第27卷第1期2010年2月
现 代 电 力
Modern Electric Power
Vol127 No11
Feb12010
文章编号:100722322(2010)0120026204 文献标识码:A 中图分类号:TM77 Y0/Δ211变压器差动保护相位校正及
零序电流补偿问题分析
陈志文
(南宁供电局,广西南宁 530031)
Analysis of Phase Adjustment and Zero2sequence Current Compensation With Y0/Δ-11T ransformer Differential Protection
Chen Zhiwen
(Nanning Power Supply Bureau,Nanning 530031,China)
摘 要:分别从形式上和原理上介绍了Y0/Δ-11变压器差
动保护的两种相位校正方式,着重分析了Y0侧相位校正和Δ侧相位校正的原理和特点,深入探讨了这两种相位校正方式对差动保护区内外接地故障的适应性,阐明了零序电流补偿的问题,并对零序CT的极性进行了相应分析,认为变压器差动保护的相位校正不仅是各个绕组间的相位校正问题,同时还伴随主变中性点直接接地侧的零序电流补偿问题,Δ侧相位校正与中性点零序电流补偿相结合的方法不仅能保证区外故障差动保护不误动,还可提高区内接地故障的灵敏度,某些未设专门零差保护的变压器因此能增强对接地故障的反应能力。
关键词:变压器;差动保护;相位校正;接地故障;零序补偿Abstract:The modes and t heories of two p hase adjust ment met hods wit h Y0/Δ-11t ra nsf ormer diff erential p rotection are int roduced.The t heories a nd cha racteristics of Y0andΔp hase adjust ment are analyzed.Their adaptability to eart h f ault inside a nd outside diff erential p rotection area is dis2 cussed,a nd t he zero2sequence current compensation is illu2 minated.The p ola rity zero2sequence C T is a nalyzed.Results show t hat t he p hase adjust ment is not only about t he p hase adjust ment wit h diff erent windings of a t ransf ormer but also related to t he zero2sequence current comp ensation wit h neu2 t ral2p oint solid grounding side of a t ra nsf https://www.doczj.com/doc/884636579.html,bingΔp hase adjust ment wit h t he neut ral p oint zero2sequence cur2 rent compensation ca n avoid diff erential p rotection’s incor2 rect action f or ea rt h f aults outside t he a rea,a nd ca n enha nce t he sensitivity to ea rt h f aults wit hin area.Thus some t rans2 f ormers wit hout specialized zero2sequence diff erential p ro2 tection can enhance t heir reactive ability to eart h f aults.
K ey w ords:t ra nsf ormer;diff erential p rotection;p hase ad2 just ment;eart h f ault;zero2sequence comp ensation 0 引 言
差动保护是电力变压器的主保护之一,它的正确动作关系到对用户的可靠供电和对故障的快速切除,即不误动也不拒动。要求差动保护不误动就是要正常运行或差动保护区外故障时差流平衡,文献[1]分别从励磁涌流、CT变比选取、变压器接线组别的角度阐述了差流的平衡问题。变压器各侧绕组接线组别不一致造成各侧电流相位不同,各侧电流相位的不同导致了差流的不平衡,相位校正可以消除这种差流的不平衡。目前差动保护的相位校正方式从形式上看有两种[2],一是通过变压器各侧C T外部接线型式来实现,如图1所示,即Y0绕组侧C T二次侧角接,Δ绕组侧C T 二次侧星接,这种方式主要应用于电磁型、晶体管型、集成电路型保护装置当中[3],也可以应用在微机保护装置中;二是不论变压器接线组别如何,各侧C T二次侧均星接,保护装置内部通过软件算法进行相位校正,这种方式广泛应用于微机保护装置当中。通过保护装置内部软件算法进行相位校正的方式又分两种,一种为Y0侧校正,一种为Δ侧校正。从原理上看,Y0侧校正与通过C T外部接线校正的方式一致,故原理上讲,变压器差动保护相位校正的方式也是两种[4],即Y0侧校正和Δ侧校正。国内110kV双绕组供电变压器的接线组别大多数为Y0/Δ-11,本文将以这种典型变压器接线组别为例来探析变压器差动保护中的相位校正及零序补偿问题。
图1 外部相位校正接线图
1 差动保护相位校正的方式
如图2所示,
变压器各侧C T 二次侧均星接,
相位校正在保护装置内部通过软件算法进行。在不影响结论的前提下,假设变压器变比及各侧C T 变比均为1,从原理上分析Y 0侧相位校正和Δ侧相位校正的差流平衡特点。
图2 CT 二次侧星接图
111 Y 0侧校正
Y 0侧相位校正方式的各侧电流相量图如图3
所示,与图2对应, I A 、 I B 、 I C 为Y 0侧各相电
流, I A 1cd 、 I B 1cd 、 I C 1cd 为Y 0侧各相输入差动保护装置的电流, I a 、 I b 、 I c 为Δ侧各相电流, I a 1cd 、 I b 1cd 、 I c 1cd 为Δ侧各相输入差动保护装置的电流。由相量图及相量分析可知, I A - I B 、 I B - I C 、 I C - I A 分别与 I a 、 I b 、 I c 同相位,利用这一点即可达到相位校正的目的。
定义Y 0侧各相差动电流为 I ^A 1cd 、 I ^B
1cd 、 I ^
C 1cd ,
Δ侧各相差动电流为 I ^
a 1cd 、 I ^
b 1cd 、 I ^
c 1cd
,设
I ^
A 1cd
I ^B 1cd I ^C 1cd
=1
-1
001-1-
1
1
I A 1cd I B 1cd I C 1cd = I A - I
B
I B - I C I C - I A
(1)
图3 Y 0/
Δ-11变压器各侧电流相量图
I ^
a 1cd
I ^b 1cd I ^c 1cd
= I a 1cd
I b 1cd I c 1cd = I a
