电力自动化设备变压器零序差动保护的讨论朱声石国电自动化研究院，江苏南京213靠近中性点，整个绕组2处发生接地故障，相间差动保护灵敏度不足时方才显出其灵敏度高的优越性。但是方面在靠近中性点处电压很低，发生故障的几率很小，被短路的匝数少，故障危害不大；另方面零序差动保护也不可能没有死区，其死区有多大还未深入研宄。因此，装设零序差动保护的必要性不大。如果愿意装设零序差动保护作为补充，应将安全性放在首位，宜限制其保护范围。为此，提出用比例判据代替比率制动判据的方案。

　　变压器零序差动保护在我国没有被广泛采用，因此该问再引起讨论。近来从变压器保护运行不良的反思1文开始，继而有变压器绕组短路接地故障的保护E，再有再谈200kV及以上大型变压器装设零序差动保护的必要性陆续发，对该问的讨论已比较深入，可以有个较为全面的认识。为此，本文对各种论点进步闸述，并再次发自己的观点。

　　1论点1间差动保护反映的两侧电流相位会出现外部故障的特征，因而灵敏度下降。1出这种故障的情况。

　　也出这种情况，但忽略了非故障相中电流。实际只要相间互感不可忽略，非故障相中必然有电流。就现在讨论的问两文的差异无关紧要。令文献导出的公式中10便得到与文献相同的结果TkkyOIk=Ah 1相位相反，呈现外部故障的特征，相间差动保护的灵敏度下降。因为式1成立，以，4取1为收稿曰期2003原因，得出4与3符号相反的结果是必然的，这与直接提出与符号可能相反毫无差别。

　　严格地讲，式0两边并不相等。4+灰妒等于励磁安匣。当出现1后，为了保持磁通不变，取14+4要增加，而4与4的增加使得它们在系统阻抗和变压器漏抗上的压降增加，从而导致变压器主磁通及其感应电势下降。所以外部若有电源必向变压器供给短路电流。只要各侧电源电势相位差不大，各侧电流的相位就不会有明显的差别，不会呈现外部短路的特征。如果是轻微故障，变压器内部感应电势下降甚微。若依然高于某侧外部电源的电势，则该侧就会有电流流出。

　　因为内外电势不可能有显著的差别，此流出电流很小，依靠幅值的差别，比率制动继电器也定能动作。

　　由以上分析可外部电源电势低才可能有电流流出。因而单侧电源内部发生轻微故障应当是严重的情况。在这种情况下出现的大流出电流，实际是穿越性的负荷电流。故障时短路电流有2个分量故障分量和负荷分量。应用叠加原理分析故障，电流的故障分量是由在故障点施加的与故障前该点电压幅值相等相位相反的唯假想电势产生的。

　　内部故障时此假想电势在内部，其所产生的电流必然都由各侧流出。各侧电流的故障分量相位必基本相同，不会呈现外部短路的特征。电流的负荷分量是穿越性的，两侧负荷分量的相位必呈现外部短路的特征。所以变压器内部故障对于相间差动保护灵敏度严重的情况是单侧电源内部轻微故障并继续送出大负荷电流的情况。作者认为可取总故障分量即差动电流1=0.5，同时负荷分量为4的情况，作为对变压器差动保护考核灵敏度标准。若采用的比率差动继电器是以=1+22为制动电流1和2都以流入变压器为正方向，则当=1.25，40.5，时继电器应能动作。

　　2论点2零序差动保护在单相接地故障时比相间差动保护灵敏，这是显而易的事。零序电流属于故障分量，在区内故障时不会有零序电流流出。穿越性负荷电中也没有零序分量。这些都是零序差动保护有较高灵敏度的原因，但还不是根本的原因。

　　相间差动保护测量到的电流是变压器各侧引线上的电流，而零序差动保护测量到的是星形绕组高压引线和中性点侧的零序电流。在绕组单相接地故障时中性点侧的电流就是短路匝中的电流。如果双绕组变压器短路匝中电流4是高压引线上电流动电流为而零序差动保护则为即后者测得的差动电流是前者的1倍。

