变压器零序方向过流保护
第六节 变压器的零序电流保护
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。
一、电压形成回路微机保护要从被保护的电力线路或设备的电流互感器、电压互感器或其他变换器上取得信息，但这些互感器的二次数值、输入范围对典型的微机电路却不适用，故需要降低和变换。
继电保护问答题500
1 、什么是继电保护装置?答:当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时,需要向运行值班人员及时发出警告信号,或者直接向所控制的开关发出跳闸命令,以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。
实现这种自动化措施的成套设备,一般通称为继电保护装置。
2 、继电保护在电力系统中的任务是什么?答：继电保护的基本任务主要分为两部分:1、当被保护的电力系统元件发生故障时,应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的开关发出跳闸命令,使故障元件及时从电力系统中断开,以最大限度地减少对电力元件本身的损坏,降低对电力系统安全供电的影响,并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等)。
2、反应电气设备的不正常工作情况,并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号,以便值班人员进行处理,或由装置自动地进行调整,或将那些继续运行而会引起事故的电气设备予以切除。
反应不正常工作情况的继电保护装置容许带一定的延时动作。
3、简述继电保护的基本原理和构成方式？答:继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等）的变化,构成继电保护动作的原理,也有其他的物理量,如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。
大多数情况下,不管反应哪种物理量,继电保护装置将包括测量部分(和定值调整部分）、逻辑部分、执行部分。
4、如何保证继电保护的可靠性?答:可靠性主要由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证。
任何电力设备(线路、母线、变压器等)都不允许在无继电保护的状态下运行。
220kV 及以上电网的所有运行设备都必须由两套交、直流输入、输出回路相互独立,并分别控制不同开关的继电保护装置进行保护。
当任一套继电保护装置或任一组开关拒绝动作时,能由另一套继电保护装置操作另一组开关切除故障。
变压器过流保护等后备保护动作跳闸的处理(全文)
变压器过流保护等后备保护动作跳闸的处理(全文)变压器过流等后备保护动作跳闸，主保护未动作，一般应视为外部（差动保护范围以外）故障，即母线故障或线路故障越级使变压器后备保护动作跳闸。
变压器本体发生故障，由过流等后备保护动作跳闸的几率很小。
变压器过流等后备保护动作跳闸，要正确推断故障范围和停电范围，必须熟知变压器后备保护的保护范围和动作时跳哪些开关。
1 变压器后备保护的保护范围和动作时跳哪些开关1.1 单侧电源的双圈降压变压器：后备保护一般装在高压侧，作为低压侧母线及各分路的后备保护。
动作时，其第一时限跳低压侧母线分段（或母联）开关，第二时限跳变压器两侧开关。
1.2 单侧电源的三圈降压变压器：中低压侧的后备保护，分别作相应的中地侧母线和线路的后备保护。
动作，其第一时限跳本侧母线分段（或母联）开关，第二时限跳变压器本侧（有故障的一侧）开关。
高压侧的后备保护，作为中低压侧的总后备，又是变压器本体的后备保护，动作时跳变压器三侧开关，其动作时限大于中低压侧后备保护的动作时限。
有的三圈变压器在中压或低压侧不装过流等后备保护，由高压侧后备保护的第一、二时限代替，动作时第一、二时限分别跳开中压或低压侧母线分段（或母联）开关及中压（或低压）侧开关，第三时限跳变压器三侧开关。
1.3 多侧电源的三圈降压变压器：1.3.1 某一侧带有方向的后备保护（如：方向零序过流保护。
复压闭锁方向过流保护等）：其动作方向是指向本侧母线。
带方向的后备保护和低压侧的后备保护，各作本侧母线及线路的后备保护。
动作时，第一时限跳本侧母线分段（或母联）开关，第二时限跳变压器本侧开关。
1.3.2 高、中压侧不带方向的后备保护（如：复压闭锁过流等）：既可以作各自本侧母线及线路的后备保护，又可以作变压器及另两侧的后备保护。
动作时跳变压器三侧开关。
变压器后备保护动作，单侧跳闸时，跳闸侧一段母线失压。
三侧跳闸时，中低压侧可能各有一段母线失压。
2 变压器后备保护动作单侧跳闸的处理变压器某一侧过流等后备保护动作，单侧开关跳闸，跳闸侧一段母线失压（该侧母线分段或母联开关先跳开后，只有一段母线失压。
零序过流保护原理
零序过流保护原理零序过流保护是电力系统中常见的一种保护方式，它主要用于保护系统中的变压器、发电机、电抗器等设备，防止因零序故障引起的设备损坏和系统事故。
零序过流保护的原理和实现方法对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
