变压器零序差动保护

变压器差动保护校验小结摘要: 众所周知，变压器保护在电网安全运行中扮演着重要的角色，无论在国外还是在国内，变压器保护都受到极高的重视。

不同的地区电网运行变电站结合自身的地域特点和气候环境，配备了不同的变压器保护。

结合本人对其不同电压等级，型号的南瑞变压器保护装置调试的工作经验和部分的了解，介绍一下个人对南瑞系列变压器差动保护装置校验中的异同点分析理解。

关键词：零差保护、联结组别Abstract: as we all know, transformer protection in the grid security plays an important role, whether in foreign countries or in China, by the transformer protection high attention. Different area of the operation of the electric substation in connection with its own characteristics and climate environment, and equipped with different transformer protection. Combined with oneself to the different voltage grade, type of transformer protection device south red the commissioning of the work experience and part of the understanding, to introduce individual of the south red series transformer differential protection device of the differences and similarities between calibration understanding and analyzing.Keywords: zero differential protection, link categories纵差保护是变压器主保护，它是所有变压器保护装置中主要配置之一，下面就南瑞厂家型号为9671C变压器保护装置的纵差保护进行说明。

西门子7UT6131装置零序差动保护原理及故障分析摘要：当变压器发生区内故障时，变压器零序差动保护能够瞬速切除故障，保护变压器不被损坏。

所以学习零差保护的基本原理、极性整定、保护回路接线类型及故障处理方法，对于预防保护误动具有十分重要的意义。

关键词：零序差动保护；中性点CT极性；故障分析；零差回路接线方式1引言随着电力行业的高速发展，相应地对相关电气设备的继电保护有了更广阔的应用，如西门子继电保护装置由于其高口碑的质量，在国内外应用就非常广泛，但是在调试此保护装置或者需要对此装置进行故障分析时，有特别需要注意的地方，故借本文的分析，供大家遇到相似问题时候能够提供参考。

2零序差动保护的特点零序电流差动保护探测中性点低阻接地或者固定接地的发电机和变压器的接地故障，零序电流差动保护具有选择性，并且比传统的电流差动保护具有更高的灵敏度。

零序差动保护具有不平衡电流小，动作整定电流小，仅涉及Yn绕组本身，与磁路无关，与励磁涌流也无直接关系等特点。

3零序差动保护（REF）原理及其动作特性3.1 零序差动保护两侧电流矢量的定义：定义电流流向保护区域方向为保护正方向。

当零序电流差动保护发生区内故障时，变压器中性点侧电流互感器会出现零序电流，线路侧会产生自产零序电流流向故障点。

由于电流方向定义的原因，自产零序电流（）与中性点电流()在相位上同方向。

当零序电流差动保护发生区外故障时，也会有中性点电流（）流经中性点侧电流互感器以及自产零序电流（）流经线路侧电流互感器，进入装置的两侧电流大小是一致的，由于电流的方向定义为流向保护区域为正方向，所以中性点电流（）与自产零序电流（）在相位上方向相反。

3.3 零序差动保护的比幅跳闸特性：零序差动保护的动作电流只与中性点电流有关。

定义动作电流，同时定义稳定电流，其中 K 是制动系数,可假设为 l。

对系统故障分下面三种情况进行分析：区外故障时，与幅值相等相位相反，，此时，,；区内三相接地故障时，区内发生接地故障，零序电流由变压器中性点提供，因此，此时，，；3）区内不平衡接地故障时区内发生接地故障，零序电流由变压器中性点和系统提供，假设与幅值以及相位均相等，= ，此时，,；由于制动电流不可能为负数，此时认为.当发生区内故障时制动电流均为零，此时零序差动对中性点电流非常敏感，流过中性点电流一旦达到定值保护马上就动作。

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 autotransformera.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)。

图2自耦变压器中压侧区外单相短路电流分析Fig.2Current analysis of autotransformerwhen single phase ground fault occurs outsideof the protected zone at medium voltage side(1)(2) 其中nGZ=U G/U Z，为自耦变压器高、中压变比；Z0为中压侧(短路点)的零序电流；ZX为中性点提供的零序电流；GG0为自耦变压器公共绕组中的零序电流；G0为自耦变压器高压侧零序电流；G0′为折合到中压侧的高压侧零序电流；XG0，XD0分别为自耦变压器高、低压侧的零序电抗；XSM0为自耦变压器高压侧的系统零序阻抗。

零序方向过流保护小结变压器高压侧（110kV 及以上）及中压侧一般为中性点直接接地系统(又称大接地电流系统),当发生接地短路时,将出现很大的零序电流,对变压器的电气性能产生极大的危害,因此必须配备接地短路保护。