I b I c
(2)则两侧差动电流实现了相位的一致性。值得注意的是,由于Y 0侧取相电流之差作为差动电流,导致了该侧差动电流幅值相对Δ侧扩大了3倍,需作相应处理,这里不作探讨。
112
Δ侧校正各侧电流相量图同样如图3所示,各参数的意义同111中所述。由向量图及相量分析可知, I A 、 I B
、 I C 分别与 I a - I c 、 I b -
I a 、 I c - I b 同相位,
利用这一点即可达到相位校正的目的。设
I ^A 1cd
I ^B 1cd I ^C 1cd
= I A 1cd
I B 1cd I C
1cd = I A
I B I C
(
3) I ^
a 1cd
I ^b 1cd I ^c 1cd
=10-1-1
100-11
I a 1cd I b 1cd I c 1cd = I a - I c I b - I a I c - I b
(4)则两侧差动电流实现了相位的一致性。同样值得注意的是,由于Δ侧取相电流之差作为差动电流,导致了该侧差动电流幅值相对Y 0侧扩大了3倍,需作相应处理,这里亦不作探讨。
2 零序电流对差动保护的影响
211 不同相位校正方式对差动保护区外接地故障
的适应性
无论差动保护区外还是区内接地故障,变压器
Δ侧各相电流中均不会存在零序分量,只有Y 0侧各相电流中可能存在零序分量。考虑Y 0侧中性点直
7
2第1期陈志文:Y 0/Δ211变压器差动保护相位校正及零序电流补偿问题分析
接接地运行,以A 相作接地故障的特殊相为例
,将
Y 0侧的差流按序分量展开,由式(1)和式(3)分别有
I ^A 1
cd
I ^B 1cd I
^C 1cd
=
1-10
01-1-101
I A I B I C
=(1-a 2) I 1+(1-a )
I 2
(a 2-a ) I 1+(a -a 2
) I
2
(a -1) I 1+(a 2
-1) I 2
(5) I ^
A 1cd I ^
B 1cd I ^
C 1cd
= I A
I B I C = I 1+ I 2+ I 0a 2 I 1+a I 2+ I 0
a I 1+a 2
I 2+ I 0(6)式中: I 1、 I 2、 I 0为特殊相(即A 相)的正序、负序、零序电流,a 为相量算子,a =1∠120°。
从式(5)中可以看出,Y 0侧相位校正方式下差流中的零序分量已被自然滤掉,而从式(6)中可以看出,Δ侧相位校正方式下差流中的零序分量依然存在,必须进行零序电流补偿,否则将造成差动保护的误动。212 零序电流补偿
Y 0/Δ-11变压器低压侧接地故障两侧相电流中均不会产生零序分量,故只考虑高压侧差动保护区外和区内接地故障的情况(下面所说的区内和区外均是指这种情况),如图4所示,D1为区内非对称接地故障(图中用单相接地故障代表),D2为区外非对称接地故障(图中用单相接地故障代表),各参数的意义同111中所述。
图4 Y 0/Δ-11变压器差动保护区内外接地故障图
由211中的分析可知,在Δ侧进行相位校正的方式下,必须考虑Y 0侧的零序电流补偿问题,由式(6)可知,只要将等式右边的零序分量去除即可达到目的。各相差流零序分量的提取可有两种方式,一种是自产零序电流,另一种是中性点零序电流。考虑到区内外接地故障下差流的零序分量方向刚好相反,而变压器中性点零序电流方向保持不
变,引入中性点零序电流3 I m0,设区外接地故障时 I m0和 I 0方向一致,则区内接地故障时 I m0和 I 0方向相反。显然,区外接地故障时 I m0和 I 0大小相等,于是可得到式(7),而区内接地故障时 I m0和 I 0大小一般不相等,于是可得到式(8)。 I ^A 1cd I ^B 1cd I ^
C 1cd = I 1+ I 2+ I 0a 2 I 1+a I 2+ I 0a I 1+a 2
I 2+ I 0-133 I m0
3 I m03 I m0= I 1+ I 2
a 2
I 1+a I 2
a I 1+a 2
I 2
(7)
I ^
A 1cd
I ^B 1cd I ^C 1cd
= I 1+ I 2+ I 0a 2
I 1+a I 2+ I 0a I 1+a 2
I 2+ I 0
-133 I m03 I m03 I m0= I A +(- I m0)
I B +(- I m0)
I C +(- I m0)(8)
从式(7)中可以看出,区外接地故障时差流中
的零序分量得到了有效的滤除,从式(8)中可以看出,区内接地故障时差流中叠加了一个零序分量。需要说明的是,Y 0侧相位校正方式下,无论区外还是区内接地故障都将零序电流滤掉了,这样一方面使得区外接地故障差动保护不误动,另一方面却降低了差动保护对区内接地故障的灵敏度。而Δ侧相位校正方式下,通过加入中性点零序电流进行补偿的方法,一方面实现了区外接地故障时的差流平衡,另一方面,如果Y 0侧中性点不接地运行,区内接地故障形成的差流为三个序分量的完整叠加,不影响差动保护的灵敏度,如果Y 0侧中性点接地运行,区内接地故障形成的差流额外多出了一个零序电流分量,从而提高了差动保护的灵敏度[5],同时由于Y 0侧电流仅与零序电流进行了加减计算,变压器空载合闸时各相涌流特征明显,有涌流时闭锁保护更加可靠[6]。顺便指出,如果引入的不是中性点零序电流,而是自产零序电流,那补偿的效果与Y 0侧相位校正得到的效果一样。值得注意的是,Δ侧相位校正方式下,Y 0侧中性点不接地运行时,
区内接地故障在差流中会产生零序分量,区外接地故障在差流中则不会产生零序分量,于是文献[7]认为Y 0侧中性点不接地运行时可不进行零序电流补偿,但在实际当中,变压器Y 0侧常设有中性点间隙,区外接地故障可能导致中性点间隙被击穿,此时相当于Y 0侧中性点接地运行,差流中就会产生零序分量,结果将导致差动保护的误动作,故无论变压器Y 0侧中性点接地与否,差动保护的零序
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电流补偿均应按Y 0侧中性点直接接地运行考虑。
3 零序电流极性分析
上述采用变压器中性点零序电流补偿的方法涉及零序电流极性的问题,而工程实际当中零序C T 极性常常容易弄错,文献[8]中通过短接主变三相从而采用直流感应法试验零序CT 的极性,文献[9]提出了用合闸侧自产零序励磁涌流和中性点零序励磁涌流的相位对比来验证零序C T 的极性。下面,将通过实例说明中性点零序C T 极性的接法。如图5为一简单的110kV 中性点直接接地电力系统,C T1为主变高压侧CT ,C T2为主变中性点零序C
T 。
图5 110kV 直接接地电力系统
D1和D2点发生接地短路时的零序网络及一次
电流流向分别如图6和图7所示,其中X G 0为发电
机零序电抗,X L0为M 母线至N 母线间的输电线路零序电抗,X LM0为M 母线至短路点D1间的输电线路零序电抗,X LN0为N 母线至短路点D1间的输电线路零序电抗,X B0为变压器零序电抗,U f0为故障点处的零序电动势,I dM0为流进M 母线的零序电流分量,I dN0为流进N 母线的零序电流分量,I dN0
为变压器中性点的零序电流。
图6显示区外接地短路时流过高压侧的各相的零序电流分量与中性点零序电流相位相同,满足了式(7)的要求;图7显示区内接地短路时流过高压侧的各相的零序电流分量与中性点零序电流相位相反,满足了式(8)的要求。设CT1的极性端在母线侧,C T2的极性端在接地侧,均采用减极性接法,