首先，我们来了解一下零序过流的概念。
在电力系统中，如果出现对地短路或接地故障，会导致电流通过系统的零序回路，形成零序过流。
零序过流的存在会对系统设备造成损坏，同时也可能引发系统的不稳定运行，甚至导致系统事故。
为了有效地保护系统设备和确保系统运行的安全可靠，需要采取相应的零序过流保护措施。
零序过流保护的原理是通过检测系统中的零序电流，当电流超过设定值时，保护装置将启动并采取相应的保护动作，例如断开故障回路或发出告警信号，以防止故障扩大和造成损失。
在实际应用中，零序过流保护通常采用电流互感器和保护装置相结合的方式实现。
电流互感器用于检测系统中的零序电流，将检测到的电流信号传递给保护装置进行处理。
保护装置根据预先设定的保护参数，对检测到的零序电流进行判断，并在必要时启动保护动作，以保护系统设备和确保系统的安全运行。
除了传统的电流互感器和保护装置，现代数字化保护装置也广泛应用于零序过流保护中。
数字化保护装置具有高精度、快速响应和丰富的保护功能，能够更准确地检测零序过流，提高保护的可靠性和灵活性。
总的来说，零序过流保护是电力系统中重要的保护手段，它能够有效地保护系统设备，防止因零序故障引起的损坏和事故。
通过采用合适的零序过流保护装置，可以提高系统的安全性和可靠性，确保电力系统的稳定运行。
在实际工程中，需要根据具体的系统特点和要求，合理选择和配置零序过流保护装置，以实现最佳的保护效果。
SDG801E变压器保护装置
SDG801E变压器保护装置技术和使用说明书国电南京自动化股份有限公司南京河海南自水电自动化有限公司SDG801E变压器保护装置技术与使用说明书编写李鹏高振东审核批准(此页仅供审查签署用，不印刷)安全声明为保证安全、正确的使用装置，请务必阅读一下重要信息：1）装置的安装和调试应由专业人员进行2）装置上电使用前请仔细阅读说明书。
应遵照国家和电力行业相关规程并参照说明书对装置进行操作、调整和测试。
如有随机资料，相关部分以资料为准3）装置上电前，应明确连线与正确示图相一致4）装置应可靠接地5）装置施加的额定操作电压应与铭牌上标记的一致6）严禁无防护措施触摸电子器件7）接触装置端子，要防止电触击8）如要拆解装置，必须保证断开所有的外部端子连接，或者切除所有的输入激励量。
否则，触及装置内部的带电部分，将可能造成人身伤害；9）对装置进行测试时，应使用可靠的测试仪；10）装置的调试密码：0801；操作密码：8888版本声明本说明书适用于SDG800E型变压器保护装置V1.0版本。
产品说明书版本修改记录表*技术支持电话：（025）51858389传真：（025）51858373*本说明书可能会被修改，请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符*2015年6月第1版第1次印刷*国电南自技术部监制目录1概述 (1)1.1应用范围 (1)1.2装置特点 (1)1.3主要保护性能 (2)2配置方案 (4)2.1保护功能 (4)2.2典型配置 (4)2.3组屏方案 (5)3主要技术指标 (7)3.1机械及环境参数 (7)3.2额定电气参数 (7)3.3电磁兼容 (7)3.4保护主要技术指标 (8)4保护原理说明 (10)4.1变压器差动保护 (10)4.2复合电压闭锁过流保护 (14)4.3复合电压闭锁方向过流保护 (15)4.4过流速断保护 (18)4.5零序过流保护 (18)4.6零序方向保护过流保护 (19)4.7间隙零序保护 (20)4.8间隙过压保护 (21)4.9间隙过流保护 (22)4.10过负荷、启动通风及闭锁调压保护 (23)4.11低压侧零序电压告警 (23)4.12TV断线 (24)4.13非电量保护 (24)5装置整体说明 (26)5.1结构及安装 (26)5.2装置面板布置及功能说明 (27)5.3装置背板布置图 (28)5.4模件配置及各模件说明 (29)6界面操作说明 (38)6.1界面显示风格 (38)6.2装置键盘说明 (38)6.3界面功能框图 (39)6.4装置密码 (40)6.5操作说明 (40)7通信及对时说明 (53)7.1通信口及通信规约 (53)7.2MODBUS通信规约 (53)7.3串口103通信规约 (55)7.4以太网103通信规约 (57)7.5GPS校时 (58)附录A 整定计算及工程应用说明 (60)A.1.变压器差动保护 (60)A.2.复合电压闭锁过流保护 (62)A.3.复合电压闭锁方向过流保护 (62)A.4.过流速断保护 (63)A.5.零序过流保护 (64)A.6.零序方向过流保护 (64)A.7.间隙零序保护 (65)A.8.过负荷保护 (66)A.9.低压侧接地告警 (66)附录B 装置配置说明 (67)B.1.变压器差动保护装置（SDG801E-TM） (67)B.2.变压器后备保护装置（SDG801E-TB） (68)1 概述1.1 应用范围SDG801E型变压器保护装置为针对35kV～110kV 电压等级电力变压器功能要求及配置特点研发的新一代数字式变压器保护装置。
零序方向电流保护
➢ 方向为从母线流向发电机
在故障线路II上
