母线阻抗检测论文

呵呵，我是水电站的，我们用的是高频距离保护给你点资料你参考系统在正常运行时，不可能总工作于最大运行方式下，因此当运行方式变小时，电流保护的保护范围将缩短，灵敏度降低；而距离保护，顾名思义它测量的是短路点至保护安装处的距离，受系统运行方式影响较小，保护范围稳定。常用于线路保护。 距离保护的具体实现方法是通过测量短路点至保护安装处的阻抗实现的，因为线路的阻抗成正比于线路长度。 在前面的分析中大家已经知道：保护安装处的电压等于故障点电压加上线路压降，即UKM=UK+△U；其中线路压降△U并不单纯是线路阻抗乘以相电流，它等于正、负、零序电流在各序阻抗上的压降之和，即△U=IK1*X1+ IK2*X2+ IK0*X0 。 接下来我们先以A相接地短路故障将保护安装处母线电压重新推导一下。 因为在发生单相接地短路时，3IO等于故障相电流IKA；同时考虑线路X1=X2 则有： UKAM=UKA+IKA1* X LM1+ IKA2* X LM2+ IKA0* X LM0 =UKA+IKA1*X LM1+ IKA2*X LM1+ IKA0*X LM0+ (IKA0* X LM1－IKA0* X LM1) =UKA+ X LM1(IKA1+ IKA2+ IKA0)+ IKA0（X LM0－X LM1） =UKA+X LM1*IKA+ 3IKA0（X LM0－X LM1）*X LM1/3X LM1 =UKA+X LM1*IKA[1+（X LM0－X LM1）/3X LM1] 信息来自:输配电设备网令 K=（X LM0－X LM1）/3X LM1 则有 UKAM=UKA+IKA*X LM1(1+K) 或 UKAM=UKA+IKA*X LM1(1+K) =UKA+X LM1(IKA+KIKA) =UKA+X LM1(IKA+K3I KA0) 同理可得 UKBM=UKB+ X LM1(IKB+K3I KB0) UKCM=UKC+ X LM1(IKC+K3I KC0) 这样我们就可得到母线电压计算得一般公式： UKΦM=UKΦ+ X LM1(IKΦ+K3I0) 该公式适用于任何母线电压的计算，对于相间电压，只不过因两相相减将同相位的零序分量K3I KC0减去了而已。 一、接地阻抗继电器的测量阻抗 我们希望，故障时加入阻抗继电器的电压、电流测量值ZJ=UJ/IJ正好成正比于保护安装处至短路点的线路阻抗Z LM 对于单相接地阻抗继电器来说，如果按相电压、相电流方式接线，则故障时继电器的测量阻抗 ZJ=UJ/IJ =Z LM(IKΦ+K3I0)/IKΦ 当金属性单相接地短路时UKΦ=0 = (1+K)Z LM 它不能正确反映保护安装处至短路点的线路阻抗Z LM 那么为了使阻抗继电器测量阻抗ZJ正好等于保护安装处至短路点的线路阻抗Z LM我们可以在构成阻抗继电器上做文章，使 信息请登陆:输配电设备网ZJ=Z LM(IKΦ+K3I0)/(IKΦ+K3I0)=Z LM 也就是说使继电器的计算用电压等于相电压、计算用电流等于IKΦ+K3I0，常规继电器构成上可以采用IKΦ+K3I0复合滤序器实现，微机保护更简单，直接通过软件算法实现。 ZJ=UJ/(IKΦ+K3I0)的接线方式称为带零序电流补偿的接地阻抗继电器。接地阻抗保护一般采用该种接线。 二、相间阻抗继电器的测量阻抗 在前面两相短路的分析中，我们得出： IKABM=2IKAM UKABM=2IKAM*X1M 则有母线处测量阻抗ZJ=2IKAM*X1M/2IKAM=X1M 因此对于相间阻抗继电器来说，如果按相间电压、对应相间电流方式接线，则故障时继电器的测量阻抗 ZJΦΦ=UJΦΦ/IJΦΦ = 2IKΦ*Z LM/2 IKΦ =Z LM 能够正确反映保护安装处至短路点的线路阻抗Z LM ZJΦΦ=UJΦΦ/IJΦΦ的接线方式称为相间阻抗继电器的0。接线，相间距离一般采用该种接线。 三、正、反向短路故障测量阻抗比较 信息来自:假设为金属性短路，故障点电压为零 规定正方向：电流由母线指向线路为正方向； 电压以电压升为正方向 如下图示： 信息来自:信息请登陆:输配电设备网 1、 正方向短路故障测量阻抗： ZJ=UJ/IJ=ZLM 2、 反方向短路故障测量阻抗： ZJ=UJ/IJ=－ZLM 由上式可以看出：在特定的正方向下，测量阻抗具有明显的方向性；也就是说正向故障实际上是由保护装置背侧电源作用的结果；而反向故障是由对侧电源作用的结果。 