为保证保护装置中的二次电流与系统一次电流的相位对应,此时要求CT1和CT2均正极性接入保护装置。如果CT1和CT2其中一个反极性接入保护装置,则另外一个也反极性接入保护装置,总之要求CT1和CT2间的相对极性能使式(7)和式(8)同时成立。
4 结 论
本文虽然分析的是Y 0/Δ-11变压器差动保护相位校正的问题,但结论对其他接线组别变压器仍然具有指导意义。Y 0侧相位校正的方式不需零序电流补偿即可同时达到各侧差流相位一致和区外接地故障差流平衡的目的,但差动保护对区内接地故障的灵敏度降低;而Δ侧相位校正的方式必须进行零序电流补偿,才能同时达到各侧差流相位一致和区外接地故障差流平衡的目的,并且会提高区内接地故障的灵敏度,保持涌流特征,建议变压器差动保护选用此种相位校正方式。同时,在Δ侧相位校正方式下,无论变压器Y 0侧中性点接地与否,都应选择进行零序电流补偿的继电保护运行方式。
参
考
文献
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收稿日期:2009204230
作者简介:陈志文(1979-),男,工程师,从事继电保护整定计算与运行管理工作。
(责任编辑:林海文)
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2第1期陈志文:Y 0/Δ211变压器差动保护相位校正及零序电流补偿问题分析
重合后零序过流加速段保护可以用“整组试验”或“零序保护定值校验”菜单进行测试。 下面以RCS-901B 线路保护装置为例，介绍在“整组试验”菜单进行重合后零序过流加速段保护的校验方法。其他具有相同保护原理的保护测试可参考此测试方法。 1、保护相关设置： （1）保护定值设置： 保护压板设置： 在“保护定值”里，把“投零序过流Ⅰ段”、“投重合闸”、“投重合闸不检”均置“1”，其他控制字均置为“0”。在“压板定值”里，仅把“投零序保护压板”置为“1”。 在保护屏上，仅投“零序保护”硬压板。 2、试验接线： 本次试验接线如图1.8.1 所示。 3、重合后零序过流加速段保护测试：
在“整组试验”或“状态序列”菜单里都可以实现后加速功能，试验过程可由时间按控制也可由保护的接点动作情况控制，本次试验包括以下几个过程：故障前→故障(跳闸)→重合闸→再跳闸（永跳）。在此以整组试验为例。 （1）“整组试验”页面设置： 试验参数界面，其中： 1）设置方式：设为U-I方式。 2）故障态参数：故障类可自由选择，设为A相接地故障，故障电压10V，故障电流可设为定值5A，故障电流倍数设为1.05倍可靠动作点，U超前I角度可自由设置。 3）零序补偿系数：可设为0.67，相位为0°。 4）转换型故障：此处不需要转换型故障。
系统参数界面，其中： 1）试验控制方式：有时间控制，接点控制和GPS触发故障三种，一般选择时间控制和接点控制。此处以时间控制为例，故障持续时间为零序过流一段故障的时间，断开状态时间为故障结束后正常状态（重合闸状态）时间，重合故障时间为后加速状态时间，每个状态的实际时间一般都比整定时间大0.2s，保证这个状态能够正常维持。 2）故障触发方式：有按键触发，时间触发和开入量触发，也就是触发第一个正常状态的方式，此处可选择时间触发，在故障前延时中设置为25s，保证信号复位，PT断线返回，重合闸充电指示灯亮等条件。 3）故障方向：选择正方向，反方向是不会动作的。 4）故障性质：永久性和瞬时性两种，此处为了模拟后加速状态必须选择为永久性故障。5）开出量：如果需要给初始状态位置，可以用开出量发合位信号，若带开关和接入了模拟断路器就不需要设置开出量。
RCS-978系列变压器保护测试 一、RCS-978型超高压线路成套保护 RCS-978配置： 主保护：稳态比率差动，工频变化量比率差动，零序比率差动， 谐波制动， 后备保护：复合电压闭锁（启动）方向过流 零序方向过流保护 间隙零序过流过压保护 零序过压 稳态比率差动 一、保护原理 基尔霍夫电流定律，流入=流出 （1）差动元件的动作特性 在国内生产的微机型变压器差动保护中，差动元件的动作特性较多采用具有二段折线的动作特性曲线，如下图： 在上图中，I op.min 为差动元件起始动作电流幅值，也称为最小动作电流； I res.min 为最小制动电流，又称为拐点电流； K=tan α为制动特性斜率，也称为比率制动系数。 微机变压器差动保护的差动元件采用分相差动，其动作具有比率制动特性。 动作特性为： 拐点前（含拐点）： .min .min ()op op res res I I I I ≥≤
拐点后： .min .min .min () ()op op res res res res I I K I I I I ≥+-> 式中 I op ——差动电流的幅值 I res ——制动电流的幅值 也有某些变压器差动保护采用三折线的制动曲线。 （2）动作方程和制动方程：差动电流Iop 和制动电流Ires 的获取 差动电流（即动作电流）：取各侧差动电流互感器（TA ）二次电流相量和的绝对值。 以双绕组变压器为例， op h l I I I =+ 在微机保护中，变压器制动电流的取得方法比较灵活。国内微机保护有以下几种取得方式： ① /2res h l I I I =- ② ()/2res h l I I I =+ ③ max{,}res h l I I I = ④ ()/2res op h l I I I I =-- ⑤ res l I I = 二、测试要点：标么值的概念 另：注意，978可以自动辅助计算当前的差流， 但其同时显示的“制流X 相”并不是当前X 相的制动电流，而是当前 X 相制动电流下的动作电流边界！！！ 三、试验举例： 保护定值：动作门槛：0.3 差动速断电流：4 I 侧（Y 接线）二次侧额定电流：3.935； II 侧（Y 接线）二次侧额定电流：3.765； III 侧（D 接线）二次侧额定电流：3.955 由于该保护的补偿系数由标么值的方式计算，则每一侧的补偿系数是该侧二次侧额定电流的倒数。 1．选择“差动菜单”——“扩展差动” 2．在“Id,r 定义”页面，选择“测试项目”为“比例制动”；“动作电流Id ”为“K1×I1＋
零序电流保护的整定计算 一、变压器的零序电抗 1、Y/△联接变压器 当变压器Y侧有零序电压时，由于三相端子是等电位，同时中性点又不接地，因此变压器绕组中没有零序电流，相当于零序网络在变压器Y侧断开（如图1所示）。 图1：Y/△联接变压器Y侧接地短路时的零序网络 2、Y0/△联接变压器 当Y0侧有零序电压时，虽然改侧三相端子是等电位，但中性点是接地的，因此零序电流可以经过中性点接地回路和变压器绕组。
每相零序电压包括两部分：一部分是变压器Y0侧绕组漏抗上的零序电压降I0XⅠ,另一部分是变压器Y0侧的零序感应电势I lc0X lc0（I lc0为零序励磁电流，X lc0为零序励磁电抗）。由于变压器铁芯中有零序磁通，因此△侧绕组产生零序感应电势，在△侧绕组内有零序电流。由于各相零序电流大小相等，相位相同，在△侧三相绕组内自成回路，因此△侧引出线上没有零序电流，相当于变压器的零序电路与△侧外电路之间是断开的。所以△侧零序感应电势等于△侧绕组漏抗上的零序电压降I0’XⅡ。 Y0/△联接变压器的零序等值电路如图2所示。由于零序励磁电抗较绕组漏抗大很多倍，因此零序等值电路又可简化，如图3所示。在没有实测变压器零序电抗的情况下，这时变压器的零序电抗等于0.8～１.0倍正序电抗。即：X0=(0.8～１.0)(XⅠ+XⅡ)= (0.8～１.0)X1。 本网主变零序电抗一般取0.8 X1。
