黎云富 易振林
（西南交通大学电气工程学院 四川成都 610036）
摘要：变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯。其主要功能有电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压等。本文对变压器中性点接小电阻对继电保护的影响进行相关论述。
关键词：电流；继电保护；变压器；线路；中性点
前 言
当电网中性点不接地运行时，即使系统的电容电流不大，也会因为在单相接地时会产生间歇性的弧光过电压，使健全相的电位可能升高到足以破坏其绝缘水平的程度，甚至形成相间短路。如果在变压器的中性点（或借用接地变压器引出中性点）串接一电阻器后泄放间歇性的弧光过电压中电磁能量，则中性点电位降低，故障相恢复电压上升速度也减慢，从而减少电弧重燃的可能性，抑制了电网过电压的幅值，并使有选择性的接地保护得以实现。
一 概述
继电保护是为保障电力正常运行的必要技术和手段，它是能反映被保护设备的故障或不正常运行状态，并使断路器跳闸或发出信号的一种自动装置，当被保护设备发生故障时，它能自动迅速有选择地动作于断路器，从而将故障设备从电网中切除，保证无故障设备迅速恢复正常运行，并使故障设备免于继续遭受破坏。因此，必须根据变压器的容量及重要性进行预防性试验数据检测以及装设性能良好、动作可靠的保护装置。目前，变压器主要采用中性点接小电阻的方式，所以研究变压器中性点接小电阻对继电保护的影响具有重要的意义。本文以变电站中采用中性点接小电阻变压器作为研究对象，研究采用这种方式的变压器对继电保护的影响。
二 对继电保护选相功能的影响
根据零序故障接地电流I0和A相负序电流的相位关系达到对故障相线路进行定位的目的，这就是继电保护选相功能的相关原理。具体的选择故障相的依据如下图1所示。选择A相的要求是? 63.4°＜Tan-1I0/I2a＜63.4°；选择B 相的要求是63.4°＜Tan-1I0/I2a＜180°；选择C相的要求是180°＜Tan-1I0/I2a＜296.6°。
另外，当发生线路单相接地时，A相的I2a和I0是同相位的，B相的I2a和I0同相位差是120度，C相的I2a和I0是相位差是﹣120度。当发生两相短路接地时，是两相之间的相位差关系，具体的和单相接地相位差的关系差不多，可以类比的进行研究记忆。选相原理主要是要判断I2a和I0之间的相位关系，两者之间的相位差一般是在一定的区域内有限的变化，所以变压器中性点接小电阻对继电保护的选相保护没有什么影响。
三 对零序方向电流保护的影响
短路零序电流保护一般如图2所示。一般的线路保护采用的是三段式保护，每一段的零序保护电流的整定值的选择原则如下所示：1）Ⅰ段线路保护值的整定公式：II=3KK*I0 max；式中KK 代表的是可靠系数，一般取1.2-1.5。3I0 max 是指线路中流过继电保护装置中最大的零序短路电流：II=3KK*I0bt max；KK 代表的是可靠系数，一般取1.1-1.3；I0 bt max 代表的是线路中流过短路器的中的最大电流。在上述式中一般会选择两者中最大的值作为继电保护的整定值，由于变压器中性点串电阻导致线路的电抗增加，进而导致3I0max 随之减小，但是减小的幅度不是很大，因此不会导致Ⅰ段线路保护长度发生明显的变化。
线路Ⅱ保护的公式虽然和Ⅰ段线路保护整定公式不相同，但是相关的分析方法和Ⅰ段线路保护相似，经过计算发现变压器中性点串电阻也不会大幅的引起线路Ⅱ保护范围的变化。
从上面的分析可知：一般220kV的母线有多条的出线端，线路中的电流是由流过变压器中性点的电流和相关的其他支路的电流的总和构成。因而流过变压器中性点的电流仅仅是总线路中电流的一部分而已。另外，由于接地小电阻的影响将导致线路中阻抗的增加，因而会使接地故障处的接地电流会变小，线路中总的电流也因此会减小。
四 对相关线路保护的影响
1、接地距离保护所受的影响。接地距离保护的保护原理比较的简单，一般而言它的原理是利用故障电流和故障电压之间的关系计算出相应的线路阻抗，通过线路正序阻抗的大小除以单位距离的阻抗从而计算出故障距离检测仪器的距离。由此可知接地距离保护需要测量的是正序阻抗而中性点接地电阻R0一般只是会影响零序电阻与正序电阻无关。另外，我们知道继电保护的接地距离保护为I段保护，只保护保护器前方整条线路的75%-85%，因此也对线路的I段保护没有什么影响。
2、对零序过电流保护的影响。零序电流保护指利用接地时产生的零序电流使保护动作的装置。变压器中性点接入一定的接小电阻R0，当线路中出现相应的接地故障时由于零序阻抗的增大将使相关的故障电流也随之减小，从而减小零序过电流保护的灵敏度。当变压器中性点接入电阻R0后，虽然R0的值一般也比较的小但是也会导致线路零序分配系数的改变，甚至会出现更多的零序电流。
3、对相关的原件参数检验的影响。参数是作为评判的基本依据，当出现接地故障时，这种方式对零序原件参数的影响非常的小。零序电流和电压的关系可以表示为：U0 = -I0*ZED。当线路发生接地故障时，变压器中性点接入R0的母线上的阻抗值可以使用 ZED = ZMO / ZTM。O 计算出来，通常而言500kV线路的零序阻抗一般在80欧姆左右，而中性点接的小电阻一般只有3欧姆左右，因此变压器中性点接地的小电阻对线路零序原件的参数的影响可以忽略不记。
4、对相间距离继电器的影响。一般而言相间距离继电器是由电抗继电器和距离继电器两部分组成，由上面的分析以及是在相间发生的接地故障，所以对相间继电保护没有什么影响。
五、结语
总之，变压器作为的重要电力设备，是保障电力运行正常的关键所在。本文对变压器中性点接小电阻对继电保护的影响做出了详细分析。对采用中性点接小电阻变压器发生接地故障时线路出现的零序主保护、零序电流过保护和变压器差动保护的分析研究发现，接入小电阻侧的出线端相应的零序电流、中性点附近的零序电流和变压器侧的零序电流都相应的减小电流；而出线侧相应的零序电压有一定的增大。
参考文献：
[1]曹振种.系统中性点接地方式解决方案[D]北京.清华大学电机工程与应用电子技术系，2004（05）.
[2]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护使用技术问答（第二版）[M].北京：中国电力出版社，1999.
作者简介：
黎云富：男；汉；在职研究生；研究方向：电力系统继电保护；供职单位：西南交通大学电气工程学院。
论文作者:黎云富,易振林
论文发表刊物:《电力设备》第02期供稿
论文发表时间:2015/9/21
标签：电流论文; 变压器论文; 线路论文; 电阻论文; 故障论文; 继电保护论文; 阻抗论文; 《电力设备》第02期供稿论文;