主变零序电流和间隙电流保护
主变中性点倒闸操作过程中零序保护、间隙保护投退研究
method of protection platen
CLC number: TM774
Document code: A Article ID：1003-0107(2021)06-0118-03
0 引言 对于电力系统中 110 kV 及以上电压等级的中性点
直接接地系统，中性点直接接地数目，直接影响整个网 络零序电流的大小和分布，进而影响零序过流保护的适 应性和整定计算[1]。一般双主变或多主变并列运行的变 电站，为保证系统为直接接地系统，其中 1 台主变中性 点直接接地运行，其余主变中性点经间隙接地运行。变
zero sequence current protection is used as the backup protection for the grounding short circuit fault; When
the neutral point is grounded through the gap, the gap protection is used as the backup protection of grounding
表 1 中性点分合闸位置与零序尧间隙保护投退状态
图 1 TA 引接方式及零序尧间隙保护原理图
2 主变零序保护、间隙保护原理
对于直接接地系统内的变压器，当变压器中性点直 接接地时，零序电流保护作为接地短路故障的后备保 护；当中性点经间隙接地时，间隙保护作为接地故障的 后备保护。放电间隙击穿后产生的间隙电流 I0 和在接 地故障时在故障母线 TV 的开口三角绕组两端产生的 零序电压 U0 构成 " 或 " 逻辑，组成间隙保护，即间隙保 护包括间隙电流保护和间隙电压保护 [2-3]220 kV 直接接 地系统中母线电压互感器变压比为 220/ 姨 3 /0.1/ 姨 3 /0.1，间隙保护动作电流通常整定为 100 A，间隙保护动 作电压通常整定为 180 V[4]。原理如图 1 所示。
浅谈间隙零序过流保护的意义
浅谈间隙零序过流保护的意义陈长松仪征化纤动力生产中心摘要：防止主变中性点分级绝缘受到危险的雷电、工频过电压及谐振过电压损坏，采用避雷器、零序保护和间隙保护三者相结合的保护方式，从而提高供电质量的可靠性。
关键字：中性点零序过流保护间隙零序保护避雷器一、间隙零序过流保护作用主变中性点放电间隙和零序保护电流互感器及中性点避雷器三者的作用都是保护变压器中性点绝缘，防止过电压，它们的关系是：１、当中性点刀闸接地时，放电间隙与避雷器均不起作用；２、当中性点刀闸断开后，放电间隙与壁画器有一个互相配合的关系，也就是当中性点电压逐渐升高到一定电压值时放电间隙先击穿，如此时电压降低，则避雷器就无需动作了，如电压继续升高，则避雷器就要动作。
放电间隙的作用就是防止避雷器的频繁动作，以延长避雷器的寿命；３、110KV及以上系统中性点的间隙保护主要是：为了防止过电压。
因为在这种电压等级的设备由于绝缘投资的问题所以都采用分级绝缘，在靠近中性点的地方绝缘等级比较低。
如果发生过电压的话会造成设备损坏，间隙保护可以起到变压器绕组绝缘的作用，当系统出现过电压（大气过电压、操作过电压、谐振过电压、雷击过电压等）时，间隙被击穿时由零序保护动作，间隙未被击穿时有过电压保护动作切除变压器。
二、现场情况目前我公司有两个110kV系统降压站即一总降和二总降。
一总降共有四台主变，分别带10kVⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段，四台主变都是不接地运行方式，只有在停送电的情况下，中性点接地刀闸才合上，正常运行时，中性点刀闸是断开位置。
四台主变没有安装间隙过流保护。
见下图：一总降110kV一次系统图二总降共有两台主变分别带10kＶⅠ、Ⅱ段，两台主变是中性点放电间隙和零序保护电流互感器及中性点避雷器三者相结合的保护方式。
二总降两台主变的一次接线方式见下图二总降就是这两种保护是并存的，如在中性点接地系统中，如果将主变中性点接地刀闸拉开时，主变零序电流保护就不起作用，当线路发生故障时，这时主变间隙零序保护就承担起接地保护的重任。
间隙保护、零序保护的说明
间隙保护、零序保护的
说明
-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
这个问题需分两种情况说明：1、独立TA方式。
