变压器低压侧零序电流互感器设计

wzkasdwzk

请问各位：变压器低压侧零序电流互感器什么时候加，什么时候可以不加？变比怎么选择？

荣知事

三相四线低压配电系统是有中性线的，中性线中的电流就是三倍的零序电流，一般无需测量中性线电流。
如果是检测漏电流，这个不叫零序电流互感器，也不在乎变比。它是专门检测微小的漏电流，对毫安级电流很灵敏。如果漏电流较大，互感器铁心就会饱和，限制二次电流的增加。

TNS

低压侧单相接地保护是利用高压侧过流保护实现，灵敏度满足要求的，可以不装设。
通常可以看到以前设计的图纸选用Y,yn0接线组别变压器时，由于零序阻抗大，灵敏度往往不能满足要求而装设。
而对于楼主给出的D,yn11变压器，由于零序阻抗小，利用高压侧过流保护兼作低压侧单相接地保护时，灵敏度能满足要求，可以不装设。

荣知事

TNS 发表于 2018-8-12 14:25
低压侧单相接地保护是利用高压侧过流保护实现，灵敏度满足要求的，可以不装设。
通常可以看到以前设计的图 ...

低压侧故障由高压侧动作，这叫越级跳闸，属于设备事故。
低压侧单相短路，由于高压侧不能流通零序电流，高压侧相同相只有（2/3）故障电流，其它两相各有（1/3）故障电流。所以，让高压侧代替低压侧动作，是没有根据的。
如果高压侧可以代替低压侧动作，哪也不需要采用 D.yn11接线组别了。

TNS

电力装置的继电保护和自动装置设计规范
GB/T 50062-2008
4.0.13 容量在0.4MV·A及以上、绕组为星形-星形接线，且低压侧中性点直接接地的变压器，对低压侧单相接地短路应选择下列保护方式，保护装置应带时跟动作于跳闸：
    1 利用高压侧的过电流保护时，保护装置宜采用三相式。
    2 在低压侧中性线上装设零序电流保护。
    3 在低压侧装设三相过电流保护。

4.0.14 容量在0.4MV·A及以上、一次电压为10kV及以下、绕组为三角-星形接线，且低压侧中性点直接接地的变压器，对低压侧单相接地短路，可利用高压侧的过电流保护，当灵敏度符合要求时，保护装置应带时限动作于跳闸；当灵敏度不符合要求时，可按本规范第4.0.13条第2款和第3款装设保护装置，并应带时限动作于跳闸。

荣知事

1、没有听说过变压器过流保护可以采用两相式的。
2、低压侧单相接地故障，反应在高压侧不超过（2/3）故障电流。由于零序磁通不能在铁芯中流通，即使高压侧有环流，零序阻抗还是增加。这样单相接地故障电流会更小。高压侧灵敏度大大降低，有可能低于过电流。这样肯定是不能够满足低压侧单相接地故障保护需要的。
3、那么灵敏度低采用低压侧零序保护。低压侧中性线中会有单相接地电流吗？回答是否定的。那样安装在中性线上的零序互感器只是一个摆设。
4、那么采用漏电保护，漏电保护互感器并非零序电流互感器。漏电保护二次需要几个安培，几十安培，甚至上百上千安培的电流吗？回答也是否定的。
5、那么漏电保护二次设备不能承受几个，几十个的电流怎么办呢？只有使互感器铁心饱和，限制漏电保护二次电流。

wzkasdwzk

荣知事 发表于 2018-8-14 10:53
1、没有听说过变压器过流保护可以采用两相式的。
2、低压侧单相接地故障，反应在高压侧不超过（2/3）故障 ...

这个灵敏度具体要怎么去校验才比较合理，甲方这边现在无法提供上级的短路容量等一些数据，作为用户来说，综保定值的整定我们这项目基本都是按经验值做。

TNS

1、关于变压器的过流保护：
1）由外部相间短路引起的变压器过电流
2）低压侧单相接地短路
回到楼主的问题，如果变压器采用Y,yn0接线，采用两相三继电器保护（或综保），低压侧单相短路穿越到高压侧后，灵敏度与三相三继电器保护相比，不会有任何降低，所以两相式未尝不可。

2、我们常用的10kV变压器，由于零序电流不能在高压侧流通，所以高压侧的零序阻抗归算到低压侧时不计入。正负序阻抗还是正常归算后，计算低压侧单相接地电流值，然后再穿越到高压侧，去计算灵敏度。穿越系数各种设计手册上有，也可以自行推导。荣知事所说的2/3，是指Y,yn0变压器，D,yn11变压器室跟3/3，还要小些，但是D,yn11变压器低压侧单相短路电流相对较大，用高压侧过流保护可以满足灵敏度要求，以前的工程计算过，没问题，而且各种设计手册相关示例也很多，定量计算一下不难，算一次以后就有数了。

3、零序保护是躲过不平衡电流来整定的，它依据的是接地时电流不平衡程度超过正常运行状态时才动作，接地电流不会通过中性线，但不见得就零序保护就不动作。

4、采用漏电保护进行变压器低压侧单相接地保护？这个课题有点新鲜，还没研究过。如果说到互感器如何准确传变故障电流以保证动作可靠性，是要校验互感器的误差的，就不细说了，新旧方法都有。

TNS

wzkasdwzk 发表于 2018-8-14 17:25
这个灵敏度具体要怎么去校验才比较合理，甲方这边现在无法提供上级的短路容量等一些数据，作为用户来说， ...

