摘　要：探討了變壓器零序過(guò)流保護(hù)整定計(jì)算中可能出現(xiàn)的零序電流反向問(wèn)題，分析了其產(chǎn)生機(jī)理及其對(duì)保護(hù)的影響，并在此基礎(chǔ)上對(duì)常用的變壓器零序過(guò)流保護(hù)整定方法進(jìn)行了改進(jìn)，計(jì)及反向零序電流的影響，滿足保護(hù)選擇性的要求，同時(shí)將改進(jìn)后的變壓器零序過(guò)流保護(hù)整定方法成功運(yùn)用于開發(fā)的變壓器保護(hù)整定計(jì)算程序中。
　　關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；變壓器;零序過(guò)流保護(hù)；零序電流反向
0引言
　　變壓器接地故障后備保護(hù)作為變壓器繞組、引線、相鄰元件接地故障的后備保護(hù)，對(duì)中性點(diǎn)直接接地的普通變壓器接地保護(hù)可由兩段式零序過(guò)電流保護(hù)構(gòu)成，若高中壓側(cè)均直接接地，高中壓側(cè)均應(yīng)裝設(shè)零序方向過(guò)電流保護(hù)，方向指向本側(cè)母線；對(duì)中性點(diǎn)可能接地或不接地運(yùn)行的變壓器，應(yīng)配置兩種接地保護(hù)，一種接地保護(hù)用于變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行狀態(tài)，通常采用2段式零序過(guò)流保護(hù)，另一種接地保護(hù)用于變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行狀態(tài)，這種保護(hù)的配置與變壓器的中性點(diǎn)絕緣水平、過(guò)電壓保護(hù)方式以及并聯(lián)運(yùn)行的變壓器臺(tái)數(shù)有關(guān)，多為零序過(guò)電壓保護(hù)和零序電流電壓保護(hù)。因此，零序過(guò)電流保護(hù)是變壓器接地故障后備保護(hù)的主要形式。
　　規(guī)程［1］規(guī)定，I段零序過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)與被保護(hù)側(cè)母線上出線的零序保護(hù)I段或快速主保護(hù)相配合，當(dāng)有選擇性要求時(shí)，應(yīng)增設(shè)零序方向元件。一般情況下，校核動(dòng)作電流是否能躲過(guò)對(duì)側(cè)母線發(fā)生接地故障時(shí)流過(guò)保護(hù)的零序電流，以確定是否需要增設(shè)零序方向元件。II段零序過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)與相鄰線路零序電流保護(hù)的后備段配合。
　　但是，實(shí)際整定計(jì)算在校核對(duì)側(cè)母線接地故障流過(guò)保護(hù)的零序電流時(shí)，往往忽略了反向零序電流的出現(xiàn)及其影響。對(duì)于零序方向保護(hù)，當(dāng)發(fā)生區(qū)外接地故障時(shí)，流過(guò)保護(hù)的零序電流的方向與保護(hù)正向相同時(shí)，稱該零序電流為反向零序電流，這一現(xiàn)象也相應(yīng)地稱為零序電流反向。在實(shí)際系統(tǒng)中，若變電站具備兩臺(tái)及以上的三繞組或自耦變壓器，由于變壓器參數(shù)的不一致或接地方式的不一致，可能出現(xiàn)零序電流反向。這時(shí)，若保護(hù)動(dòng)作電流無(wú)法躲過(guò)該反向零序電流，保護(hù)將存在誤動(dòng)的隱患。
　　目前，零序電流反向問(wèn)題還未給予相應(yīng)的關(guān)注，在相關(guān)文獻(xiàn)和資料中少有提及，規(guī)程中也未對(duì)反向零序電流的處理方法做出明確的規(guī)定。因此，本文在分析零序電流反向問(wèn)題機(jī)理的基礎(chǔ)上對(duì)變壓器零序過(guò)電流保護(hù)的一般整定計(jì)算方法提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法，以處理零序電流反向問(wèn)題，滿足保護(hù)選擇性的要求，并已將該改進(jìn)整定方法運(yùn)用于開發(fā)的變壓器保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)中。
1零序電流反向問(wèn)題研究
　　零序電流反向按產(chǎn)生機(jī)理主要可分為由變壓器接地方式不一致和由變壓器參數(shù)不一致引起的兩類，但產(chǎn)生反向零序電流可能是兩者共同作用的結(jié)果。下面對(duì)兩類問(wèn)題分別加以分析，并簡(jiǎn)要論述零序電流反向?qū)ΡＷo(hù)的影響。
1.1變壓器接地方式不一致引起的零序電流反向
　　一般規(guī)定當(dāng)變電站的變壓器多于一臺(tái)時(shí)，應(yīng)將部分變壓器的中性點(diǎn)接地，以保持變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目不變，從而保持零序電流的分布基本不變，因此可能由于變電站內(nèi)變壓器接地方式的不一致，而導(dǎo)致零序反向電流的出現(xiàn)。