各相电流 IAII (IBI ICI IBII ICII IBG ICG )
IBII U B /( jX CII ) jU BC0II
ICII U C /( jX CII ) jU CC0II
线路始端零序电流
特点：
发生单相接地时，全系统都会出现零序电压
在非故障线路上有零序电流，其数值等于该线 路本身的电容电流，方向为从母线流向线路
在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地 电容电流之总和，方向从线路流向母线
5. 中性点不接地电网中单相接地的保护
（1）绝缘监视装置
绝缘监视装置是利用单相接地时出现的零序电压，带延 时动作于信号。
IB
IA
Ia Ib
IμB
IμA
Ir I0
Ic
IC
IμC
Ir
Ia
Ib
Ic
1 nTA
[( IA
IμA )
( IB
IμB )
( IC
IμC )]
1 nTA
( IμA
IμB
IμC )
Iunb
2.零序电流滤过器
ABC
电 缆 头
I0
TA0
优点： ✓ 不平衡电流小 ✓ 接线简单
电缆
三、 零序电流速断保护(I段)
*** ** *
灵敏性的校验按下式进行
延时 信号
K sen
3I0 I set
式中 3I0∑--本线路单相接地时， 非故障线路对地电容电流的总
和，应取最小值。要求Klm≥2。
5. 中性点不接地电网中单相接地的保护
（2）零序电流保护
变压器零序保护与间隙保护
1、主变压器中性点零序过流、间隙过流和零序过压各保护什么类型故障保护整定原则是什么
答：主变压器中性点零序过流、间隙过流和零序过压，是保护设备本身引出线上的接地短路故障的，一般是作为变压器高压侧110——220千伏系统接地故障的后备保护，零序电流保护，是变压器中性接地运行时的零序保护；而零序电压保护是变压器中性点不接地运行时的零序保护；而间隙过流则是用于变压器中性点以放电间隙接地的运行方式中。
零序过流保护，一次启动电流很小，一般在100安左右，时间约秒，零序过压保护，按经验整定为二倍额定相电压，为躲过单相接地的暂态过压，时间通常整定为——秒，变压器220KV侧中性点放电间隙的长度，一般为325毫米，击穿电压的有效值为千伏，当中性点的电压超过击穿电压时，间隙被击穿，零序电流通过中性点，保护时间整定为秒。
零序方向保护
1采用零序方向保护的意义我国电力系统中性点接地方式有3种：中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点不接地方式。
110 kV及以上电网的中性点均采用第1种接线方式，在这种系统中发生单相接地故障时接地短路电流很大，故称其为大接地电流系统。
在大接地电流系统中发生单相接地故障的概率很高，可占总短路故障的70%左右，因此要求其接地保护能灵敏、可靠、快速地切除接地短路故障，以免危及电气设备的安全。
大接地电流系统接地短路时，零序电流、零序电压和零序功率的分布与正序分量、负序分量的分布有明显区别：a.当系统任一点单相及两相接地短路时，网络中任何处的三倍零序电流和电压都等于该处三相电流或电压的矢量和，即：? ? 3U0=UA+UB +UC? ? 3I0＝IA＋I B＋ICb.系统零序电流分布只与中性点接地的多少及位置有关，图1为系统接地短路时的零序等效网络。
式中??EΣ——电源的合成电动势；Z0T1、Z0T2——变压器T1、T2的零序阻抗；Z01、Z02——短路点两侧线路的零序阻抗。
当发电厂M侧的变压器中性点接地点增多时，Z0T1将减小，从而使I0和I01增大，I02减小。
反之，I0和I01减小，I02增大。
如果发电厂N侧的中性点不接地，则Z0T2=∞，I01也将增大且等于I0。
两相接地短路时也可得到相应的结论。
c. 故障点的零序电压最高，变压器中性点接地处电压为0，保护安装处的电压U0A=-I0Z0T1，如图2所示。
d. 零序功率S0=I0U0。
由于故障点的电压U0最高，对应故障点的S0也最大。
越靠近变压器中性点接地处S0越小。
在故障线路上，S0是由线路流向母线。
? ? 综上所述，中性点直接接地系统发生接地短路时，将产生很大的零序电流分量，利用零序电流分量构成零序电流保护，可作为一种主要的接地短路保护。
因为它不反映三相和两相短路，在正常运行和系统发生振荡时也没有零序分量产生，所以有较好的灵敏度。
如线路两端的变压器中性点都接地，当线路发生接地短路时，在故障点与各变压器中性点之间都有零序电流流过。
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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，
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。
零序过流元件的零序电流可以自产，也可取自中性点零序TA。
零序方向元件的方向电压，可以取开口三角电压，也可以取自产，但方向电流必须取自产，而不能取中性点专用零序TA的电流。
其原因在于，中性点零序电流对方向没有选择性。
如图2所示系统，变压器T1和T2经过线路L相连，TA0为变压器T1中性点零序TA，TA1为变所有文档仅限该课题研发设计员参阅,外部人员参阅请到科研处索取.