变压器单相接地短路的主保护为比率制动式差动或零序差动，同时应装设后备保护，作为变压器高压绕组和相邻元件接地故障的后备。

一、变压器接地后备保护概述变压器因其绝缘水平和接地方式的不同，所配置的接地短路后备保护也不同。

对于全绝缘变压器，中性点装设接地隔离刀闸和避雷器，隔离刀闸闭合为中性点直接接地方式，隔离刀闸断开为中性点不接地运行方式。

中性点直接接地运行时用零序过流保护，中性点不接地运行时用零序过压保护。

对于分级绝缘变压器，若其中性点绝缘水平低，中性点必须直接接地，若其中性点绝缘水平较高，则中性点可以直接接地，也可在系统不失去接地点的情况下不接地运行，其大多装设放电间隙。

在220kV 系统中的变压器，他们的中性点仅部分接地，另一部分不接地。

当发生接地故障时应先跳开不接地变压器，然后跳开接地变压器。

因此，这类变压器接地后备保护的配置需要考虑该变压器中性点在系统中的接地情况。

对于中性点未装设放电间隙的分级绝缘变压器，若其中性点直接接地，则用零序过流保护，若其中性点不接地，则用零序联跳保护。

对于中性点装设放电间隙的分级绝缘变压器，中性点直接接地运行时用零序过流保护，中性点不接地时用间隙零序保护。

综上所述，中性点直接接地变压器的接地故障后备保护无一例外地采用零序过流保护，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。

二、零序方向过流保护逻辑零序方向过流保护一般由“零序过流元件”和“零序方向元件”相与构成，如果带零序电压闭锁，则由“零序过流元件”、“零序方向元件”和“零序电压闭锁元件”相与构成。

其逻辑图如图1所示。

图1 零序方向过流保护逻辑框图零序电压闭锁元件的零序电压取自TV 开口三角。

变压器综合保护整定原则1 主变主保护:按变压器内部故障能快速切除，对区外故障可靠不误动的原则整定。

瓦斯保护：(1)、轻瓦斯按250CM3整定，保护动作后只发信号。

重瓦斯保护按油流速 1 米／秒整定，跳高低两侧开关。

(2)、压力释放，跳高低两侧开关。

(3)、上层油温85 0C报警.差动保护：(4)、BCH-2 常规型差动保护按躲过最严重外部故障的最大不平衡电流,变压器空投时的最大励磁涌流及电流互感器饱和等因素计算，跳高低两侧开关。

(5)、变压器保护一般配置微机型比率差动保护，且应具有二次谐波制动功能，以防止变压器空投或者故障切除后恢复电压造成变压器励磁涌流过大造成保护误动。

a、一般制动系数为0.15-0.2之间，本局一般取0.15或者更小0.1，减小误动率。

b、差动门槛值整定按躲变压器最大负荷情况下的最大不平衡电流计算，一般整定为(1.25 ～ 5.0A)，按厂家建议取1.5A。

c、比率制动系数一般按厂家推荐取0.5。

d、制动电流按厂家推荐一般取1A，突变量启动电流一般为1A，还需考虑装置的具体性能。

差动保护动作跳高低两侧开关。

(6)、微机型差动速断定值按躲过最严重外部故障的最大不平衡电流,变压器空投时的最大励磁涌流及电流互感器饱和等因素计算，一般励磁涌流取6-10Ie (Ie为变压器额定电流，下同)，保证本侧故障有灵敏度情况下适当提高定值，整定约为主变后备保护(1)、复合电压闭锁过电流保护。

电流元件一般安装在电源侧，电流定值按主变35kV侧额定电流整定(若受CT 变比限制，且近期负荷电流较小，可按CT 一次额定电流整定)；低电压闭锁元件定值一般取躲正常运行时最低运行电压整定，且应校验其动作定值在保护安装处有灵敏度整定，灵敏度要大于测量元件灵敏度，电压取自线电压；负序电压闭锁元件定值按躲正常运行时最大不平衡电压整定对设置有两时限跳闸的后备保护，对单台运行，第一时限跳低压侧，第二时限跳主变高压侧；对两台并列运行变压器，第一时限跳主变低压侧10kV母分，第二时限跳主变高压侧。

露熊璺凰关于撤除零序量的变压器差动保护的校验方法李敏肖涛古(广州市地下铁道总公司运营事业总部，广东广州510000)喃要】变压嚣在正常运行或外部故障时可能在斋低压僻存在零序电流差，所以变压器保护装置为了防止差动保护误动作，有必要．在计算差动电流时把所有绕组电流中的零序分量撤除掉，利用撤除了零序电流量的高低压侧电流计算差动和制动电流值。