    由于變壓器接地方式不一致而出現(xiàn)反向零序電流的一種典型情況。T1和T2為同一變電站內(nèi)的兩臺(tái)三繞組變壓器，按照規(guī)定，T1為Y/Y0/△接法，T2為Y0/Y0/△接法，T1的110 kV側(cè)零序方向保護(hù)B1為待整定保護(hù)。當(dāng)保護(hù)對(duì)側(cè)母線A上發(fā)生接地故障時(shí)，零序電流由故障點(diǎn)經(jīng)T2和T1的中、低壓繞組入地，因此將會(huì)出現(xiàn)如圖所示的反向零序電流Irev，該反向零序電流與保護(hù)B1和B4的動(dòng)作電流方向相同。
1.2變壓器參數(shù)不一致引起的零序電流反向
　　變電站內(nèi)的多臺(tái)三繞組變壓器或自耦變壓器即使在接地方式相同時(shí)，也可能由于變壓器參數(shù)的不一致而出現(xiàn)反向零序電流。變電站有三臺(tái)三繞組變壓器T1~T3并聯(lián)運(yùn)行，其中T1和T2為Y0/Y0/△接法，T3為Y/Y0/△接法，由于歷史的原因T1和T2參數(shù)不一致，T1的110 kV側(cè)零序方向保護(hù)B1為待整定保護(hù)。

　　當(dāng)保護(hù)對(duì)側(cè)220 kV母線發(fā)生接地故障時(shí)，其中y1為110 kV母線左側(cè)系統(tǒng)等效零序?qū)Ъ{，y2為220kV母線右側(cè)系統(tǒng)等效零序?qū)Ъ{，y11~y13分別為T1高、中、低壓繞組的零序?qū)Ъ{，y21~y23分別為T2高、中、低壓繞組的零序?qū)Ъ{，y3為T3中、低壓繞組的零序?qū)Ъ{?？梢宰C明當(dāng)滿足式(1)時(shí)，將出現(xiàn)反向零序電流Irev。
　　

1.3零序電流反向?qū)ΡＷo(hù)的影響
　　變壓器零序方向保護(hù)作為被保護(hù)母線上出線接地故障的后備保護(hù)，在正常情況下，保護(hù)可以躲過(guò)對(duì)側(cè)母線接地故障時(shí)流過(guò)保護(hù)的零序電流或故障電流方向與保護(hù)正向相反，故保護(hù)不存在誤動(dòng)的可能性。但是，在零序電流反向時(shí)，由于反向零序電流與整定保護(hù)及其對(duì)側(cè)保護(hù)方向相同，因此若保護(hù)無(wú)法躲過(guò)該反向零序電流，則當(dāng)對(duì)側(cè)母線上出線發(fā)生接地故障時(shí)，保護(hù)存在越級(jí)動(dòng)作的隱患，從而失去后備保護(hù)的選擇性。
　并聯(lián)三繞組變壓器T1和T2高、中壓側(cè)零序方向保護(hù)的正向如圖所示，B1為待整定保護(hù)。設(shè)B1的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間分別為Idz·1和tdz·1，B4的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間分別為Idz·2和tdz·2，其中可能出現(xiàn)tdz·1≤tdz·2。由于變壓器運(yùn)行方式或參數(shù)不一致，當(dāng)保護(hù)對(duì)側(cè)母線的出線上發(fā)生接地故障時(shí)，流過(guò)保護(hù)的零序電流可能反向，出現(xiàn)如圖所示的反向零序電流Irev，該反向零序電流與保護(hù)動(dòng)作電流方向相同。若B1無(wú)法躲過(guò)該反向零序電流，B1和B4都會(huì)啟動(dòng)，但由于B1的動(dòng)作時(shí)間等于或小于B4的動(dòng)作時(shí)間，因此可能出現(xiàn)B1先于B4動(dòng)作的情況，即B1發(fā)生越級(jí)動(dòng)作，致使變壓器T1失電，保護(hù)動(dòng)作不滿足選擇性要求。