四、距离保护的实现方法 不论是常规保护还是微机保护为了实现对一次设备的保护，首先要按照我们的意愿确定一个固定的动作特性（相对应有一个动作方程），若计算出的测量阻抗ZJ落在动作特性内部，继电器就动作。 阻抗继电器一般应包含两个量 1）补偿电压或工作电压 2）极化电压或参考电压 工作电压UOP=UJ－IJZZD 通过这个等式可以看出，IJZZD实际上是保护安装处至整定点的压降。那么母线电压减去保护安装处至整定点的压降实际上就是整定点的电压。即保护范围末端的电压。 现在我们结合下图来看一下工作电压UOP在正向区内、正向区外及反方向故障时同测量电压UJ测量的相位关系。 信息来自:信息来源: 在正向区内K1点发生短路，ZJZZD则UOP=UJ－IJZZD=IJ(ZJ－ZZD) UJ=IJZJ UOP与UJ同向； 在反方向K3点发生短路，ZJ>ZZD则UOP=UJ－IJZZD=－IJ(ZJ+ZZD) UJ=－IJZJ UOP与UJ同向； 所以可以通过比较UOP与UJ的相位关系来判断区内、区外及反向故障。 只要是按动作方程实现的距离保护就一定含有工作电压这一项。 极化电压是与工作电压比较的参考电压，选用不同的极化电压可以获得不同的动作特性。例如：选用UJ为极化电压可构成方向阻抗继电器、选用UJ+IJZZD为极化电压可构成全阻抗继电器、选用IJRZD为极化电压可构成电抗性阻抗继电器、选用IJXZD为极化电压可构成电阻性阻抗继电器等等。 下面我来介绍一下方向阻抗继电器的动作特性： 其动作方程为 |1/2ZZD|≥|ZJ－1/2ZZD| (绝对值比较方程) 或 90o≤arg(ZJ－ZZD)/ZJ≤270o (相位比较方程) 这两个方程对应同一个动作特性，又是如何等效互换的呢？ 信息请登陆:输配电设备网 是根据平行四边形法则实现的互换。大家看一下下面的四个图形： 信息来源: 信息来自:输配电设备网 由图可看出：C=B－A；D=B+A 当|A|=|B|，且B超前A时，argC/D=90o； 当|A|=|B|，且A超前B时，argC/D=270o； 当|A|>|B|，且B超前A时，argC/D>90o； 当|A|>|B|，且A超前B时，argC/D<270o； 根据上面的关系式就可以将绝对值比较方程等效转换为相位比较方程： |A|≥|B| 可转换为 90o≤arg(B－A)/(B+A)≤270o 根据动作方程可绘出方向阻抗继电器的动作特性，大家都知道以圆的直径为斜边交于圆周上的三角形必定是直角三角形。那么根据相位比较方程可知，若测量阻抗落于圆周上，刚好是临界动作状态。动作特性如下图示： 信息来源: 信息请登陆:输配电设备网在实际应用中，若采用阻抗形式动作方程需要计算出测量阻抗值向量；所以在构成继电器的过程中，常常采用电压形式动作方程，即动作方程上下同乘测量电流IJ乘转换为电压形式动作方程：90o≤arg(UJ－IJZZD)/UJ≤270o 构成单相接地阻抗继电器时，测量电流IJ=IKΦ+K3I0 构成相间阻抗继电器时，测量电流IJ=IKΦΦ 五、距离保护应用中的相关辅助措施： 1、测量阻抗ZJ= UJ/IJ，那么当因某种原因电压断线时，阻抗继电器将会误动作，故必须采取电压断线闭锁措施，当发生电压断线时闭锁保护。通常采用电压互感器二次电压与开口三角电压比较实现。微机保护采用软件算法实现（例如：启动元件不动作的情况下，三相向量和大于8V；或绝对值和小于额定电压的一半且断路器在运行位置等等） 2、当系统振荡时，振荡中心的电压降低、电流升高；那么处于振荡中心的阻抗继电器因感受到的测量阻抗降低，所以也必须采取振荡闭锁措施，当发生振荡时闭锁保护。并遵循振荡不消失，闭锁不解除的原则。通常引入正序元件，负、零序电流或电流增量元件及采用短时开放来监视静稳破坏。 3、在正方出口短路时可能拒动，反方向出口短路时可能误动；通常采用使极化电压带“记忆”来实现。常规保护引入第三相电压构成RLC串联谐振回路，使故障时保持故障前相位；微机保护直接读取故障前数据。

