变压器零序过电流保护整定中零序电流反向问题的研究.doc

变压器零序过电流保护整定中零序电流反向问题的研究
摘要：探讨了变压器零序过流保护整定计算中可能出现的零序电流反向问题，分析了其产生机理及其对保护的影响，并在此基础上对常用的变压器零序过流保护整定方法进行了改进，计及反向零序电流的影响，满足保护选择性的要求，同时将改进后的变压器零序过流保护整定方法成功运用于开发的变压器保护整定计算程序中。
关键词：电力系统；变压器;零序过流保护；零序电流反向0、引言变压器接地故障后备保护作为变压器绕组、引线、相邻元件接地故障的后备保护，对中性点直接接地的普通变压器接地保护可由两段式零序过电流保护构成，若高中压侧均直接接地，高中压侧均应装设零序方向过电流保护，方向指向本侧母线；对中性点可能接地或不接地运行的变压器，应配置两种接地保护，一种接地保护用于变压器中性点接地运行状态，通常采用2段式零序过流保护，另一种接地保护用于变压器中性点不接地运行状态，这种保护的配置与变压器的中性点绝缘水平、过电压保护方式以及并联运行的变压器台数有关，多为零序过电压保护和零序电流电压保护。因此，零序过电流保护是变压器接地故障后备保护的主要形式。规程规定，I段零序过电流保护的动作电流应与被保护侧母线上出线的零序保护I段或快速主保护相配合，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。一般情况下，校核动作电流是否能躲过对侧母线发生接地故障时流过保护的最大零序电流，以确定是否需要增设零序方向元件。II段零序过电流保护的动作电流应与相邻线路零序电流保护的后备段配合。但是，实际整定计算在校核对侧母线接地故障流过保护的最大零序电流时，往往忽略了反向零序电流的出现及其影响。对于零序方向保护，当发生区外接地故障时，流过保护的零序电流的方向与保护正向相同时，称该零序电流为反向零序电流，这一现象也相应地称为零序电流反向。在实际系统中，若变电站具备两台及以上的三绕组或自耦变压器，由于变压器参数的不一致或接地方式的不一致，可能出现零序电流反向。这时，若保护动作电流无法躲过该反向零序电流，保护将存在误动的隐患。目前，零序电流反向问题还未给予相应的关注，在相关文献和资料中少有提及，规程中也未对反向零序电流的处理方法做出明确的规定。因此，本文在分析零序电流反向问题机理的基础上对变压器零序过电流保护的一般整定计算方法提出了相应的改进方法，以处理零序电流反向问题，满足保护选择性的要求，并已将该改进整定方法运用于开发的变压器保护整定计算系统中。
1、零序电流反向问题研究零序电流反向按产生机理主要可分为由变压器接地方式不一致和由变压器参数不一致引起的两类，但产生反向零序电流可能是两者共同作用的结果。下面对两类问题分别加以分析，并简要论述零序电流反向对保护的影响。1.1、变压器接地方式不一致引起的零序电流反向一般规定当变电站的变压器多于一台时，应将部分变压器的中性点接地，以保持变压器中性点接地数目不变，从而保持零序电流的分布基本不变，因此可能由于变电站内变压器接地方式的不一致，而导致零序反向电流的出现。

图1显示了由于变压器接地方式不一致而出现反向零序电流的一种典型情况。T1和T2为同一变电站内的两台三绕组变压器，按照规定，T1为Y/Y0/△接法，T2为Y0/Y0/△接法，T1的110kV侧零序方向保护B1为待整定保护。当保护对侧母线A上发生接地故障时，零序电流由故障点经T2和T1的中、低压绕组入地，因此将会出现如图所示的反向零序电流Irev，该反向零序电流与保护B1和B4的动作电流方向相同。1.2、变压器参数不一致引起的零序电流反向变电站内的多台三绕组变压器或自耦变压器即使在接地方式相同时，也可能由于变压器参数的不一致而出现反向零序电流。如图2所示，变电站有三台三绕组变压器T1~T3并联运行，其中T1和T2为Y0/Y0/△接法，T3为Y/Y0/△接法，由于历史的原因T1和T2参数不一致，T1的110kV侧零序方向保护B1为待整定保护。

当保护对侧220kV母线发生接地故障时，零序网络如图3所示，其中y1为110kV母线左侧系统等效零序导纳，y2为220kV母线右侧系统等效零序导纳，y11~y13分别为T1高、中、低压绕组的零序导纳，y21~y23分别为T2高、中、低压绕组的零序导纳，y3为T3中、低压绕组的零序导纳。可以证明当满足式(1)时，将出现如图2所示的反向零序电流Irev。

1.3、零序电流反向对保护的影响变压器零序方向保护作为被保护母线上出线接地故障的后备保护，在正常情况下，保护可以躲过对侧母线接地故障时流过保护的零序电流或故障电流方向与保护正向相反，故保护不存在误动的可能性。但是，在零序电流反向时，由于反向零序电流与整定保护及其对侧保护方向相同，因此若保护无法躲过该反向零序电流，则当对侧母线上出线发生接地故障时，保护存在越级动作的隐患，从而失