图2：Y0/△联接变压器Y0侧接地短路时的零序网络 图3：Y0/△联接变压器Y0侧接地短路时的零序网络简化 二、零序电流保护中的不平衡电流 实际上电流互感器，由于有励磁电流，总是有误差的。当发生三相短路时，不平衡电流可按下式近似地计算： I bp.js=K fzq×f wc×ID(3)max 式中K fzq——考虑短路过程非周期分量影响的系数，当保护动作时间在0.1S以下时取为2；当保护动作时间在0.3S～0.1S时取为１.5；动作时间再长即大于0.3S时取为1； f wc——电流互感器的10%误差系数，取为0.1； I D(3)max——外部三相短路时的最大短路电流。 最新文件仅供参考已改成word文本。方便更改
1．4简答题 1．串联谐振回路和并联谐振回路哪个呈现的阻抗大? 答：串联谐振回路阻抗最小；并联谐振回路阻抗最大。 2．现用电压表和电流表分别测量高阻抗和低阻抗，请问为保证精确度，这两块表该如何接线? 答：对低阻抗的测量接法：电压表应接在靠负载侧。对于高阻抗的测量接法：电流表应接在靠负载侧。 3．发电厂和变电站的主接线方式常见的有哪几种? 答：发电厂和变电站的主接线方式常见的有六种，即:①单母线和分段单母线； ②双母线；③多角形接线；④断路器母线；⑤多分段母线；⑥内桥、外桥接线。 4．长距离输电线路的作用是什么? 答：长距离输电线路的作用是将远离负荷中心的大容量水电站或煤炭产地的坑口火电厂的巨大电功率送到负荷中心，或作为大电力系统间的联络线，担负功率交换的任务。 5．在一次设备上可采取什么措施来提高系统的稳定性? 答：减少线路阻抗；在线路上装设串联电容；装设中间补偿设备；采用直流输电等。 6．什么叫继电保护的选择性? 答：选择性是指在对系统影响可能最小的处所，实现对断路器的控制操作，以终止故障或系统事故的发展。 7．继电保护可靠性是对电力系统继电保护的最基本性能要求，请问，它可以分为哪两个方面? 答：可信赖性与安全性。 8．我国电力系统的中性点接地方式有哪几种? 答：有三种。分别是：直接接地方式(含经小电阻、小电抗接地)、经消弧线圈接地方式、不接地方式(含经间隙接地)。 9．大接地电流系统、小接地电流系统的划分标准是什么? 答：大接地电流系统、小接地电流系统的划分标准是依据系统的零序电抗与正序电抗的比值：，且的系统属于大接地电流系统；，且的系统属于小接地电流系统。 10．什么叫大接地电流系统? 答：电力系统中零序电抗X0与正序电抗X1的比值X0／Xl≤3，且R0/X1≤1的系统被称为大接地电流系统。通常，中性点直接接地的系统均为大接地电流系统。 11．什么叫小接地电流系统? 答：电力系统中零序电抗X0与正序电抗X1的比值X0／X1>3，且R0／Xl >l的系统被称为小接地电流系统。通常，中性点不接地或经消弧线圈接地的系统均为小接地电流系统。 12．什么是消弧线圈的过补偿? 答：中性点装设消弧线圈后，补偿后的感性电流大于电容电流，或者说补偿的感抗小于线路容抗，电网以过补偿方式运行。 13．小接地电流系统中，如中性点装设的消弧线圈以欠补偿方式运行，当系统频率降低时，可能导致什么后果? 答：当系统频率降低时，可能使消弧线圈的补偿接近于全补偿方式运行，造成串联谐振，引起很高的中性点过电压，在补偿电网中会出现很大的中性点位移而危及绝缘。 14．在中性点不接地系统中，各相对地的电容是沿线路均匀分布的，请问线路上的电容电流沿线路是如何分布的? 答：线路上的电容电流沿线路是不相等的。越靠近线路末端，电容电流越小。
纵联零序保护是在阶段式零序保护的基础上增加通信接口和必要的动作逻辑实现；当通道退出或运行中通道发生故障时纵联零序就是完整的阶段式零序保护。纵联零序保护利用的远方信号可以是闭锁式也可以是允许式。闭锁式：由判断为反向故障的一侧负责发信，闭锁两端保护；允许式：由判断为正向故障的一侧负责发信，允许两端保护跳闸；以RCS系列保护为例， 正方向元件：零序方向过流元件和F0+元件相“与”输出； 反方向元件：零序启动过流元件和F0? 元件相“与”输出； 若零序阻抗角为?0 ，则 正方向接地故障：3U0超前3I0为180°+?0 ，零序功率为负，F0+元件动作。 反方向接地故障：3U0超前3I0为?0，零序功率为正，F0? 元件动作。 因此， 下面以RCS-901B线路保护装置为例，介绍纵联零序保护的测试方法。其他具有相同保护原理的保护测试可参考此测试方法。 1、保护相关设置： 保护定值设置：
保护压板设置： 在“整定定值”里，把运行方式控制字“投纵联零序方向”置“1”、“允许式通道”置“0”、“投重合闸”、“投重合闸不检”均置“1”，其他的均置“0”（‘1’表示投入，‘0’表示退出）。 在“压板定值”里，“投主保护压板”和“投零序保护压板”均置“1”。在保护屏上，投“主保护”和“投零序保护”硬压板，并把重合把手切在“综重方式”。将收发讯机整定在“负载”位置，或将本装置的发信输出接至收信输入构成自发自收。 2、试验接线： 本次试验的接线图同图5-1所示。 3、纵联零序保护校验： 在“整组试验”菜单里，试验过程由保护的接点动作情况控制，此次试验包括以下几个过程“故障前——故障（跳闸）——重合闸” （1）“整组试验”页面设置：
二、变电所多台变压器的零序电流保护
每台变压器都装有同样的零序电流保护，它是由电流元件和电压元件两部分组成。正常时零序电流及零序电压很小，零序电流继电器及零序电压继电器皆不动作，不会发出跳闸脉冲。发生接地故障时，出现零序电流及零序电压，当它们大于起动值后，零序电流继电器及零序电压继电器皆动作。电流继电器起动后，常开触点闭合，起动时间继电器KT1。时间继电器的瞬动触点闭合，给小母线A接通正电源，将正电源送至中性点不接地变压器的零序电流保护。不接地的变压器零序电流保护的零序电流继电器不会动作，常闭触点闭合。小母线A的正电源经零序电压继电器的常开触点、零序电流继电器的常闭触点起动有较短延时的时间继电器KT2经较短时限首先切除中性点不接地的变压器。若接地故障消失，零序电流消失，则接地变压器的零序电流保护的零序电流继电器返回，保护复归。。若接地故障没有消失，接地点在接地变压器处，零序电流继电器不返回，时间继电器KT1一直在起动状态，经过较长的延时KT1跳开中性点接地的变压器。 零序电流保护的整定计算： 动作电流： (1)与被保护侧母线引出线零序电流第三段保护在灵敏度上相配合，所以 (2)与中性点不接地变压器零序电压元件在灵敏度上相配合，以保证零序电压元件的灵敏度高于零序电流元件的灵敏度。 设零序电压元件的动作电压为U dz.0，则 U dz.0=3I0X0.T 零序电流元件的动作电流为 动作电压整定：按躲开正常运行时的最大不平衡零序电压进行整定。根据经验，零序电压继电器的动作电压一般为5V。当电压互感器的变比为nTV时，电压继电器的一次动作电压为 U dz.0=5n TV 变压器零序电流保护作为后备保护，其动作时限应比线路零序电流保护第三段动作时限长一个时限阶段。即 灵敏度校验：按保证远后备灵敏度满足要求进行校验 返回 第二节微机保护的硬件框图简介 微机保护硬件示意框图如下图所示。
