输电线路单相断线时主变间隙保护动作情况分析

      之前的推文里面有说过，有个大学室友在调度部门工作，应他的要求，这期跟大家说说，输电线路单相断线时主变间隙保护动作行为。这种故障现象在实际电网中是比较常见的，不管是继保人员还是调度人员，要正确判断处理。

      根据Q/GDW1175-2013《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》，主变间隙保护保护采用外接零序电压时，定值为180V；采用自产零序电压时，定值设为120V。

      以图1所示的220kV系统为例，变压器Tm和Tn均为三相五柱式结构，Tm变压器直接接地，Tn变压器间隙接地且低压侧无电源，Tm和Tn变压器中性点零序过压保护继电器分别接M母线和N母线PT开口三角绕组，额定电压为100V。

当M侧线路A相开关跳闸后，故障序网如图2所示。

      由于主变Tn变压器不接地，因此零序回路处于开路状态，零序电流不能流通。因此，M母线处的零序电压为0（电流为0，乘以任何阻抗仍为0）。

      由于图1中正序阻抗与负序阻抗相等，因此，在图2中正序电流与负序电流相等，则断口处的电压为EA/2；而N母线的零序电压，就是负序网的断口电压（电路原理）。

      根据上述分析，由于PT变比为220000/√3/100/√3/100V，M母线PT开口三角电压3U0=0V，主变Tm的中性点间隙保护不会动作；N母线PT开口三角电压3U0=150V，所以N母线主变Tn的中性点间隙保护不会动作。

 

      上述分析结果是以正序阻抗与负序阻抗相等为前提。当两者不相等时，M母线PT开口三角电压仍为0V，而N母线PT开口三角电压将不再是150V。若负序阻抗大于正序阻抗，则N母线PT开口三角电压将大于150V，主变间隙保护有可能会动作；若负序阻抗小于正序阻抗，则N母线PT开口三角电压将小于150V，主变间隙保护肯定不会动作。以负序阻抗是正序阻抗的0.5倍为例，则N母线PT开口三角电压将是100V；负序阻抗是正序阻抗的2倍为例，则N母线PT开口三角电压将是200V，主变Tn的中性点间隙保护会动作。

 

      在智能变电站中，主变保护的中性点电压通常不取PT开口三角，而采用自产电压。以图2为例，当负序阻抗等于正序阻抗时，主变Tn的中性点间隙保护的零序电压为87V；以负序阻抗是正序阻抗的0.5倍为例，则N母线PT开口三角电压将是57V；负序阻抗是正序阻抗的2倍为例，则N母线PT开口三角电压将是115V。

      综上所示，输电线路断线时，主变间隙保护是否动作应根据实际电网进行实际分析：既要看正序阻抗与负序阻抗的比例关系，还要看是采用外接零序或自产零序电压。

 

      补充一句：之前有人问我，主变高压侧断线时低压侧的三相电压是如何变化；不想分析了，就用仿真软件跑了一下，仿真结果显示断线前后电压基本不变。结论正确与否还需进一步理论证明！