该方式为主变直接零序过流取自主变套管中性点TA，间隙零序过流取自与放电间隙相串联的TA。
该方式下两种保护TA相互独立，无论中性点接地与否，两种保护同时投入而不会出问题。
证明如下：设两TA变比相同，则通常直接零序过流定值与时限应大于间隙零序过流定值与时限。
（1）、如主变中性点经间隙接地时间隙击穿，此时两TA流过相同电流，由间隙零序过流保护正确动作跳闸，如间隙过流保护拒动则可由直接零序过流保护作为后备动作跳闸。
（2）、当主变中性点直接接地，如系统发生接地故障，直接零序过流保护中将流过零序电流，而由于中性点地刀合位将间隙TA旁路，故间隙过流保护中将无电流流过，最终直接零序过流保护正确动作跳闸，间隙过流保护不会误动。
2、复用TA方式。
该方式为主变中性点无间隙TA，故二次接线将主变套管中性点TA二次电流串联接入直接零序过流保护和间隙零序过流保护通道。
该方式下两种保护复用同一TA，如果保护同时投入将可能发生误动作。
证明如下：（1）、如果主变中性点经间隙接地时间隙击穿，此时两保护流过相同电流，由间隙零序过流保护正确动作跳闸。
（2）当主变中性点直接接地，如系统发生接地故障，直接零序过流和间隙零序保护中将流过相同的零序电流，如果该电流大于间隙零序过流定值而小于直接零序过流定值，间隙过流保护将误动；即使故障电流大于零序过流定值，间隙过流保护也将提前误动出口。
因此，应分清自己所辖变电站的一次TA安装情况究竟属于哪种情形，再结合二次回路进行思考。
2。
变压器零序保护和间隙保护的配合
变压器零序保护和间隙保护的配合多台变压器并列运行时只允许一台变压器中性点直接接地。
当发生接地故障时，中性点直接接地的变压器零序电流保护首先动作，若故障仍未切除，再由零序过压保护进行切除。
故单从零序保护选择性判断保护选择性不高。
现结合我公司关于主变保护的整改计划，对多台变压器并列运行时发生接地故障时的动作逻辑进行叙述。
标签：选择性；列运行；零序保护；间隙保护2013年6月8日接到广州中调下发流溪河电厂涉网安全检查后整改计划，其中针对主变保护提出加装间隙CT以完善间隙零序过流回路，健全主变不接地保护。
现结合我厂两台主变并列运行的运行工况对并列运行变压器接地故障的正确切除进行分析。
1 保护原理当中性点直接接地系统中发生接地短路时，将出现很大的零序电流，利用零序电流来构成接地短路的保护，具有显著的优点，被广泛应用在110kV及以上电压等级的电网中。
而当中性点不直接接地时，若发生单相接地时，其他两相的对地电压要升高倍，对绝缘水平不高的设备构成安全威胁，因此为了防止故障进一步扩大造成两点或多点接地短路时，应由间隙保护及时反应。
2 我厂主变零序与间隙保护现状介绍流溪河发电公司升压站主接线为单母线运行，无母线联络开关（如图1所示）。
两台主变压器并列运行，正常运行工况下一台主变中性点直接接地，另外一台主变中性点不接地。
两台主变后备保护装置均配有接地保护（即零序过流保护）和不接地保护（即间隙保护），中性点接地的主变投入零序过流保护，中性点不接地主变投间隙保护。
当发生接地时由于电厂系统内存在一中性点接地，故零序过压不会突变过高而达到整定值，此时故障由中性点接地主变的零序过流保护功能跳开本侧开关。
若故障未被消除，此时运行中的变压器中性点不接地，而使非故障相相电压升至倍，主变绝缘将承受倍电压冲击考验。
而此时由于整个电厂运行小系统中无中性点接地，故由间隙保护进行保护，切除故障点。
现阶段主变保护装置存在以下三点弊端：两台主变保护装置在故障发生时零序过流保护无选择性，正确率为50%。
整定值
＃1发变组保护整定过程1．CPU3保护整定（1）发电机差动保护：发电机额定电流：4125A，CT：5000/5，故二次额定电流Ie＝4.12A。
额定电压10.5KV，PT：10500/100。
a．比例制动系数Kz＝0.4，依据：装置技术说明书。
b．启动电流Iq＝2.06A，取2A。
依据：取0.5Ie。
c．差动速断倍数Ic.s＝6。
d．负序电压定值U2.dz＝0.08×100＝8V。
依据：按躲过可能出现的最大不平衡负序电压整定。
e．TA断线延时发信Tct＝0.5S；依据：见技术说明书。
（2）3Uo发电机定子接地保护：a．零序电压保护定值3Uo.dz＝8V。
依据：公式3Uo.dz＝Krel×Uunb.max，躲过正常运行时中性点单相压互或机端三相压互开口三角的最大不平衡电压。
b．动作时间t＝3S。
（3）3w发电机定子接地保护：a．动作电压调整K1、K2，制动电压调整K3，装置自动整定，见装置技术说明书。