2主變零序保護(hù)的改進(jìn)整定計(jì)算方法
　　鑒于零序電流反向問(wèn)題對(duì)保護(hù)選擇性的影響，我們?cè)谶M(jìn)行上述研究的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了一般整定方法。該整定方法在按一般整定方法計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步校核保護(hù)動(dòng)作電流能否躲過(guò)對(duì)側(cè)母線接地故障流過(guò)保護(hù)的反向零序電流，若不能躲過(guò)，則將繼續(xù)與本變電站其他變壓器的對(duì)側(cè)主變零序保護(hù)配合。同時(shí)，在開發(fā)的主變零序保護(hù)整定計(jì)算程序中運(yùn)用了改進(jìn)整定方法，該程序能夠自動(dòng)確定可能出現(xiàn)零序電流反向的運(yùn)行方式、故障以及配合變壓器組。

　　在變電站的多臺(tái)變壓器中，并不是所有的變壓器之間都會(huì)出現(xiàn)零序電流，如參數(shù)相同、在所有運(yùn)行方式下的運(yùn)行狀態(tài)都相同的變壓器之間就不會(huì)出現(xiàn)反向零序電流，因此若兩臺(tái)變壓器之間不可能出現(xiàn)反向零序電流時(shí)相應(yīng)保護(hù)不應(yīng)該配合，以盡可能地提高保護(hù)定值靈敏度，縮短動(dòng)作時(shí)間；另一方面，若兩臺(tái)變壓器之間在正常運(yùn)行方式和正常檢修方式下可能出現(xiàn)反向零序電流，則其保護(hù)必須配合。因此，程序首先在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)進(jìn)行運(yùn)行方式組合［2］，輪斷或改變?cè)倪\(yùn)行狀態(tài)，以保證在進(jìn)行較少次故障計(jì)算的基礎(chǔ)上較準(zhǔn)確地判斷需要配合的變壓器組，以確保與可能出現(xiàn)零序電流反向的變壓器保護(hù)配合，與不可能出現(xiàn)零序電流反向的變壓器保護(hù)不配合。
　　基于以上考慮，主變零序保護(hù)改進(jìn)整定計(jì)算方法的主要思想為：首先計(jì)算保護(hù)與被保護(hù)母線上出線的配合定值；當(dāng)本變電站具有兩臺(tái)及以上的三繞組或自耦變壓器時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)行方式組合，計(jì)算指定整定方式和運(yùn)行方式組合形成的方式下對(duì)側(cè)母線接地故障流過(guò)保護(hù)的零序電流，將零序電流正向和反向的情況加以區(qū)分，根據(jù)零序電流反向的情況自動(dòng)確定需要配合的變壓器保護(hù)，形成配合變壓器保護(hù)集，并在出現(xiàn)反向零序電流的方式故障下計(jì)算保護(hù)與配合變壓器保護(hù)集中保護(hù)的配合定值，校核保護(hù)終定值是否能躲過(guò)正向零序電流，以確定是否需要增設(shè)零序方向元件。
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3算例
　  各元件的正序、零序阻抗參數(shù)如圖所示，系統(tǒng)基準(zhǔn)容量100 MVA，整定三繞組變壓器T3的中壓側(cè)零序方向保護(hù)。以下整定計(jì)算顯示了反向零序電流對(duì)保護(hù)定值的巨大影響。
　　1) 計(jì)算與線路6的配合定值：
　
　　2) 計(jì)算保護(hù)對(duì)側(cè)母線12發(fā)生接地故障流過(guò)保護(hù)的零序電流：
　　流過(guò)保護(hù)的正向零序電流： 1 847.938 A
　　流過(guò)保護(hù)的反向零序電流： 533.124 A
　　配合變壓器集： T1、T2
　　3) 與線路配合定值無(wú)法躲過(guò)反向零序電流，與變壓器T1和T2的高壓側(cè)零序保護(hù)配合：
　　與T1配合：
　　
　　與T2配合：
　　
　　5) 確定方向元件狀態(tài)：
　　保護(hù)定值無(wú)法躲過(guò)對(duì)側(cè)母線12發(fā)生接地故障流過(guò)保護(hù)的正向零序電流，需要增設(shè)方向元件。
4結(jié)語(yǔ)
　　本文分析了主變零序保護(hù)整定計(jì)算中出現(xiàn)的零序電流反向問(wèn)題及其原因，以及零序電流反向?qū)ΡＷo(hù)的影響，并在此基礎(chǔ)上對(duì)一般的主變零序保護(hù)整定方法提出了改進(jìn)方案，以計(jì)及反向零序電流的影響，滿足選擇性的要求，該方案已在江西主變零序保護(hù)整定計(jì)算程序中得到應(yīng)用。
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