零序电流互感器设计选型 一、概述 零序电流互感器是用于电力电缆上的一种互感器，它的一 次绕组为穿过互感器内孔的三相一次导体电缆（或是单相电缆），它的一次电流是一次三 相电流的矢量和（在三相平衡时为0），当发生系统单相接地时或三相平衡时，矢量和不 为0，零序电流互感器的二次有电流输出，可以供给保护装置，实现保护和监控。由于电缆自身绝缘，零序电流互感器外壳也是绝缘的，所以零序电流互感器可以使 用在任一电压等级的电缆上。 二、不需要精度和变比的高灵敏度零序电流互感器 这种零序电流互感器主要用在中性点不接地或经消弧线圈接地系统。 2.1 小电流接地选线装置用零序电流互感器 小电流选线装置本身没有整定值，零序电流只是装置的判据之一，要求零序电流互 感器在一次接地电流较小时，和非金属性接地时，零序电流互感器也要有一定的输出， 来满足装置启动的门坎值。装置本身的负载阻抗并不大，但需要通过电缆将各个零序电 流互感器与装置连接起来，所以电缆的阻抗就是零序电流互感器的主要负载阻抗，这种 零序电流互感器的负载阻抗一般为2.5Ω左右，经过多年实践和试验得知与小电流选线 装置配套的零序电流互感器选用： 变比：150/5 容量：5VA 或变比：40/1 容量：2.5VA 这两种零序电流互感器在负载阻抗2.5Ω时，一次1A，二次输出在20mA 左右，一次 40A 时，二次≥1A，没有严格的变比关系。 2.2 与DD11/60 型继电器配套使用的零序电流互感器 DD11/60 型继电器线圈并联阻抗为10Ω，COSΦ=0.8，我公司生产的ZB—LJ（K）□ A 型零序电流互感器是其配套产品，二次电流60MA 时，零序电流互感器一次电流≤4A。 2.3 与DL11/0.2 型继电器配套使用的零序电流互感器 DL11/0.2 型继电器线圈并联阻抗为10Ω，COSΦ=0.8，我公司生产的ZB—LJ（K）□B 型零序电流互感器是其配套产品，二次电流0.2A 时，零序电流互感器一次电流≤10A。 三、有变比、容量、精度要求的零序电流互感器。
基于PSCAD4.2电力系统距离保护的仿真分析摘要:简要地介绍了PSCAD4.2软件及其工具箱，分析了输电线路距离保护的基本原理，并利用软件提供的工具箱搭建了距离保护仿真模型，设置了输电线路可能发生的接地故障和相间故障，最终得出了不同故障类型下输电线路的电压、电流以及其他量的变化规律的波形，从而实现了三段式距离保护的作用。仿真波形结果表明：利用该软件建立的模型是能够准确反应距离保护的作用机理，即距离保护装置能够快速响应故障信号并动作于断路器，实现输电线路的保护。 关键词: PSCAD4.2；距离保护；接地故障；仿真 Analysis of power system distance protection simulation based on PSCAD4.2 Abstract: Briefly introducing PSCAD4.2 software and its toolbox ,then analyzing the basic principle of the transmission line distance protection , and use the toolbox that the software provides to build a protection simulation model and set a ground fault and phase transmission line failures the system may occur, at last obtain the voltage, current and waveform variation of other different types of transmission line failures , enabling three- distances protection. Simulation waveform results showed that: using the model of the software is accurately able to establish the reaction mechanism of the distance protection , distance protection device can quickly respond to the circuit breaker failure signal and act on it to achieve protection of transmission lines . Key words: PSCAD4.2；Distance Protection；Ground Fault；Simulation 0 引言 电力系统保护中，输电线路的保护主要是距离保护，其不受运行方式的影响，继电保护性能得到提高，因而获得广泛的应用[1]。文献[2]中通过对继电器模块的搭建来得到对电力系统的继电保护，但如果保护原理发生变化则相应的继电器模块也会发生变化，保护模块的移植性不强。目前，虽然电力系统的保护已经进入微机自动化时[3]，但距离保护体系并不十分完善，其中接地电阻对距离保护的影响表现突出，文献[4-6] 详述了采用自适应的方法来消除接地电阻对距离保护的影响。 PSCAD4.2是一种电力系统电磁暂态仿真软件，尤其在控制系统、无功补偿系统、高压直流输电以及继电保护系统等领域较为活跃，该软件主要对电力系统时域和频率等变量进行仿真分析，其结果一般以简单易懂的图形界面输出，使得仿真过程清晰、准确而灵活[7-8]。 1 电力系统距离保护的原理 在电力系统继电保护中，距离保护扮演着重要的角色。它满足电力系统的选择性、灵敏性、可靠性以及能够快速切除故障，从而快速恢复电网的正常稳定运行。距离保护是反应于保护安装地点到故障发生处之间的距离(阻抗)，以此来根据阻抗的大小而整定动作时间的一种保护装置[9]。为了满足选择性、速动性和灵敏性的要求，现在广泛采用的是三段式距离保护，其网络接线如图1。
第三章 电网的距离保护 第一节 距离保护的作用原理 一﹑基本概念 电流保护的优点：简单﹑可靠﹑经济。缺点：选择性﹑灵敏性﹑快速性很难满足要求（尤其35kv 以上的系统）。 距离保护的性能比电流保护更加完善。 Z d U d . . . . 1f e f d d d ld I U Z I U Z Z = <= =，反映故障点到保护安装处的距离——距离保护，它基 本上不说系统的运行方式的影响。 二﹑距离保护的时限特性 距离保护分为三段式： I 段：AB I dz Z Z )85.0~8.0(1=，瞬时动作 主保护 II 段：)(2 1I dz AB II K II dz Z Z K Z +=，t=0.5’’ III 段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性。————后备保护 第二节 阻抗继电器 阻抗继电器按构成分为两种：单相式和多相式 单相式阻抗继电器：指加入继电器的只有一个电压U J （相电压或线电压）和一个电流I J （相电流或两相电流之差）的阻抗继电器。
