第三节 变压器接地短路后备保护1.概述变压器高压（110KV及以上）侧单相接地短路应装设后备保护，作为变压器高压绕组和相 邻元件接地故障主保护的后备220KV及以上的大型变压器，高压绕组均为分级绝缘，其中性点绝缘水平有两种类型: 一类绝缘水平很低，例如500KV系统的中性点绝缘水平为38KV的变压器，中性点必须直 接接地运行；另一类绝缘水平较高，例如220KV变压器的中性点绝缘水平为110KV，其中 性点可直接接地，也可在系统中不失去接地点的情况下不接地运行当系统发生接地短路时， 变压器中性点就将承受中性点对地电压为了限制系统接地故障的短路容量和零序电流水 平，也为了接地保护本身的需要，有必要将220KV变压器的部分中性点不接地运行1.1 中性点直接接地的变压器接地短路的后备保护毫无例外地采用零序过电流保护，对高中压侧中性点均直接接地 的自耦变和三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件1.2 中性点可能接地也可能不接地的变压器1.2.1 分级绝缘变压器对于 220KV 系统的变压器，它们的中性点仅部分直接接地，另一部分变压器中性点不 接地运行对这类变压器的接地后备保护，动作后应首先跳开有关的不接地变压器，然后再 跳开直接接地的变压器，目的是防止中性点不接地系统发生接地短路时，故障点的间歇性弧 光过电压可能危及电气设备的安全。
即使采取了上述保护方式，任不能认为变压器没有间歇 性弧光过电压问题要解决这一问题，往往很麻烦和很困难对于部分中性点直接接地的系统，接地故障后备保护首先跳开中性点不接地的变压器 有可能造成全厂（站）所有变压器全部被切，后果严重1.2.2 全绝缘变压器这种变压器在中性点直接接地时用零序过流保护，在中性点不接地时用零序过电压保 护后者动作电压按中性点部分接地电网中发生单相接地故障时保护安装处可能出现的最大 零序电压整定所以它只在有关的中性点接地变压器已切断后才可能动作它的动作时间一 般可取 0.5s 短时限，为的是避越接地故障暂态过程的影响1.2.3 中性点装设放电间隙及相应保护这种变压器的中性点直接接地运行，也可能不接地运行在中性点不接地运行时，中 性点放电间隙起过电压保护保护作用，例如220KV变压器，中性点绝缘为110KV等级，当 中性点对地电压超过110KV时，放电间隙击穿，形成零序电流通路，利用接在放电间隙回 路的零序过流保护，切除改变压器当电力系统中发生故障后，断路器有非全相跳、合闸的情况设系统I中性点接地运 行；系统II的中性点不接地运行，并与地之间有一台避雷器FJ—110J如连接系统I和II的 断路器之断开两相，而第三相仍连接在一起，那么，系统I和II将失步。
当其电压向量转到 图1所示的位置时，在变压器II中性点与地之间的电压，将为2U ，其中U 为最高运行ph ph相电压若U = 242・3kV，则2U =279KV，大于FJ—110J的工频放电电压224〜ph ph268KV，因而避雷器将放电，并导致爆炸事故同时2U 也超过了中性点1min工频耐压 ph200KV对于上述故障，零序过电压保护往往不能起到保护作用为此，在变压器中性点装设 放电间隙作为过电压保护，并要求当出现危及变压器中性点绝缘的冲击电压或工频过电压 时，间隙应可靠动作但在正常存在接地中性点的情况下发生单相接地故障时，间隙不应当 动作这一方面是因为此时中性点的电压在允许范围内，另一方面也是因为避免间隙频繁放 电放电间隙一般采用比较简单的棒－棒间隙2 原理及其微机实现2.1 四方2.1.1 变压器零序电流保护2.1.1.1 保护原理该保护反应变压器零序电流大小，保护接地故障变压器零序电流保护适合于中性点直 接接地的变压器，保护测量变压器中性点电流2.1.1.2 逻辑框图保护设有两段，每段有两个时限，时限1 动作于跳母联断路器，时限2 动作于发变组保护的全停出口该保护的逻辑框图如图2 所示。
图 2 变压器零序电流保护逻辑图2.1.1.3 整定内容（1） 零序电流保护I段定值I01（2） 零序电流保护II段定值I02（3） 零序I段保护跳母联时间元件［（4） 零序I段保护驱动全停时间元件t2（5） 零序II段保护跳母联时间元件13（6） 零序II段保护驱动全停时间元件t42.1.1.4 保护的整定计算（1）I段零序电流元件的动作电流：应与相邻线路零序过电流第I段或第II段或快速主保护相配合I = K • K • I01 rel br 1 op .o .11式中：K —可靠系数，取1.1；relK —零序电流分支系数，其值等于线路零序过电流I段保护区末端发生接地短路 br1时，流过本保护的零序电流与流过线路的零序电流之比，取各种运行方式的 最大值；I —与之配合的线路保护相关段动作电流op.o.11110kV及220kV变压器I段零序过电流保护以t二t +At（ t为线路保护配合段的动1 0 0作时间）断开母联或分段断路器；以按系统配合要求整定的延时12断开变压器各侧断路器33OkV及500kV变压器高压侧I段零序过电流保护只设一个时限，即t二t +At，断开变 10压器本侧断路器。