变压器零序保护存在的问题分析论文

摘要：在分析变压器零序保护配置的基础上，对110 kV变压器中性点过电压问题、接地方式的控制以及电网110 kV变压器零序保护设计存在的安全隐患等进行了初步探讨，提出拆除部分中性点棒间隙，改善变压器零序保护配合的措施。

关键词：变压器 接地方式 分析

1 变压器的零序保护配置

变压器中性点零序过电流动作时先跳开中性点不接地变压器的保护方式，称为零序互跳。2台主变并列运行，1号主变中性点接地，当K2点发生接地故障时，1号主变中性点零序过流保护动作，第一时限跳2号主变高低压侧开关，K2故障点被隔离，1号主变恢复正常运行。如果故障点在K1处，当第一时限跳开2号主变后，零序过流保护第二时限跳本变压器，切除故障。零序互跳保护显而易见的缺点是：①有选择性切除故障的概率只有50%；②母线故障时没有选择性，会扩大停电范围；③零序过流保护时间整定必须和主变相间保护配合，对保护整定配合不利；④必须在2台变压器同时停运时才能进行互跳试验，条件苛刻，二次接线容易错误。

2 统接线与保护配置特点

110 kV系统接线特点是以放射状为主，以220 kV变电站为电源点，通过110 kV线路向各终端变电站辐射。110kV终端变电站则采用内桥接线或线路-变压器组接线方式，低压侧无电源。

内桥接线变电站，在正常运行方式下，100母分开关不作为103和104线路的联络元件。因此，内桥接线变电站通常只有两种运行方式：1条线路带2台主变运行或2条线路各带1台变压器运行。在1线带2变运行方式下，2台主变只要有1台中性点接地即可，但必须由靠110kV供电线路侧的变压器中性点接地运行，这一点很重要。内桥接线变电站目前的变压器零序保护配置为：中性点零序电流保护第一时限跳100和900母分；第二时限跳本变压器；同时，变压器中性点装设棒间隙，但没有配置间隙TA以及开三角电压保护。

为了节省投资、占地，节约110kV线路空中走廊等原因，新建设的110kV变电站较多采用线路-变压器组接线，而且1条线路可“T”接2台甚至3台变压器，变压器零序保护仅有中性点零序过电流保护，没有配置中性点间隙电流保护以及110kV TV开三角零序电压保护(主变110kV侧只有单相线路TV)。由于零序保护配置不够完整，在多台“T”接的线路-变压器组接线中，各变压器中性点仍全部接地运行。但是，变压器中性点全部接地运行对系统具有一定的.负面影响。

在部分线路或变压器检修、停运以及系统运行方式变化时，零序网络及零序阻抗值发生较大的变化，各支路零序电流大小及分布也会产生较大的变化。从保护整定配合出发，则要求保持变电站零序阻抗基本不变。

在变压器投入运行或线路重合闸过程中，有时会使在同一线路上运行的中性点接地变压器产生由励磁涌流引起的，幅值较大而且衰减较慢，并带有较大直流分量的零序电流。较容易造成送电不成功或重合闸不成功。

