大中型變壓器的接地短路故障的后備保護通常有:零序過流保護、零序過電壓保護、間隙保護等等,下面根據(jù)中性點三種不同的接地方式進行簡單介紹。
(1)中性點直接接地
電壓為110kV及以上中性點直接接地的變壓器,在大電流接地系統(tǒng)側(cè)應(yīng)設(shè)置反應(yīng)接地故障的零序電流保護。在高、中兩側(cè)均直接接地的變壓器,其零序電流保護應(yīng)帶方向,方向宜指向各側(cè)母線。
零序電流保護的原理與線路的零序保護類似,零序電流可取自中性點CT二次電流,也可由本側(cè)CT二次三相電流自產(chǎn)。方向元件接入的零序電壓可取自本側(cè)PT開口三角電壓,也可由本側(cè)二次三相電壓自產(chǎn)。在微機保護裝置中,主要采取自產(chǎn)方式。
對于大型三繞組變壓器,零序電流保護可采用三段式。其中I段II段帶方向,III段不帶方向。每段一般有兩級延時,以較短延時縮小故障范圍(跳母聯(lián)或條本側(cè)開關(guān)),以較長延時切除變壓器(跳三側(cè)開關(guān))。具體保護配置根據(jù)實際情況確定。
(2)中性點不接地方式
零序電流通過變壓器中性點構(gòu)成零序回路。但如果所有變壓器中性點都接地,那么接地點的短路電流就分流到了各個變壓器上,這樣會造成零序過流保護靈敏度降低。所以為了將零序電流限制在一定的范圍內(nèi),對中性點接地運行的變壓器數(shù)量是有規(guī)定的。
對于不接地運行的變壓器,為了防止接地故障時,故障點出現(xiàn)間隙電弧引起過電壓損壞變壓器,應(yīng)配置零序電壓保護。
全絕緣變壓器由于其中性點絕緣水平較高,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時,先有零序電流保護切除中性點接地的變壓器,如果故障仍然存在,再有零序電壓保護切除中性點不接地的變壓器。
(3)中性點經(jīng)放電間隙接地
超高壓變壓器均系半絕緣變壓器,其中性點線圈的對地絕緣比其他部位弱。中性點絕緣容易被擊穿。因此需要配置間隙保護。
間隙保護的作用就是保護中性點不接地變壓器中性點的絕緣安全。
間隙保護使用流過變壓器中性點的間隙電流3I0和母線PT開口三角電壓3U0作為判據(jù)來實現(xiàn)的。
若因故障中性點對地點為升高,間隙擊穿,產(chǎn)生較大間隙電流3I0,此時間隙保護動作,經(jīng)延時切除變壓器。另外,系統(tǒng)發(fā)生接地故障時,中性點接地運行變壓器零序保護動作,先切除中性點接地的變壓器。系統(tǒng)失去接地點后,如果故障仍存在,母線PT的開口三角電壓3U0將會很大,此時間隙保護也會動作。