLP₁₅组成。一次启动电流通常取100A左右，时间取0.5s。110kV变压器中性点放电间隙长度根据其绝缘可取115～158mm，击穿电压可取63kV（有效值）。当中性点电压超过击穿电压（还没有达到危及变压器中性点绝缘的电压）时，间隙击穿，中性点有零序电流通过，保护启动后，经0.5s延时切断变压器三侧断路器。

2）零序电压保护由过电压继电器KOV₁₆、时间继电器KT₁₇、信号继电器KS₁₈及压板XLP₁₉组成，电压定值按照躲过接地故障母线上出现的最高零序电压整定，110kV系统一般取150V；当接地点的选择有困难、接地故障母线3U_o电压较高时，也可整定为180V，动作时间取0.5s。

知识窗

变压器复合电压启动的过电流保护电路

图4-28所示为变压器复合电压启动的过电流保护电路。当保护区内发生不对称故障，系统出现负序电压，负序过滤器13有电压输出使继电器KV₇动断触头打开，欠电压继电器KV₈失电压，动断触头闭合，接通中间继电器KM₉，若电流继电器KA₄、KA₅、KA₆任何一个动作，则启动时间继电器KT₁₀，经过整定时限后，跳开两侧断路器。在对称短路情况下，电压继电器KV₇不启动，但欠电压继电器KV₈因电压降低，动断触头接通，保护启动。

图4-28 复合电压启动的过电流保护电路