变压器微机综合保护中的低压零序保护分析

变压器微机综合保护中的低压零序保护分析

1. 概述：
目前国内外微机保护制造厂家设计低压变压器的低压零序保护时，普遍设计低压零序CT二次电流直接送入保护器采样、比较定值、逻辑判断后出口跳闸。
但是考虑变压器低压侧零序CT到其综保安装处(变压器高压断路器柜)的距离较远，零序CT二次电缆电阻很大(如760米4平方毫米的铜缆电阻为7欧姆)，若变压器低压侧出口单相接地短路，若直接把零序电流送入综保安装处，零序CT严重饱和，导致综保动作不及时或拒动。
2. 分析：
微机保护制造厂家设计低压零序CT二次电流直接送入保护器采样、比较定值、逻辑判断后出口跳闸，从原理上分析没有不妥之处，但是实际应用中就要注意。
一般低压变压器的安装位置与变压器的低压侧很近，而其保护装置一般安装在变压器高压侧的断路器柜上，电厂有部分低压变压器距10KV或6KV配电室超过1公里，此时若直接把零序CT二次电流送入综保安装处，零序CT二次电缆电阻很大，零序CT严重饱和，导致综保动作不及时或拒动。
3. 保护CT分析：
国际电工委员会IEC电流互感器国际标准185-1996：
举例: 某保护CT参数为：15VA Class 10 P 20
准确限值系数Accuracy limit factor
保护继电器用For Protection
准确度等级Accuracy class
CT额定容量
此电流互感器的额定容量为15VA，供保护继电器用，其二次侧输出电压在额定电流5A的条件下应为(15/5)V=3V。而该电流互感器二次侧输出电压由在3V至(20*3)V=60V的范围内，误差仍能在10%以内。若CT二次负载电阻为0.6欧姆，则60V/0.6欧姆=100A，说明此CT在二次负载电阻为0.6欧姆情况下二次电流小于100A时，CT的误差仍能在10%以内。若CT二次负载电阻增大10倍(6欧姆)，则60V/6欧姆=10A，说明此CT在二次负载电阻为6欧姆情况下二次电流小于10A时，CT的误差仍能在10%以内。本厂供水变距6KV配电室为760米，760米4平方毫米的铜缆电阻为7欧姆，在忽略CT二次其它阻抗参数下，60/7=8.6A，说明此CT在二次负载电阻为7欧姆情况下二次电流小于8.6A时，CT的误差仍能在10%以内。实际西北电力设计院计算变压器低压侧出口最大接地短路电流为30KA，在变比为2500/5时，CT二次理论值为30000/500=60A，实现CT二次在7欧姆负载下允许8.6A，与理论值60A相差太大，实际变压器低压侧出口最大接地短路电流为30KA时，可能CT二次电流为10A，CT严重饱和，实际短路电流不能按比例转变为二次电流，此时保护器的低压零序保护动作不及时或拒动。
从上述分析可知：保护装置安装位置与CT安装位置越近，CT二次电缆越短，二次负载电阻越小，在出口短路时CT不容易饱和，一次电流按比例变为二次电流，有利于保护的正确动作。
4. 解决办法：
若变压器距6KV配电室较远，变压器低压零序保护最好就近安装，如安装在变压器小室，CT二次电缆短，二次负载电阻小，在出口短路时CT不容易饱和，一次电流按比例变为二次电流，有利于零序保护的正确动作。
若想利用变压器微机综保本身的低压零序保护功能，得想办法解决CT二次电缆太长引起的CT饱和问题。中国电科院MPW-4.2T变压器综合保护的低压零序保护采用了变送器技术解决之问题的方法，具体如下：
大家都熟悉电流变送器工作原理，中国电科院MPW-4.2T低压零序保护采用此原理，在变压器小室零序CT接线盒处安装1个响应速度为1毫秒的电流变送器，零序CT二次电流0安时，电流变送器输出直流4毫安，当零序CT二次电流60安时，电流变送器输出直流20毫安，因电流变送器输出是采用恒电流源原理，即当电流变送器输出的负载电阻(电缆等电阻)在250欧姆内时，零序CT二次电流与电流变送器输出直流电流成比例，保护装置通过直流隔离变送器变为直流电压信号供CPU采样动作出口。有效解决CT二次电缆太长引起的CT饱和，无法利用变压器微机综保本身的低压零序保护功能问题。