2） II 段零序过电流继电器的动作时间应与相邻线路零序过电流保护的后备段相配I 二 K - K -1 （3-19-2）02 rel br 2 op .o.12式中： K —可靠系数，取 1.1；relK —零序电流分支系数，线路零序过电流保护后备段保护范围末端发生接地故 br 2障，流过本保护的零序电流与流过线路的零序电流之比，取各种运行方式的 最大值；I —与之配合的线路保护后备段的动作电流op.o.12110kV及220kV变压器I段零序过电流保护以t二t +At断开母联或分段断路器，3 1 maxt 为线路零序过电流保护后备段或接地距离保护后备段的动作时间；以t二t +At断开1m ax 4 3变压器各侧断路器 330kV 及 500kV 变压器高压侧 II 段零序过电流保护只设一个时限，即t二t +At，断开变压器本侧断路器3 1 maxII段零序过电流保护必须满足母线接地故障K > 1.5的要求，为此动作电流可不与线 sen路接地距离后备段的动作阻抗相配合，但在时间上必须互相配合2.2 南自厂2.2.1 变压器零序电流保护2.2.1.1 保护原理保护反应变压器零序电流大小反应接地故障。
该保护仅在变压器中性点接地接地时起作用零序电流取自变压器中性点TA电流2.2.1.2 出口方式可发信或跳闸图3 变压器零序电流保护出口逻辑2.2.1.3整定内容(1) 零序I段电流定值3I0.1.dz整定I段零序电流单位(A)2) 动作时间 t1整定I段的延时动作时间1单位(S)3) 动作时间 t2整定I段的延时动作时间1单位(S)4) 零序II段电流定值3I0.2.dz整定II段零序电流单位(A)5) 动作时间13整定II段的延时动作时间3单位(S)6) 动作时间t4整定II段的延时动作时间4单位(S)2.2.1.4保护的整定计算(1) 零序I段电流定值3I0.1.dz按照与相邻元件单相接地保护I段相配合整定2) 动作时间 t1按照与相邻元件单相接地保护I段相配合整定3) 动作时间t2按照与相邻元件单相接地保护I段相配合整定4) 零序II段电流定值3I0.2.dz按照与相邻元件单相接地保护II段相配合整定M II啟珂绘苗渥团找U.番庁迥:血」按小经睛渡团职°乜）动作时间・3辺按照与相邻元件单相接地保护I段相配合整定件单相曲作时间t4按照与相邻元件单相接地保护II段相配合整定U自院 Eil :>■■-I南自院 JIHBI：二装置设有两段两时限限^流！段序过流可经二次谐波闭经。
零序过流锁段2.32.3. 了-零序寸流保护零序过直元件2.3. 工.1保护原理一靈讨汾煤护如石>-\MTH零序寸流保护，作为变压器中性点接地运行时的后备保护涌流时零序过电流保护误动，零序电 弋经谐波闭锁电压2.3.2间隙零序过流过压保护装置设有一段两时限间隙零序过流保护和一段两时限零序过压保护来作为主变压器中 性点不接地或经间隙接地运行时的保护考虑到在间隙击穿过程中，零序过流和零序过电压 的交替出现，一旦零序过压和零序过流元件动作后装置就立即返回2.4许继2.4.1零序过流保护零序过流保护作为变压器或相邻元件的后备保护接于变压器中性点TA二次回路中 保护可有多段定值，每段电流和时限均可单独整定a. 整定范围为0〜121，误差不超过土 5% ；nb. 延时整定范围为0.1〜50S，误差不超过土 5%2.4.2零序过压保护零序过压保护作为变压器或相邻元件接地的后备保护，接于变压器TV开口三角回路 中埠〜50V，误差不超过土5% ； b.延时整定范围为0.1〜5）今，误差不超过丰5%2.4.辭间隙W 电流及电压保护 & 该保器辅助于点性点装设放电间隙的主变压器，装置由零序电压元件和零序电流元件 一零序电压取自母线TV 二次开口三角侧，零序电流取自放电间隙处电流互感器。
保护 图见5围为0.跳闸霜翩旣*虽——^零~b.零序电*眩直酣c. 延w-amEstx丄程应用：间隙保护零序电压所用的隔离中间变压器变比为300/5V，为本保护专黠亚ElfflE用,昱差不超过土 5% ；0A，误00V，误差不超过土 5%； 1〜50S，误差不超过土 5%能与其它保护共享采样通道。