(山东电力建设第三工程公司 山东青岛 邮编266100)
摘要：当变压器发生区内故障时，变压器零序差动保护能够瞬速切除故障，保护变压器不被损坏。所以学习零差保护的基本原理、极性整定、保护回路接线类型及故障处理方法，对于预防保护误动具有十分重要的意义。
关键词：零序差动保护；中性点CT极性；故障分析；零差回路接线方式
1引言
随着电力行业的高速发展，相应地对相关电气设备的继电保护有了更广阔的应用，如西门子继电保护装置由于其高口碑的质量，在国内外应用就非常广泛，但是在调试此保护装置或者需要对此装置进行故障分析时，有特别需要注意的地方，故借本文的分析，供大家遇到相似问题时候能够提供参考。
2零序差动保护的特点
零序电流差动保护探测中性点低阻接地或者固定接地的发电机和变压器的接地故障，零序电流差动保护具有选择性，并且比传统的电流差动保护具有更高的灵敏度。零序差动保护具有不平衡电流小，动作整定电流小，仅涉及Yn绕组本身，与磁路无关，与励磁涌流也无直接关系等特点。
3零序差动保护（REF）原理及其动作特性
3.1 零序差动保护两侧电流矢量的定义：
定义电流流向保护区域方向为保护正方向。
当零序电流差动保护发生区内故障时，变压器中性点侧电流互感器会出现零序电流
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，线路侧会产生自产零序电流
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流向故障点。由于电流方向定义的原因，自产零序电流（
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）与中性点电流(
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)在相位上同方向。
当零序电流差动保护发生区外故障时，也会有中性点电流（
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）流经中性点侧电流互感器以及自产零序电流（
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）流经线路侧电流互感器，进入装置的两侧电流大小是一致的，由于电流的方向定义为流向保护区域为正方向，所以中性点电流（
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）与自产零序电流（
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）在相位上方向相反。
3.3 零序差动保护的比幅跳闸特性：
零序差动保护的动作电流只与中性点电流有关。定义动作电流
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，同时定义稳定电流
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，其中 K 是制动系数,可假设为 l。对系统故障分下面三种情况进行分析：
区外故障时，
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与
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幅值相等相位相反，
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，此时，
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,
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；
区内三相接地故障时，区内发生接地故障，零序电流由变压器中性点提供，因此
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，此时，
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，
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；
3）区内不平衡接地故障时区内发生接地故障，零序电流由变压器中性点和系统提供，假设
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与
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幅值以及相位均相等，
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=
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，此时，
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,
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；
由于制动电流不可能为负数，此时认为
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.
当发生区内故障时制动电流均为零，此时零序差动对中性点电流非常敏感，流过中性点电流一旦达到定值保护马上就动作。相应的，当发生区外故障时，制动电流为动作电流的2倍，此时保护动作电流即使超出定值也因受到制动电流的限制而不动作。
3.4零序差动保护的比相跳闸特性（评估零序电流方向）：
西门子保护装置的这个监视功能用于防止在发生零序电流差动保护区外接地故障时导致的非预期性动作跳闸。这个监视功能主要评估零序电流的方向。在理想条件下，内部接地故障时的零序电流应该具有同一个方向，而外部接地故障时的零序电流应该具有相反的方向。这个角度的门槛值是90°。如果故障情况非常清楚，那么保护装置会立即启动跳闸命令（区域I）或者闭锁跳闸命令（区域III）。而在区域II，在决定发出跳闸命令或者闭锁跳闸命令之前需要进行附加的测量。如果零序电流太小（区域IV），那么方向判据就失灵了，这时假设零序电流的方向为0°。
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4零序差动保护（REF）误动作事件分析
4.1事件过程：
2019年8月18日晚上10点02分，某厂负荷侧一海水泵电机发生绝缘击穿跳闸。41高厂变差动保护装置（41CHA14-F308）的零序差动保护87G动作，高厂变跳闸，升压站侧GIB(D857)，GCB(42BAC01GS001H)跳闸，燃机发电机（41MKA01），励磁变(41MKC01)，BBA进线开关（41BBA01），某厂负荷侧进线开关(41BBC02),泵站变侧进线开关（41BBD01）跳闸。快切动作由42BBA03母联开关合闸。
调出西门子保护装置7UT6131内部录波数据分析研究发现故障前某厂负荷侧三相电流分别是：A相：1.0849KA，B相：1.0904KA,C相：1.0904KA，自产零序电流3I0-M3:5.4648A（一次值），变压器中性点CT电流IX2：1.2614A，REF保护启动时，某厂负荷侧三相电流分别是：A相：1.0726KA，B相：1.0886KA,C相：1.2356KA,自产零序电流3I0-M3：261.08A（一次值）；变压器中性点CT电流IX2: 262.59A。延时10ms，保护动作跳闸。
4.2原因分析
初步分析：由于REF的保护范围是从变压器内部绕组到进线CT侧，而某厂负荷侧三相电流不平衡产生零序电流属于区外故障，REF不应该越级动作。初步判断零序差动保护极性整定错误，使保护装置误判为区内故障。IX2只要达到REF启动值0.10I/Ins(标幺值)就会触发保护动作。
西门子7UT6131保护装置实现零序差动保护功能时，中性点 CT 的极性决定了装置内部 Power System Data l 0721 地址 Grounded Electrod IX2 connected to 的定值。当中性点 CT 二次侧电流由S1从 N7 端子流入时，0721地址定值为 Terminal N7；当中性点 CT 二次侧电流由S1从Q8 端子流入时，0721地址定值为 Terminal Q8。
4.2.1 检查保护装置内0721定值为Terminal Q8（与定值书一致）。
4.2.2 检查现场接线，从中性点过来的二次回路S1接在Q8上，S2接地接在Q7上，接线无问题。
4.2.3 检查CT极性，在高厂变负荷侧中性点接地柜侧，准备一节9V电池,一根导线，把电池正极连接导线从P1穿入，负极连接导线点动，用万用表调成直流电压mv档位测试CT根部线到保护盘柜的外部端子（装置内部连片分开）X1:51,X1:52。测试发现CT二次回路极性接反，S2接在了Q8端子上，S1接在了Q7端子上。
由此可分析出，当负荷侧海水泵出线绝缘击穿故障时，接地故障出现三相电流不平衡，此时负荷侧进线开关的三相CT自产零序电流
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方向为保护负方向，而中性电测由于三相不平衡感应出的中性点零序电流
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方向实际应为保护正方向。由于中性点侧CT极性接反，此时装置判断出中性点零序电流
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的方向也为保护保护负方向。
4.3整改措施
把从某厂负荷侧过来的中性点CT二次回路端子对调，使S1经端子排X1:52连接在Q8上，S2接地经端子排X1:51接在Q7上。
结论：
由上述分析可知，影响零序差动保护动作正确性的一个非常关键的因素是要保证中性点零序CT极性的正确性。现场的零序差动保护常常因为中性点零序CT极性接反或者定值方向整定错误，导致零序差动保护误动。本文以沙特扎瓦尔电厂的一次零差误动的典型事例为参考，介绍了西门子7UT613保护装置中CT极性的整定方法和动作原理及定值整定，希望在以后的工作中有遇到相似的问题，能够提供帮助。
参考文献：
［1］李兴，郭卫民。西门子7UT6l2装置零序差动保护原理及CT极性整定分析。继电器，2006:2-5
［2］西门子保护装置7UM系列手册