在这种情况下加单相电流进行板验和加三相电流校验时的差动电滴屈制动电流之间存在差异，本文给出了在在加单相电流进行板验的差流计算公式并进行了现场校验。

供键阆差动保护；零序电流；较验1变压器差动保护撤除零序量的原因变压器差动保护是按比较变压器高低压侧的电流的大小及相位而构成的一种保护，根据变压器正常工作和发生外部故障时流八和流出变压器的功率相等的条件建立差动平衡方程。

以广州地铁某主变保护装置SR745为例，其差动保护的工作原理见下图1：图1变压器差动保护的工作原理主变保护S R745的三绕组变压器的比例差动的基本工作原理可用下列公式表示：差动电流乒匠瑚；制动电流三=m缸(同，固，团)；斜r，1凇LO PE=I睾l x10090；其中-、不嚣芭经过cT变L-t；不匹陇和相【{J‘’。

角校正之后的值。

双绕组变压器的基本工作原理也可以表示为：五=I；乜I西,--m a x (卧㈨；r，1％SL OPE=-l睾fxl000／oo‘、i是经过C7"变比不匹配校正和相角校【‘J‘。

正之后的值。

由于变压器的特殊结构，在正常运行或外部故障时可能在高低压侧存在零序电流差，所以有必要在计算差动电流时把所有绕组的电流零序量撤除，原因分析如下三点：1)如果零序电流能够流入和流出变压器某个绕组(如中性点接地Y型绕组)但不能在其他的绕组(如△型绕组)，外部接地故障将导致差动元件不正确地动作，该问题的经典解决方法为在一台Y，△变压器的Y侧按照△型来连接C T，因此流^继电器的电流都是相位正确的并且无零序电流。

零序电压：正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。

只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。

对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。

当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知到系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。

下面再介绍用作图法简单得出各分量幅值与相角的方法，先决条件是已知三相的电压或电流（矢量值），当然实际工程上是直接测各分量的。

由于上不了图，请大家按文字说明在纸上画图。

从已知条件画出系统三相电流（用电流为例，电压亦是一样）的向量图（为看很清楚，不要画成太极端）。

1）求零序分量：把三个向量相加求和。

即A相不动，B相的原点平移到A相的顶端（箭头处），注意B相只是平移，不能转动。

同方法把C相的平移到B相的顶端。

此时作A相原点到C相顶端的向量（些时是箭头对箭头），这个向量就是三相向量之和。

最后取此向量幅值的三分一，这就是零序分量的幅值，方向与此向量是一样的。

2）求正序分量：对原来三相向量图先作下面的处理：A相的不动，B相逆时针转120度，C相顺时针转120度，因此得到新的向量图。

按上述方法把此向量图三相相加及取三分一，这就得到正序的A相，用A 相向量的幅值按相差120度的方法分别画出B、C两相。

这就得出了正序分量。

3）求负序分量：注意原向量图的处理方法与求正序时不一样。

A相的不动，B相顺时针转120度，C 相逆时针转120度，因此得到新的向量图。

下面的方法就与正序时一样了。

通过上述方法大家可以分析出各种系统故障的大概情况，如为何出现单相接地时零序保护会动作，而两相短路时基本没有零序电流。

第四节 变压器零序差动保护1.概述通常的差动保护用在N Y ，d 接线的三项变压器，当N Y 侧单相接地短路时灵敏度不高，故提出零序差动保护方案。

单相式超高压大型变压器绕组的短路类型主要是绕组对铁芯(即地)地绝缘损坏，即单相接地短路，相间短路(指箱内故障)可能性极小，因此认真对待变压器绕组地单相短路故障保护，十分必要。

2.原理2.1 普通变压器的零序差动保护先看图1(a)所示N Y ，d 变压器，N Y 侧电源断开，该侧发生金属性单相接地短路，短路点距中性点的长度占全绕组总长的%α，电流Y I 和∆I 如图所示，变压器的电抗为0.10，∆侧接于无穷大电源。

变压器差动保护的电流互感器二次接线为常规方式(即变压器Y 接，互感器二次侧∆接；变压器∆接，互感器二次侧Y 接)。

输入变压器差动保护的电流是∆I ，当短路点靠近中性点时，即0→α，电流0→∆I ，注意到∆I 中只有正、负序分量，不包含零序分量，所以∆I 总是小于Y I ，使通常的差动保护灵敏度不高且有动作死区。