b．动作时间t1＝6.0S。
（4）发电机转子两点接地保护：a．二次谐波电压定值Uld＝Kk×Ubpn＝2.8×Ubpnb．延时t1＝1S。
（5）发电机转子一点接地保护：a．接地电阻定值Rg＝8KΩ；保护动作延时t1＝5.0S。
b．开关切换延时t0＝1.0S。
（6）发电机断水保护：a．整定t0＝20S，t1＝0S，未用。
2．CPU2保护整定（1）发电机复合电压过流保护：a．低电压定值Ul.dz＝70V，按照低于正常30％的二次额定电压整定。
b．负序电压定值U2.dz＝10V，取10％的二次额定电压整定。
c．过电流定值Ig.dz＝KKIe/Kr＝5.95A，取6.0A。
按躲过额定负荷下可靠返回整定，Kk取1.3，Kf取0.9。
d．延时t1＝3.5S，母线解列，延时t2＝4.5S，出口跳闸。
依据：延时与变压器的相应保护延时的限额配合。
（2）发电机定时限负序过流保护：a．负序电流定值I2.dz＝1.03A，取1.1A；按发电机能承受的电流和躲过引起转子发热而致损伤的负序电流整定，公式为：I2.dz＝0.25Ie。
关于零序电压3UO的介绍
关于零序电压3UO 的介绍一、3UO 的概念3UO 指的是零序电压，当中性点直接接地系统中发生单相或两相接地时，会产生零序电流电压（I O 、UO ），对于中性点不直接接地系统中发生单相接地时，也会产生零序电压（UO ）。
而保护测控装置采集的是3UO ，为ABC 三相电压的向量之和，即C B A U U U U ••••++=03。
可通过监控后台及测控装置进行查看。
图1监控后台图2 测控装置二、3UO 的来源零序电压3UO 来源两个方面，取外接（母线PT 开口三角电压）或取自产零序电压（C B A U U U U ••••++=03），目前常规站电压基本取外接（母线PT 开口三角电压），智能站取自产零序电压（C B A U U U U ••••++=03）。
图3 3U0来源图 二、3UO 的用途1、用于保护跳闸：在中性点直接接地系统(110kV 及以上系统)中发生单相或两相接地故障时，当系统不接地运行时，主变3U0零序电压保护和间隙电流保护（两者构成主变间隙保护,间隙保护电流电压如图4所示,其中间隙电流取自中性点间隙专用CT,电压保护取外接（母线PT 开口三角电压）或取自产零序电压（C B A U U U U ••••++=03）)共同作为接地短路故障的后备保护，避免系统发生接地故障时，中性点电压升高造成主变中性点绝缘损坏。
图4 间隙保护电流电压获取源在110 kV 及以上系统中性点不接地运行时发生接地故障，当中性点间隙被击穿，经间隙的电流大于整定值时，保护延时跳闸；当间隙未被击穿而间隙零序电压大于整定值时（3U0外接的整定值为180V ，自产的整定值为120V)，保护延时跳闸。
具体动作原理如图5，当间隙零序电流电压大于整定值，且“后备保护启动”与“投入了间隙保护压板”两个条件同时满足的情况下，经延时T1时限保护动作跳本侧断路器；经延时T2时限保护动作跳各侧断路器（正常主变定值一般只整定T2时限，即间隙动作直接跳三侧）。
主变保护
主变保护一、主变压器保护的配置1、主保护配置：（1）二次谐波制动和波形制动相配合的比率差动保护；（2）差流速断保护；2、后备保护配置：零序电流、零序过电压；3、非电量保护：主变重瓦斯、轻瓦斯；主变温度；机组负序电流、电压；失灵保护引入等。
二、主变压器保护的特点1、为了保护机组，必须实现主变高压侧开关全部三相跳闸后，立即联跳主变低压侧开关。
2、高压侧零序过流设两段时限，分别动作跳高压侧开关和低压侧开关。
但是两段时限必须整定为相同的时间定值：即t1=t23、间隙零序电流保护只设一段时限，短延时跳两侧开关：t=0.5s4、本装置不仅有启动失灵保护的回路，还具有失灵保护动作出口本保护装置的回路。
5、装置通过主变中性点地刀辅助接点信号，判断中性点直接接地零序保护和间隙接地保护。
三、保护动作条件及后果1、差动保护：反映主变内部相间短路，高压侧单相接地短路及主变匝间层间短路故障。
上述故障突变量电流分量大于或等于整定值保护瞬时动作出口，跳两侧开关。
2、差流速断保护：当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作出口，跳两侧开关。
3、重瓦斯保护：反映主变器内部故障时，短路电流产生的电弧使变压器油和其他绝缘材料分解，而产生的大量可燃（称瓦斯气体）气体。