　　当故障点靠近中性点时，例如1=，21时零序差动保护的灵敏度将是相间差动保护的50倍，这才是零序差动保护灵敏度高的根本原因。

　　3论点3零序差动保护只能作为相间差动保护的补充。

　　相间差动保护能反应变压器各侧各种类型的故障，包括相间及接地短路故障和匝间短路故障。而零序差动保护只能反应星形接线侧的接地短路故障。顺便指出只要保护范围以各侧断路器的位置定界，不论何种原理包括今后可能研发的创新原理的保护都有避开励磁涌流的问。在变压器的等值电路程中饱和时就出现了涌流。涌流在变压器等值电路内和故障电流相似，相间差动保护以及可能创新的主保护都有误动的可能，而对策只有依靠波形识别。

　　近提出的由励磁阻抗或其自感系数不是常数实现闭锁的原理，其本质仍是涌流波形的非正弦，所以相间差动保护被涌流困惑并非其原理失误所致。零序差动保护只能作为相间差动保护的补充，它解决不了后者躲涌流的问。能否避开涌流决不是要不要装设零序差动保护的问。

　　相间差动保护反映星形绕组单相接地故障的灵敏度如何才是需要讨论的重要问。绕组单相接地故障对于相间差动保护来讲和单相匝间故障性质完全相同。此时引线上的电流1中的4决定于短路匝数，归算到次侧的漏抗1.短路匝数将又归算到次侧为随着1的减少，4也减小，尤增大。妒1越少，1增大越多。实际故障录波和动态模拟试验都明在轻微匝间故障识2时，引线上的短路电流约为4=51.，为变压器的额定电流。虽然收集到的故障记录还不充分，但有鉴于在轻微阻间故障时4可能小于满负荷电流，在不同运行方式下的数值变化不会大。上面的估计有着普遍意义。

　　在轻微匝间故障时变压器可能有穿越性的负荷电流流过。论点1后指出此时比率差动继电器的10.5，4！广1.25现在微机比率差动继电器的动作特性都是折线。般在1.251.5，时继电器的启动电流为常数，即等于5甚至更小。所以相间差动保护对绕组单相接地故障虽然相当灵敏，但约有2的死区。零序差动保护在单相接地故障时比相间差动保护更灵敏，其死区会更小。不过零序差动保护也只有在相间差动保护的死区内发生故障时其灵敏度更高的优点才真正发挥出来。

　　4论点4变压器绕组单相接地故障是几率较多的种故障，但相间差动保护不动作，必须由零序差动保护跳闸的还很少。

　　变压器故障以匝间故障为多，已是不争的事实。单相接地故障较多也是合理的推断。文献3认为统计资料中接地故障的记录较少是以往统计时未区分湘间和装地故障，把几率较多的接地故障统计为相间故障所致。差动保护正确动作率不高，但拒动几乎没有。1995年全国对主设备保护所作的调查就没有相间差动保护拒动的记录。因此上面接地故障被统计为相间故障的推断，正说明实际发生的单相接地故障都被相间差动保护切除。

　　零序差动保护虽比相间差动保护灵敏，但也不可能没有死区。4不可能随取的减少无限制地增大。

　　因为短路处不可能没有过渡电阻，当1很小时，很小的过渡电阻就将大大地限制短路电流。所以在相间差动保护的死区内究竟有多少故障能由零序差动保护跳闸，还有待研究。零序差动保护的作用不应过分夸大。

　　5论点5作为相间差动保护的补充，零序差动保护的保护范围可以缩短以提高其安全性。

　　国外零序差动保护是在中性点经阻抗接地组的漏抗，在绕组单相接地故障时流过中性点的电流近似为4其中趴疋故障点与中朱声石变压器零序差动保护的讨论性点的电气距离。而弓线上的电流2，差动保护的灵敏度非常低，于是提出装设零序差动保护。由于它仅反应接地故障，又称为保护范围受到限制的接地保护，在中性点直接接地的变压器上相间差动保护也相当灵敏，国外虽也应用零序差动保护，但其必要性显然降低了。

　　原则上零序差动保护两侧的了人应当是同型号同变比。实际上由于两侧丁人在运行中承受的电压不等也未必同型号。还应注意高压端肯定由相电流计算得到零序电流，即4+8+=30，而中性点侧可能用个1入接于中性点接地线上取得在外部相间短路时恒有心=，而由于相1人的误差3，0，此时3，便成为差动不平衡电流。比率制动判据若以301+1为制动电流，则差动电流与制动电流相等是不可能避免误动作的。为此，国外机械型零序差动保护都采用高内阻差动继电器以保证选择性。微机零序差动保护的制动电流应取为1= +4+心+，用比率制动判据才能保证选择性。