J J J I U Z . . = ——测量阻抗 Z J =R+jX 可以在复平面上分析其动作特性 它只能反映一定相别的故障，故需多个继电器反映不同相别故障。 多相补偿式阻抗继电器：加入的是几个相的补偿后的电压。它能反映多相故障，但不能利用测量阻抗的概念来分析它的特性。 本节只讨论单相式阻抗继电器。 一﹑阻抗继电器的动作特性、 PT l d PT l l PT J J J n n Z n n I U n I n U I U Z ?=? = = = 1 . 1. 1. 1. . . BC 线路距离I 段内发生单相接地故障， Z d 在图中阴影内。 由于1）线路参数是分布的， Ψd 有差异 2)CT,PT 有误差 3）故障点过渡电阻 4）分布电容等 所以Z d 会超越阴影区。 因此为了尽量简化继电器接线，且便于制造和调试，把继电器的动作特性扩大为一个圆，见图。 圆1：以od 为半径——全阻抗继电器（反方向故障时，会误动，没有方向性） 圆2：以od 为直径——方向阻抗继电器（本身具有方向性） 圆3：偏移特性继电器 另外，还有椭圆形，橄榄形，苹果形，四边形等 二﹑利用复数平面分析阻抗继电器 它的实现原理：幅值比较原理 B A U U . . ≥ J
低压侧中性线零序电流保护使用商榷 低压接地故障保护的设置应能防止人身间接电击以及电气火灾、电气设备损坏、线路损坏等事故。低压侧中性点直接接地的变压器，低压侧单相接地短路应选择下列保护方式，保护装置应带时限动作于跳闸。 一、用高压侧的过电流保护： 高压侧过电流保护灵敏性符合要求时，对低压侧单相接地短路的保护作用。用于校验高压侧过电流保护灵敏性的低压侧短路电流，仅取变压器低压侧母线上的短路电流，也就仅能可靠地保护到变压器低压侧母线。距离变压器再远的低压侧，短路电流小至灵敏性不符合要求时，该处及以远线路处的接地故障就保护不到。高压侧的过电流保护，对低压侧接地短路的保护范围是有限的，并不能保护全低压系统。 二、低压侧中性线上的零序电流保护： 变压器低压侧中性线上所设置的零序电流保护的一次动作电流，应躲过正常运行时，变压器中性线上流过的最大不平衡电流。按国家标准 GB1094-1-5《电力变压器》规定：应不超过变压器额定电流的25%。变压器低压侧低压配电回路一般较多，变压器低压侧中性线上的零序电流保护的一次动作电流整定值大，灵敏度低保护范围小；整定电流值小，灵敏度
高保护范围大。零序保护的一次动作电流整定值大，如仅保护低压母线，则与高压侧的过电流保护重复；整定电流小，保护可深入到个别配电线路不长回路的末端，但也未必能保护到截面远距离回路末端，也不能保证保护全低压系统；不论整定电流大小，选择性很差。低压系统中，只要有一回路的接地故障，变压器零序保护动作，使该变压器全部低压系统停电，扩大了停电范围，各回路全部停电，故障发生在哪一回路，一时难以确定，故障点查找困难，排除故障时间长。从保护分工的角度要求，各保护应对其后的设备、线路起保护作用，保护上下级的整定值、动作时限达到协调配合，才能达到保护可靠、有选择、速动的要求。有一些地区，中性点直接接地的变压器，变压器中性点引出两条母线，一条母线同相母线一同设至变压器低压总断路器，在低压屏底部接地并分设N母线和PE母线；另一条母线在变压器下就近直接接地，这样使单相接地故障电流将通过两条母线回流至变压器中性点，套在变压器中性线上的零序电流互感器中，未流过全部故障电流，零序电流互感器测得的故障电流不准确，保护动作也不可靠。中性点直接接地的变压器中性点不应直接就近接地，应同相母线一同敷设至变压器低压屏底接地。 三、低压侧断路器的三相电流保护： 在变压器低压侧设有各级低压断路器，变压器低压侧的总断路器，一般均选用较先进的带智能控制器的框架式断路器，智能控制器有过载长延时、短路短延时、短路瞬时、接地故障保护功能。低压各配电出线回路还设有分回路断路器，大容量配电回路也会选用带智能控制器的框架式断路
微机继电保护第1套 1、非递归数字滤波器要求系统的冲激响应（） （A）为正弦函数（B）处于有限区间（C）为冲激函数（D）为指数函数参考答案：B您的答案：B 2、差分滤波器可以（） （A）滤除直流量（B）滤除基频分量（C）滤除高频分量（D）滤除衰减直流分量参考答案：A您的答案：A 3、若消除某选定频率分量可采用（） （A）零点法设计滤波器（B）极点法设计滤波器（C）差分滤波器（D）积分滤波器 参考答案：A您的答案：A 4、两点乘积算法要求输入波形为（） （A）锯齿波。（B）方波。（C）周期性波。（D）单一频率正弦波参考答案：D您的答案：D 5、半周积分算法可计算出信号的（）。 （A）相位（B）频率（C）基波有效值（D）各次谐波有效值 参考答案：C您的答案：C 6、启动元件中用当前瞬时值减去前一周期对应瞬时值是为了得到（） （A）故障时的电流突变量（B）最大负荷增量（C）平均负荷（D）系统周期参考答案：A您的答案：A
7、选相方法不仅可以（）还可以选相跳闸。 （A）准确测量电压电流（B）正确测量短路阻抗 （C）确定故障类型和故障相（D）得出电压电流的相位 参考答案：C您的答案：C 8、突变量选相的电流变量来自于（） （A）短路瞬间的电流增量值（B）短路后的电流测量值（C）短路前后电流测量值的平均值（D）短路前的不平衡电流值 参考答案：A您的答案：A 9、傅氏级数算法计算电压电流需要已知（） （A）基频分量瞬时值（B）信号周期（C）直流量的大小（D）截止频率参考答案：B您的答案：B 10、信号中含有的（）给傅氏级数算法带来较大的误差？ （A）衰减的直流分量（B）直流量（C）高频分量（D）三次谐波 参考答案：A您的答案：A 11、R-L模型算法可以得到（）。 （A）故障电流（B）短路阻抗（C）过渡电阻（D）衰减直流分量 参考答案：B您的答案：B 12、当在保护范围内短路时，（）。 （A）|△ùop|>|△ùk|（B）|△ùop|=|△ùk|
变压器零序保护 变压器零序保护适用于110kV及以上电压等级的变压器。主变压器零序保护由零序电流、零序电压、间隙零序电流元件构成。根据变压器中性点接地方式的不同，设置不同的保护形式。 1．变压器中性点直接接地时的保护 变电站单台或并列运行的变压器中性点接地运行时，其接地保护一般采用零序电流保护，可从变压器中性点处零序电流互感器上取得零序电流。正常情况下，零序电流互感器中没有电流，当发生接地短路时，有零序电流通过，使零序保护动作。一般零序电流保护方式由两段构成。 2．中性点可接地也可不接地运行的变压器零序保护 为了限制短路电流并保证系统中零序电流的大小和分布不受系统运行方式变化的影响，变电站中通常只有部分变压器的中性点接地。变压器中性点不接地的运行方式有时根据需要也可以切换为中性点接地运行方式。 (1)全绝缘变压器。全绝缘变压器除了装设零序电流保护作为变压器中性点直接接地运行时的保护外，还应增设零序电压保护，作为变压器中性点不接地运行时的保护。 (2)中性点设有放电间隙的分级绝缘变压器。中性点设有放电间隙的分级绝缘变压器，除了装设零序电流保护作为变压器中性点直接接地运行的保护外，还应增设零序电流电压保护，作为变压器中性点不接地运行时的保护。 变压器中性点接地运行时，零序电流保护投入；变压器中性点如不接地运行，当电网发生单相接地故障且失去中性点时，中性点不接地的变压器中性点将出现零序电压，放电间隙击穿，间隙零序电流启动，跳开变压器，将事故切除，避免间隙放电时间过长。如果万一放电间隙拒动，则零序电压启动将变压器切除。 (3)中性点不设放电间隙的分级绝缘变压器。对中性点不设放电间隙的分级绝缘变压器，其中性点绝缘水平较低。为了防止中性点绝缘在工频过电压作用下损坏，当发生接地故障时，应采用零序电压保护先断开中性点不接地的变压器，后采用零序电流保护断开中性点接地的变压器。