压器T1端口TA，M1为端口母线。
以变压器T1为例，讨论零序方向元件。
零序方向过流保护作为变压器的后备保护，则d1(变压器内部)和d2(线路侧)点分别为正方向和反方向的接地点。
对于零序电流正方向的定义，如果三相TA极性端靠近母线，如图5所示，以母线流向变压器为正。
无论是正方向还是反方向发生接地短路，接地点零序电压最大，变压器中性点零序电压最低，零序电流由接地点流向变压器中性点。
作单相接地时的零序网络，在图3、4中，U0为接地点的零序电压，也是保护装置采到的零序电压；I0为保护装置采到的零序电流；忽略电阻后，X L为线路的零序电抗，X T1和X T2分别为变压器T1和T2的零序电抗。
TA0在正反方向接地短路时滤取到的零序电流为I01。
TA1在正方向接地短路时自产得到的零序电流为I02，在反方向接地短路时自产零序电流为I01。
在图
图2 发生接地的系统示意图
(a)零序网络(b)零序电流电压向量图
(a)零序网络(b)零序电流电压向量图
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图4 反方向发生接地时的零序网络示意图
由图3，4可得，无论是正方向（d1点）还是反方向（d2点）发生接地故障，流过TA0的零序电流方向始终为由接地点流向变压器中性点，其方向并不改变。
而方向电流由TA1自产时，若正方向发生接地故障，接地点d1零序电压最大，零序源在变压器内部，零序电流的方向由变压器流向母线；若反方向发生接地故障，接地点d2零序电压最大，零序源在变压器外部，零序电流的方向由母线流向变压器；因此，只有自产零序电流，才能区分是正方向还是反方向发生接地故障，才能保证零序方向元件动作的选择性。
零序方向元件的最大灵敏角与接地零序网络有关，零序电压和零序电流按图5所示的极性接线时，当方向指向母线时，最大灵敏角为70˚～85˚，软件固定为70˚；当方向指向变压器时，最大灵敏角为-95˚～-110˚，软件固定为-110˚。
当零序方向元件的方向电压取自产时，如果发生TV断线，则方向电压滤取到一个“虚假”的零序电压，可能导致零序方向元件误动。
对这个问题的处理有两种方式：一是将方向电压切换至TV开口三角，二是将零序方向元件退出。
前者的处理方式不影响零序方向元件的功能，但要求用户必须正确校验开口三角电压的极性；后者的处理方式不再计及方向，零序方向过流变成单纯的零序过流保护。
反正TV断线后必须退出检修，这时电压不起作用，所以退出方向元件是可以接受的。
当零序电流由三相电流自产时，如果发生TA断线，会出现“虚假”的自产零序电流，可能导致零序过流元件误动，所以该保护可选零序电压闭锁。
当变压器发生接地故障时，除了产生零序电流，还出现零序电压，但是TA断线时，三相电流自产虽然可以滤取到零序电流，但无零序电压产生。
所以零序电压闭锁可以防止因TA断线导致的误动。
零序网络中零序电流的分布，主要取决于线路和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目及位置无关。
例如，如果图2中变压器T2中性点不接地，则图3中TA1中将不会自产得到零序电流I02。
图5 零序方向元件极性接线图
三、零序方向过流保护的几个定值的说明
零序电流：零序过流定值。
零序电压闭锁选择：是否带零序电压闭锁，选1为带零序电压闭锁，选0为不带零序电压闭锁。
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零序电压：零序电压闭锁值。
如果零序电压闭锁选择整定为0，则该项定值不起作用，可以不整定。
该零序电压取自TV开口三角。
零序电流选择：零序过流元件的零序电流取法，选1为零序电流自产，选0为零序电流取自中性点。
零序电压选择：零序方向元件的方向电压取法，选1为零序电压自产，选0为零序电压取自开口三角。
方向指向变压器(母线)：方向指向的含义是指潮流方向，也即电流的流向。
方向指向变压器(母线)，是指电流流向变压器(母线)。
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