变压器中性点全部接地，使系统零序阻抗大幅度降低，由此造成不对称接地故障短路电流明显增大。因为雷击、不对称接地故障干扰二次设备，造成保护装置误动以及损坏通信设备的事故仍时有发生。因此，有效接地系统中应尽量采用部分变压器中性点接地方式，以限制单相接地短路电流，降低对通信系统的干扰。

3 变压器零序保护存在的问题

在有效接地系统中，变压器中性点对地偏移电压被限制在一定的水平，中性点间隙保护不会产生作用。配置间隙保护的目的，是为了防止非有效接地系统中零序电压升高对变压器绝缘造成的危害。只有当系统发生单相接地故障，有关的中性点直接接地变压器全部跳闸，而带电源的中性点不接地变压器仍保留在故障电网中时，放电间隙才放电，以降低对地电压，避免对变压器绝缘造成危害。间隙击穿会产生截波，对变压器匝间绝缘不利，因此，在单相接地故障引起零序电压升高时，我们更希望由零序过电压保护完成切除变压器的任务。相反，间隙电流保护则存在一定程度的偶然性，可能因种种原因使间隙电流保护失去作用，从这个意义讲，对于保护变压器中性点绝缘而言，零序过电压保护比间隙电流保护更重要，零序过电压保护通常和间隙电流保护一起共同构成变压器中性点绝缘保护。所以仅设置间隙电流保护而没有零序过电压保护是不够完善的，特别是当间歇性击穿时，放电电流无法持续，间隙电流保护将不起作用。

目前已经投运的110kV变电站，大多数只装设中性点棒间隙而没有相应的保护，这种配置有弊无利，当电网零序电压升高到接近额定相电压时，所有中性点不接地的变压器均同时感受到零序过电压。如果没有采用间隙过流保护的终端变压器中性点间隙抢先放电，当无法持续放电时，则带电源的中性点不接地变压器将无法脱离故障电网。因此，对于低压侧无电源的终端变压器，如果没有配置完整的间隙电流保护及零序过电压保护，应解除中性点棒间隙或人为增大间隙距离，避免间隙抢先放电。

对于内桥接线的变电站，中性点接地变压器零序电流第一时限跳900和100母分不是最佳的方案。由于在低压侧并列运行时，跳900开关后多损失一段母线，同时中性点不接地变压器低压侧开关仍运行，在目前没有零序过电压保护的情况下，若因10kV转电等原因存在临时低压电源，则不接地变压器就存在过电压的危险。因此，在110kV侧已装设。

首先是要确保110kV系统为有效接地系统。防止误操作是最根本的办法，保证电源端变压器110kV侧中性点有效接地。如果保护整定许可，可以将电源侧2台并列运行的变压器中性点同时接地。

带电源变压器失去接地中性点后可能成为非有效接地系统，因此，对于电源端变压器或者将来可能带电源的变压器，在设计阶段就应考虑配置完整的中性点间隙保护，包括中性点零序过电流保护，中性点间隙电流保护以及母线开三角零序电压保护。

在110kV馈出线路上，不论并接几台变压器，在电源侧中性点接地的情况下，各终端变压器中性点可以不接地运行。在实际运行中，为防止可能出现的不安全因素，可安排其中一台中性点接地，在选择接地中性点时，可按以下顺序考虑：首先选择低压侧临时带电源的变压器，其次考虑高压侧没有断路器的变压器，最后选择离电源端距离最短的变压器中性点接地即可。

已经投入运行的大部分110kV终端变电站，由于目前尚未配置母线TV开三角零序电压保护以及中性点间隙电流保护，为避免中性点间隙抢先放电，应将原先装设的中性点棒间隙拆除或人为增大间隙距离。

今后设计的110kV变电站，高压侧宜考虑采用三相电压互感器，设置零序过电压保护和变压器中性点间隙电流保护。这种配置可以提供灵活的运行方式，适应将来电网结构的变化。

对于内桥接线变电站，主变中性点零序电流保护第一时限应切除另一台不接地变压器，避免扩大停电范围或者可能出现的工频过电压。