再看图1(b)的两侧电源N Y ，d 变压器，单相接地短路将Y 绕组分为两部分(1W 和2W )，各自流过电流1Y I 和2Y I ，如果有1Y I 1W >2Y I 2W ，则∆I 的正向将如图所示，这时1Y I 和∆I 将呈现穿越特性，通常的差动保护灵敏度低，或者根本不动作。

对于上述单相短路灵敏度低的问题，如果在N Y 侧三相电流互感器二次侧接成零序滤过器方式，再与中性点互感器二次组成差动接线，就构成了变压器的接地零序差动保护。

这种零序差动保护，无论图1(a)或(b)，都能反应全部短路电流Y I (=1Y I 和2Y I )，灵敏度大大提高。

2.2 自耦变压器的零序差动保护按照相间短路差动保护互感器二次侧接线惯例，自耦变压器高中压侧电流互感器二次必为∆接线，差动继电器中不流过零序电流，所以这种差动保护对接地短路的灵敏度低，而对中高压侧中性点均直接接地的自耦变压器，单相接地是其主要故障形式之一，加装零序差动保护将提高自耦变压器内部接地短路的灵敏度。

主变压器差动保护动作原因分析及解决作者：赵军来源：《山东工业技术》2018年第05期摘要：变压器作为电力系统中的重要元件，在电网中的地位非常重要，因此需要给变压器安装可靠的保护装置，随着微机保护的不断应用，数字变压器保护在电力系统中的应用日益广泛，许多电厂将保护改在为微机综保，在保护器的改造过程中由于设计及施工厂家的失误造成变压器保护误动作的事故频繁发生。

由变压器差动保护引起的保护误动频频出现。

当变压器发生区外短路故障时，穿越性故障电流比正常运行时要大的多，尤其短路电流中含有较大的非周期分量，如果有一侧TA严重饱和或两侧TA饱和程度不一样，就可能产生较大的不平衡电流，容易引起差动保护误动[1]。

关键词：主变；差动保护；误动作DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2018.05.1371 系统结构及事故概况某电厂变压器差动保护动作后主要概况。

7月25日16：40分电气车间主控室事故报警器报警，#1主变差动保护动作，#1发电机出口001开关、灭磁开关跳闸，#1发电机所有表计到零，厂用段后台机全部黑屏，紧接着#2发电机有功负荷到零，这时厂用系统已经全部失电，正在运行的#1、#2汽轮发电机停机，#1、#3锅炉灭火。

值长立即安排电气值班员检查厂用段6KV备用电源603开关状态，发现603开关没有自投，即刻抢合603成功，厂用段全部带电并恢复运行系统用电。

送电后，锅炉车间值班干部安排操作工启动#1锅炉风机，并逐步投入煤粉升压，同时组织#3锅炉点火。

17：30分，#1锅炉主汽压力升至3.0兆帕，17：40分#3锅炉并入蒸汽系统。

为确保蒸汽系统快速恢复，#1、#2汽轮机没有启动，在初步原因查明问题集中在#1主变，21：01分#2汽轮机开机并入系统发电。

2 事故原因分析热电厂全厂失电后，在与上级供电公司联系中得知，在#1主变发生差动保护动作的同时，电网与电炼线同一条母线电百线零序动作（A向瓷瓶击穿，保护动作，一次重合闸成功），电网出现大的波动。

变压器保护变压器的保护有：瓦斯保护、差动保护、过电流保护、复合电压启动的过电流保护、低电压起动的过电流保护、零序接地保护。

1.瓦斯保护：是变压器内部故障的主要保护元件，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。

当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，从油箱向油枕流动，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同，反应这种气流与油流而动作的保护称为瓦斯保护，也叫气体保护。

在气体保护继电器内，上部是一个密封的浮筒，下部是一块金属档板，两者都装有密封的水银接点。

浮筒和档板可以围绕各自的轴旋转。

在正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，处于上浮位臵，水银接点断开；档板则由于本身重量而下垂，其水银接点也是断开的。

当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于气体继电器的上部空间，使油面下降，浮筒随之下降而使水银接点闭合，接通延时信号，这就是所谓的“轻瓦斯”；当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使水银触点闭合，接通跳闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓的“重瓦斯”。

重瓦斯动作，立即切断与变压器连接的所有电源，从而避免事故扩大，起到保护变压器的作用。

气体继电器有浮筒式、档板式、开口杯式等不同型号。

目前大多采用QJ-80型继电器，其信号回路接上开口杯，跳闸回路接下档板。

所谓瓦斯保护信号动作，即指因各种原因造成继电器内上开口杯的信号回路接点闭合，光字牌灯亮。

瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。

包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。

瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。