　　如果将零序差动保护的作用定位于消除相间差动保护的死区=2就可缩短其保护范围，例如保护范围不大于绕组的50，以提高零序差动保护障，中性点侧的电流比高压端的301=4+4+大得多，从而在了人极性接反时也不会误动和拒动。

　　为达到此目的，自耦变压器的零序差动保护的动作判据如下中压端的零序电流，都以流入变压器为正方向；当取=2时保护范围至少等于公共绕组的50，外部短路允许的丁人相对误差为50.

　　为简单起，讨论双绕组变压器，动作判据中没有在外部相间短路时为不平衡电流上例判据不满足。在外部接地短路时，若两侧了人都无误差，则有301心若高压侧1人误差小，中性点侧丁入误差大，则有3.这两种情况比例判据都不会满足。在外部接地短路时若高压侧1人误差大，中性点侧了人误差小，则有3.1心。只要相对误差小于50，比例判据也不会满足。在选择了人时应注意这点，例如有意识适当增加中性点侧了人的次负荷以保证选择性。提高比例系数火可以提高外部接地故障时7人允许的相对误差，但将缩小内部接地故障的保护范围。例如取尺=3，允许丁人的相对误差为66.6，保护范围为33.3.

　　现在讨论1人极性接反造成的后果。外部故障电流的幅值，对了人的极性无要求，所以了人极性接反也不会误动。内部故障比例判据能否成立也与丁人丁极性接反，差动电流将减小。但在相间差动保护丁入极性接反，差动电流减小甚微，般差动电流判据的定值很小，继电器仍能灵敏地动作。

　　由此可缩短绕组接地保护的保护范围可极大地提高保护的安全性。其根本原因有是作为零序差动保护中性点侧的电流是短路匝中的电流，故障点越靠近中性点此电流越大；是把零序差动保护的作用定位于消除相间差动保护在绕组接地故障时的死区，这样才能缩短保护范围，用比例判据代替传统的比率制动判据。

　　自耦变压器有高中压两个引出端，在外部故障时比例判据更不会满足；在内部故障时保护范围比双绕组变压器小，但至少为公共绕组的50.消除相间差动保护的死区绰绰有余。

　　6论点6零序差动保护的作用有限，必要性不大。如果装设应采用保护范围受到限制的方案。

　　即使变压器绕组的绝缘等级是分段的，在障的可能性很小。绕组接地故障和匝间短路故障对于相间差动保护性质是相同的，都存在=0.02间差动保护不动作果瓦斯保护也不动作，只好等待故障发展扩大后相间差动保护才能动作。变压器故障的危害有方面是破坏系统稳定，是中断对用户的供电，是变压器的损坏。=2的绕组故障不会威胁系统稳定；由于故障轻微，在变压器被切除前还可继续向用户供电；并且直到故障扩大，保护动作时仍属轻微故障，不会损坏铁芯。变压器绕组结构紧凑，压得很紧，虽是轻微故障也难局部修理，仍然要更换绕组。所以轻微故障稍有扩大并未增加损失。增设零序差动保护，对轻微匝间短路故障无能为力。轻微接地故障仅发生在在2能对概率小得多的轻微接地故障起作用。虽然零序差动保护在很小时比相间差动保护灵敏得多，但故障处不可能没有过渡电阻，在很小时电压很低，短路匝的阻抗很小，过渡电阻的影响会很大，零序差动保护也不可能没有死区。增设了零序差动保护，死区能减小多少还有待深入研宄。作者认为已有相间差动保护可不必增设零序差动保护。如果愿意装电力自动化设备设零序差动保护，建议用比例判据代替比率制动判据，把安全性放在首位。

　　1王维俭。变压器保护运行不良的反思1.电力自动化设朱声石。变压器绕组短路接地故障的保护1.电力自动王维俭。再谈220及以上大型变压器装设零序差动保护的必要性1.电力自动化设备，2003，23责任编辑柏英武朱声石1928，男，江苏南京人，教授级工程师，长期从事继电保护的教学和研宄工作。

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