自耦变压器零序差动保护问题 0引言 在超高压电力系统中，自耦变压器因体积小、效率高、用材省等优点而得到了广泛应用。在为自耦变压器配置保护时，其相间差动保护、匝间保护、瓦斯保护及相间后备保护与普通变压器基本相同，一般不需作特殊考虑，但其零序保护及过负荷保护却有着不同于普通变压器保护的特点。对于过负荷保护，曾有许多专家及工程技术人员进行过大量的论述［1］，本文将主要讨论自耦变压器的零序 差动保护。 众所周知，自耦变压器与普通变压器的功率传递方式不尽相同，在普通变压器中，高、中压线圈之间没有电的联系，全部是由电磁感应的作用进行功率传递的，而在自耦变压器中，高、中压线圈之间有电的联系，其功率传递除一部分是靠电磁感应的作用外，另一部分则是靠电的直接传导传递的；并且由自耦变压器的原理、结构所定，其高、中压侧的中性点必须连在一起，且同时接地。这是自耦变压器与普通变压器的主要差异［2］。在超高压系统中，大多数大容量的自耦变压器都是分相式。显而易见，对于分相式的自耦变压器而言，其内部发生接地故障的概率远大于相间故障，因此，对于自耦变压器的接地故障必须有高可靠系 数的零序保护。 1自耦变压器单相接地故障时的电流分析 为了更清楚地说明自耦变压器的特殊性，首先可以利用图1中500 kV/220 kV自耦变压器作为原型，对其中压侧、高压侧发生区外接地故障时的零序电流 分布进行分析。 图1 自耦压器主接线图 Fig.1 Connection diagram of autotransformer a.当自耦变压器的中压侧发生区外接地故障时，对折合到中压侧的零序等效 电路(如图2)进行分析，可以得到式(1)、式(2)。
变压器需要配备零序保护的三种情况 零序保护分为零序电流保护和零序电压保护，通常会配以继电器或微机保护装置进行电路的保护。正常情况下，三根线的向量和为零，零序电流互感器无零序电流。当人体触电或者其他漏电情况下：三根线的向量和不为零，零序电流互感器有零序电流，一旦达到设定值，则保护动作跳闸。变压器需要配备零序保护的情况一般有三种： 1. 变压器高压侧中性点直接接地运行 对变压器高压侧中性点直接接地的自耦变压器和三绕组变压器采用零序过电流保护，取自变压器中性点的零序CT安装无方向零序保护，在主变两侧分别装上零序保护，了为满足选择性可增设零序方向元件。方向元件用各断路器侧CT的自产零序电流。主变中性点零序电流互感器的极性接线可以将中性点零序电流保护指向本侧母线或主变侧。采用断路器处的零序电流保护，和一般高中压侧方向指向各自的母线，但当中压侧不无源时，高压侧零序方向可指向主变。指向母线保护的范围以为断路器电流互感器安装处开始，需要与线路零序保护配合。指向主变变压器，需要主变压器另一侧出线的接地保护相配合。采用主变中性点处地零序电流保护，则保护范围比断路器处零序电流保护比要宽一些。小浪底目前运行的主变中性点零序电流保护无方向，这样的整定配合比较清晰方便，一是限制跳开母联断路器，二是限制跳开本侧开关。 2. 多台变压器同时运行，只需要1-2台接地运行 若不止一台变压器时，运行方式往往只允许1-2台接地运行，设计采用中性点零序电流继电器与经相邻变压器中性点零序电流继电器控制的零序电压继电器配合使用的变压器保护方案，保护回路设计先跳中性点不接地变压器，然后中性点跳直接接地的变压器，以防止不接地系统故障点的间歇性弧光过电压危及电气设备的安全。为避免全厂所有变压器全部被切的严重后果，保护时间应逐级配合，先断开母联或分断路器，再经零序电压元件跳开中心点不接地主变，最后经零序电流元件跳开中性点接地主变。 3. 变压器中点有可能接地运行 对中性点有可能直接接地运行，也有可能不接地运行的主变，因失去接地中性点引起的电压升高，应装设相应的保护装置。在直接接地时用零序电流保护。在中性点不接地时用零序电压保护或装设放电间隙保护，放到间隙保护起到过电压保护的作用，当放电间隙被击穿形成零序电流通路时，利用接在放电间隙回路的零序电流保护，切除该变压器。变压器采用放电间隙保护，放电间隙装于变压器中性点与地线之间、有棒形、球形、角形等多种形式，实际安装中可以棒形用得最多，零序电压保护动作电压按发生单相接地故障时保护安装处可能出现最大零序电压整定。
第一章 1、继电保护在电力系统中的任务是什么 答：（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行； （2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。 2、什么是故障、异常运行和事故短路故障有那些类型相间故障和接地故障在故障分量上有何区别对称故障与不对称故障在故障分量上有何区别 答：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况下属于不正常运行状态。事故，就是指系统或其中一部分的工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。相间故障无零序分量。对称故障只有正序分量。 3、什么是主保护、后备保护什么是近后备保护、远后备保护在什么情况下依靠近后备保护切除故障在什么情况下依靠远后备保护切除故障 答：当本元件的主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护作为后备保护，由于这种后备作用是在主保护安装处实现，因此，称之为近后备保护。在远处实现对相邻元件的后备保护，称为远后备保护。 4、简述继电保护的基本原理和构成方式。 答：基本原理：1、过电流保护2、低电压保护3、距离保护4、方向保护5、差动原理的保护6、瓦斯保护7、过热保护等。构成方式：1、测量部分2、逻辑部分3、执行部分 5、什么是电力系统继电保护装置 答：继电保护装置，就是指能反应电力系统中元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种装置。 6、电力系统对继电保护的基本要求是什么 答：1、选择性：继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。2、速动性：在发生故障时，力求保护装置能迅速动作切除故障，以提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。3、灵敏性：继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。4、可靠性：保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了他应该动作的故障时，他不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不该动作的情况下，则不应该误动作。 第二章 1、何谓三段式电流保护其各段是如何保证动作选择性的试述各段的工作原理、整定原则和整定计算方法、灵敏性校验方法和要求以及原理接线图的特点。画出三段式电流保护各段的保护范围和时限配合特性图。 答：电流速断是按照躲开某一点的最大短路电流来整定，限时速断是按照躲开前方各相邻元件电流速断保护的动作电流整定，而过电流保护则是按照躲开最大负荷电流来整定。