当变压器内部发生严重故障，瓦斯气体越多，流速越快。
瓦斯保护就是利用变压器油受到热分解所产生的热气流和热油流来动作保护，保护动作瞬时出口，跳两侧开关。
4、变压器油温过高保护：由于各种原因，如水冷式变压器冷却水中断、循环油泵电源中断、风冷式风机电源中断、负荷不平衡以及过负荷等致使变压器油温上升到整定值，并经一定延时（极限温度外）保护动作出口，跳两侧开关。
5、零序保护：作为变压器内部接地短路故障的近后备保护和外部接地短路时的远后备保护。
保护由两种方式构成：反映接地短路后出现的零序电流和反映接地短路后出现的零序过电压。
此保护是在主保护拒绝动作的情况下经过一定的延时动作出口，跳两侧开关。
变电站疑难压板释义
一、主变保护1、(少数情况下压板名为“高压侧电压投入”，则含义一致，仅投退状态相反)：该功能压板正常运行情况下应退出如高压侧电压退出则高压侧后备保护自动转为取中、低压侧电压板在下列情况下应向值班调度员申请投入，恢复正常后退出：1) 对应 PT 检修且二次电压无法实现并列时；2) 对应侧电压回路断线无法处理时.该功能压板正常运行情况下应退出。
当其投入后即屏蔽对应装置的各类信息上传(后台机或远动)3、该功能压板正常运行情况下应退出；该压板实际为简单的短时限过流保护 ,当母线有故障时可迅速动作切除,防止对主变造成长时间冲击；但当正常运行时若仍投入则较易误动，因此应退出.4、解除母差失灵电压闭锁：该功能压板正常运行情况下应投入。
作用 :主变保护动作后解除母差的失灵保护部分的电压闭锁条件。
二、母差保护1、Ⅰ (Ⅱ)段(母)电压动作：该压板正常运行情况下应投入。
该压板串联在出口回路中，在下列情况下应向值班调度员申请退出，恢复正常后投入：1) 对应 PT 检修且二次电压无法实现并列时；2) 对应段母线停电检修时 ;3) 对应段母线电压回路断线无法处理时。
2、：该压板正常运行方式下应退出(田岭变 220kV 母线为单母线，因此应投入)仅在下列情况下应向值班调度员申请考虑是否投入：1) 双母线运行方式倒母线操作前母联设为死开关后应投入(考虑刀闸辅助接点不可靠防止母差保护误动) ,倒母线结束后必须立即退出；2) 某段母线停电检修时应投入。
三、 220kV 线路保护1、三相跳闸)：该压板正常运行情况下应投入。
作用：若重合闸为“单重”方式，则“三跳”出口后不再重合；“综重”、“三重”方式则“三跳”出口后可重合)。
2、该压板正常运行情况下应投入。
作用：不论重合闸为何种方式，“永跳”出口后均不再重合)。
重合闸时间控制该压板正常运行情况下应退出，仅在 220kV 线路两套高频保护均退出时投入，有任意一套高频保护投入后即应退出。
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一个直接接地系统，间隙保护在中性点失去时起作用
间隙零序动作包括有间隙零电流和零序电压达到定值,在地刀合上时是没有零序电压的,所以不会动作,只是为保险起见,一般人为将它退出;而零序过流整定值较大,地刀没合时,即使零序间隙击穿也不回启动,所以,一般零序过流在地刀合上时很多地方的规程不要求停用.
中性点过流保护是在中性点直接接地时系统发生接地故障时动作。
间隙保护则是在中性点经间隙接地时，系统发生接地故障时中性点过电压击穿放电间隙时动作。中性点过流保护定值很高，而间隙保护定值很小。因此在中性点接地刀闸在合时，要退出间隙保护，防止误动。不过一般都设有靠中性点接地刀闸辅助接点闭锁的间隙保护，当中性点接地刀闸在合时，间隙保护自动退出。
二者起的作用不一样，一个是直接接地用，一个是非直接接地用
1、无论直接接地还是非直接接地，都要躲过不平衡电流
2、现在做的好的，通过中性点地刀辅助触点自动切换，但也有不少的厂采用人工去切换
3、二者起的作用一样，都是在系统发生单相接地故障时，要切除变压器；当然，可能别的保护会起作用。
间隙和零序电流保护的作用从系统图上看比较容易理解。中性点直接接地时，间隙零序起不到保护作用，为了防止误动，应该退出；而中性点不接地时，零序电流没有通路不起作用的，也是为了防止误动，应该退出的。
主变零序电流和间隙电流保流和间隙电流保护为什么不能同时投入同时投入会有什么后果
答：
中性点零序CT接在变压器中性点套管出口，间隙ct接在间隙前面，但是在中性点零序CT的后面，即使中性点断开，间隙击穿后造成中性点零序TA流过电流，零序过流保还是会误动。
一个在变压器中性点接地时投入，一个在中性点不接地时投入，要看变压器的运行方式的