按照你给的参数，利用高压侧过电流保护实现低压侧单相接地保护：
过电流保护装置一次电流390A。
低压侧单相接地电流穿越到高压侧应该在20kA左右（此处笔误，将计算过程中的数据填入，应为800A左右）。
灵敏度应该在2左右，大于1.3，满足要求。

荣知事

wzkasdwzk 发表于 2018-8-14 17:25
这个灵敏度具体要怎么去校验才比较合理，甲方这边现在无法提供上级的短路容量等一些数据，作为用户来说， ...

这个问题说起来有些复杂。三芯柱变压器根据变压器的结构，壳体材料，零序阻抗都会不同，就是同一产品也可能存在不相同。一般需要实际测试。
D.yn变压器零序阻抗试验，零序电压只能加在yn侧（这与实际运行是不尽相同的）。由于有三角绕组，可以产生反作用环流，所以变压器零序励磁电抗Xm要比Yyn连接小得多。但是，实际运行中，三角绕组中的环流是yn侧感应过去的，不是一次系统提供的。因此，D.yn与Yyn相比较，前者中性线电流可以提高到75%的额定相电流，后者不能大于25%的额定相电流。这是因为励磁阻抗下降，传递能量的能力减小，感生反作用电流同样减小。当前，规定采用D.yn变压器，主要是为了增加低压侧单相短路故障电流，使得低压侧保护能够正确动作。其它都是次要的。

荣知事

1、1600kVA变压器高压侧电流保护整定到390A，恐怕变压器烧毁，保护也不见得动作，不要说过电流保护了。

2、无论低压侧单相接地短路也好，低压侧单相短路也罢，都是三倍的零序电流。那么高压侧是三相三线系统，零序电流是不能流通的。那么低压侧的单相故障电流如何穿越到高压侧呢？很简单我们只要在高压侧减去这个零序电流就可以了。
比如，低压侧B相接地短路，零序电流是（1/3）的Ib。为了计算方便我们暂且把变压的变比定作1:1。则高压侧电流IB=Ib-（1/3）Ib=（2/3）Ib；IA=0-（1/3）Ib=-（1/3）Ib；IC=0-（1/3）Ib=-（1/3）Ib；
IA+IB+IC=（2/3）Ib-（1/3）Ib-（1/3）Ib=0；

3、我们不知道低压侧单相接地短路电流20kA是怎么得出来的，希望不要把最大短路电流和故障电流混淆了，如果以最大短路电流整定保护动作值，一定与事无补了。就算接地电阻为4欧姆，220/4怎么也不可能是20kA吧。连低压侧单相接地短路穿越到高压侧电流究竟有多大还没有搞清楚，把整定值放在390A这个灵敏度2左右，又是如何得出来的呢？

4、前面规范说了：” 在中性线上安装零序保护。“ 单相接地电流，根本不在中性线中流通，如何谈躲过，如何谈保护呢？

5、由于单相接地相保阻抗过大，有人提倡以漏电保护来增加接零保护的可靠性（比如，消防报警或切断电源），已经是很久的事情了。如果觉得新鲜，哪真是孤陋寡闻了。

TNS

这个计算很简单的，自己算一次就知道了，到底保护装置一次动作电流390A靠不靠谱，变压器低压侧单相接地电流穿越到高压侧800A左右（前帖笔误已经重新标注）。当然计算过程由于条件不全做了一些假设和忽略。
至于220V/4的算法，我觉得还是要先搞懂接地型式的基本概念。
零序保护不装在低压侧的中性线，如果安装在变压器N端子上呢？GB图集里都可以见到这种做法。当然还有其他一些安装方法。
漏电保护，可以作为“变压器低压侧单相接地保护”，不知道哪个规范和设计手册这么说过，如果有，就算我孤陋寡闻吧，不过我没否认它其他的用途。

荣知事

哦，原来是低压侧单相接地电流除以变压器变比，反映在高压侧电流有800A，所以800/390约等于2，灵敏度就是这样得出来的。

那么，低压侧单相接地故障电流是不经过“系统接地”的接地电阻的，或者接地电阻为0。那么我们还担心什么，接地电阻抬高PE对地电压呢？如果低压侧真有800×25=20000A电流，则，20000×1（就算接地电阻为1欧姆）=20000V，PE线对地就有2万伏电压了。就算低压侧单相接地电流是800A，那这个电压降也不可小嘘的，一般规定这个电压降不能大于50伏。

上面提供的规范说是在中性线上安装零序保护，楼主的图片也没有在N端子上安装电流互感器，事实上端子上装不了互感器（因为变压器本身是不带电流互感器的）。

再说，我们何不把负荷全部接在B相呢？因为高压侧电能计量，B相是不安装电流互感器（两相式）的。