变压器差动保护单相接地灵敏度分析 李忠安 （电力自动化研究院，江苏南京210003） 摘要：变压器差动保护电流相位调整通常采用Y→△变换，在单相故障时灵敏度低于相间短路与三相短路灵敏度。分析了各种电流相位调整方法在单相接地时的灵敏度，证明△→Y变换在单相接地时灵敏度最高。 关键词：相位调整；单相接地；差动保护 1 引言 由于Y／△接线变压器三角形侧与星型侧CT二次电流相位相差30°，差动保护计算差流前需进行电流相位调整，现在通常采用软件调整方法，采用Y→△变换或△→Y变换。但无论是Y→△变换还是△→Y变换，在单相接地时差动保护灵敏度都低于相间故障或三相故障时灵敏度。而110 kV级以上系统中单相接地故障占70％以上，变压器单相接地故障几率也很高，约占47％左右［1］。因此分析差动保护在单相接地故障时的灵敏度，对变压器安全运行大有益处。 2 变压器外部故障分析 这里以Y／△－11接线变压器为例，分析各种短路情况下变压器各侧故障电流。计算用系统图如图1，等效电路如图2。
（1）星型侧（M侧）单相接地，不妨设为A相接地，有 其他各种故障情况下M、N两侧故障电流如表1。
3 电流相位调整 流相同，正常负荷情况下根据相电流平衡无差流有： 另外区外故障时差动继电器应满足三相电流平衡无差流，则当星型侧无电源（或断开），变压器星型侧区外单相接地时，差动保护三相差流可表示为： 由式（1）、（2）可得 容易验证：当a、b、c、A、B、C满足式（3）时，变压器其他区外故障（星型侧相间短路、两相接地、三相短路及角型侧相间短路、三相短路）差动保护均三相电流平衡无差流。 4 单相接地灵敏度分析 4．1星型侧灵敏度
变压器保护校验方法
RCS-978系列变压器保护测试 一、RCS-978型超高压线路成套保护 RCS-978配置： 主保护：稳态比率差动，工频变化量比率差动，零序比率差动， 谐波制动， 后备保护：复合电压闭锁（启动）方向过流 零序方向过流保护 间隙零序过流过压保护 零序过压 稳态比率差动 一、保护原理 基尔霍夫电流定律，流入=流出 （1）差动元件的动作特性 在国内生产的微机型变压器差动保护中，差动元件的动作特性较多采用具有二段折线的动作特性曲线，如下图： K=ta αI 动I op.mi I o 速制
在上图中，I op.min 为差动元件起始动作电流幅值，也称为最小动作电流； I res.min 为最小制动电流，又称为 拐点电流； K=tan α为制动特性斜率，也称 为比率制动系数。 微机变压器差动保护的差动元件采用分相差动，其动作具有比率制动特性。 动作特性为： 拐点前（含拐点）： .min .min ()op op res res I I I I ≥≤ 拐点 后 ： .min .min .min () ()op op res res res res I I K I I I I ≥+-> 式中 I op ——差动电流的幅值 I res ——制动电流的幅值 也有某些变压器差动保护采用三折线的制
动曲线。 （2）动作方程和制动方程：差动电流Iop 和制动电流Ires 的获取 差动电流（即动作电流）：取各侧差动电流互感器（TA ）二次电流相量和的绝对值。 以双绕组变压器为例， op h l I I I =+&& 在微机保护中，变压器制动电流的取得方法比较灵活。国内微机保护有以下几种取得方式： ① /2res h l I I I =-&& ② ()/2res h l I I I =+&& ③ max{,}res h l I I I =&& ④ ()/2res op h l I I I I =--&& ⑤ res l I I =& 二、测试要点：标么值的概念 另：注意，978可以自动辅助计算当前的差流， 但其同时显示的“制流X 相”并不是当前X 相的制 动电流，而是当前X 相制
主变零序保护的知识 1 概述 变压器的零序电流保护、变压器间隙电流保护与变压器零序电压保护一起构成了反应零序故障分量的变压器零序保护，是变压器后备保护中的重要组成部分，同时也是整个电网接地保护中不可分割的一部分。本文就变压器的零序电流保护的一些特点进行介绍。 2 零序电流互感器安装位置对保护的影响 零序电流的产生，对保护所体现的故障范围会有很大的影响(对于自耦变压器，零序电流只能由变压器断路器安装处零序电流互感器产生， 本文不做讨论)。下面按故障点的不同展开如下分析(见图1)： 由上面的三种故障情况我们可以看到，变压器断路器处零序电流保护只能对安装处母线两侧的故障进行区分，变压器中性点处的零序电流保护只能对变压器高压侧与低压侧故障进行区分。如果采用断路器处的零序电流保护，则与线路的零序保护概念上基本是相同的，只不过零序方向可以根据电流互感器的极性选择指向主变或指向母线，指向母线则保护的范围只是断路器电流互感器安装处开始，需与线路零序保护配合且范围较小；指向主变，则要同主变另一侧的出线接地保护相配合，比较麻烦。如果采用主变中性点处的零序电流保护，则保护的范围比断路器处零序电流保护宽一些，同样根据主变中性点零序电流互感器的极性接线可以将中性点零序电流保护分为指向本侧母线或对侧母线，一般采用指向本侧母线，整定配合较清晰方便。我局目前运行的都是主变中性点零序电流保护，断路器处零序电流保护只有在旁路断路器带主变运行时才可能碰到，但如上面提到，对于主变其他侧有出线接地保护的因为整定配合的困难，此时旁路的零序电流保护宜退出，如为了对主变引线段进行保护，也可对旁路零序电流保护段进行适当保留。 3 变压器中性点电流互感器极性试验 一般情况下，零序功率方向要求做带负荷测试，但对于接于变压器中性点套管电流互感器的零序保护，其极性显然是无法用电流二次回路短接人为制造零序电流来检验接线极性正确与否的，因而整组极性试验就显得极为重要。可以利用直接励磁冲击，在电流互感器线圈二次侧产生的直流响应，用直流毫安或微安表观察指针的摆动来确定极性关系，具体做法见图2。
串联补偿电路与并联补偿电路的问题研究 引言：无功补偿的两大类型手段，串联补偿与并联补偿， 基于对以上两种无功补偿电路的理解，我们来研究一下串联补偿电路中补偿电路的继电保护问题，并提出保护电路的方案，同时来讨论一下并联补偿与串联补偿的兼容性问题。 1串补电容对线路保护的影响 1.1补偿原理 串联补偿：通过在线路这种串联电容器（一般长距离输电线路呈感性），改变线路的阻抗特性，从而达到传输的目标。串联补偿电容器对输电线路的控制是直接的，提供了很强的纵向潮流控制能力。同时提供了无功补偿。 并联补偿：通过在线路这种并联电容器（或电抗器），通过电容器（或电抗器）向系统产生（或吸收无功功率）。从而改善潮流分布的目标。并联电容器向连接的节点提供无功功率，与补偿点相连的所有都将受到不可控的影响，尽管并联补偿是一种很好的电压控制方式，但对系统的纵向潮流控制能力较弱。 1.2串联补偿电路对继电保护向量的影响 1. 2.1电压反相 通常在非串补线路上，电源流出的短路电流落后于电源电势，母线电压与电源电势基本同相。但在串补系统中，如从电源到保护安装处的感抗大于容抗，当靠近串补处发生故障时（如图1-1中F1点故障），将导致 加在继电器上的电压相位和电源电势相差180°，即保护丈量的电压将发生反向。在故障序网图中，也会发生电压反向。 图1-1 简易的串联补偿电路系统 间隔保护或方向保护的电流方向不会因串补而改变。这种电压方向的变化将对保护动作的正确性产生影响，但对不以丈量故障电压为参考量的保护（如电流差动保护），则不会造成影响。 1.2.2电流反向 在串补线路上，以线路始端母线电压为基准，线路短路电流可能超前于电势，相位变化约180°，即发生电流反向。当电源负序阻抗小于电容容抗时，保护测得的负序电流也将反方向。以电流为参考量的保护，如间隔保护、方向保护、电流差动保护，在电流发生反向时，正常的选择性将受到影响。 1.3串联补偿电容对典型继电保护的影响 1.3.1串联补偿电容对间隔保护的影响