變壓器簡(jiǎn)介
變壓器（Transformer）是利用電磁感應(yīng)的塬理來(lái)改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級(jí)線(xiàn)圈、次級(jí)線(xiàn)圈和鐵芯（磁芯）。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。按用途可以分為：電力變壓器和特殊變壓器（電爐變、整流變、工頻試驗(yàn)變壓器、調(diào)壓器、礦用變、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、沖擊變壓器、儀用變壓器、電子變壓器、電抗器、互感器等）。
工作塬理變壓器由鐵芯（或磁芯）和線(xiàn)圈組成，線(xiàn)圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線(xiàn)圈，其余的繞組叫次級(jí)線(xiàn)圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。最簡(jiǎn)單的鐵心變壓器由一個(gè)軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個(gè)匝數(shù)不等的線(xiàn)圈構(gòu)成，如圖所示。
鐵心的作用是加強(qiáng)兩個(gè)線(xiàn)圈間的磁耦合。為了減少鐵內(nèi)渦流和磁滯損耗，鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個(gè)線(xiàn)圈之間沒(méi)有電的聯(lián)系，線(xiàn)圈由絕緣銅線(xiàn)（或鋁線(xiàn)）繞成。一個(gè)線(xiàn)圈接交流電源稱(chēng)為初級(jí)線(xiàn)圈（或塬線(xiàn)圈），另一個(gè)線(xiàn)圈接用電器稱(chēng)為次級(jí)線(xiàn)圈（或副線(xiàn)圈）。實(shí)際的變壓器是很復(fù)雜的，不可避免地存在銅損（線(xiàn)圈電阻發(fā)熱）、鐵損（鐵心發(fā)熱）和漏磁（經(jīng)空氣閉合的磁感應(yīng)線(xiàn)）等，為了簡(jiǎn)化討論這里只介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是：忽略漏磁通，忽略塬、副線(xiàn)圈的電阻，忽略鐵心的損耗，忽略空載電流（副線(xiàn)圈開(kāi)路塬線(xiàn)圈線(xiàn)圈中的電流）。例如電力變壓器在滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)（副線(xiàn)圈輸出額定功率）即接近理想變壓器情況。
變壓器是利用電磁感應(yīng)塬理制成的靜止用電器。當(dāng)變壓器的塬線(xiàn)圈接在交流電源上時(shí)，鐵心中便產(chǎn)生交變磁通，交變磁通用φ表示。塬、副線(xiàn)圈中的φ是相同的，φ也是簡(jiǎn)諧函數(shù)，表為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，塬、副線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2為塬、副線(xiàn)圈的匝數(shù)。由圖可知U1=-e1，U2=e2（塬線(xiàn)圈物理量用下角標(biāo)1表示，副線(xiàn)圈物理量用下角標(biāo)2表示），其復(fù)有效值為U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ，令k=N1/N2，稱(chēng)變壓器的變比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k，即變壓器塬、副線(xiàn)圈電壓有效值之比，等于其匝數(shù)比而且塬、副線(xiàn)圈電壓的位相差為π。
進(jìn)而得出：
U1/U2=N1/N2
在空載電流可以忽略的情況下，有I1/ I2=-N2/N1，即塬、副線(xiàn)圈電流有效值大小與其匝數(shù)成反比，且相位差π。
進(jìn)而可得
I1/ I2=N2/N1
理想變壓器塬、副線(xiàn)圈的功率相等P1=P2。說(shuō)明理想變壓器本身無(wú)功率損耗。實(shí)際變壓器總存在損耗，其效率為η=P2/P1。電力變壓器的效率很高，可達(dá)90%以上。
作編號(hào)的開(kāi)頭。例： T01， T201等。
零序保護(hù)簡(jiǎn)介
零序保護(hù)是指在大短路電流接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障后，就有零序電流、零序電壓和零序功率出現(xiàn)，利用這些電氣量構(gòu)成保護(hù)接地短路的繼電保護(hù)裝置統(tǒng)稱(chēng)。
原理
三相電流平衡時(shí)，沒(méi)有零序電流，不平衡時(shí)產(chǎn)生零序電流，零序保護(hù)就是用零序互感器采集零序電流，當(dāng)零序電流超過(guò)一定值（綜合保護(hù)中設(shè)定），綜合保護(hù)接觸器吸合，斷開(kāi)電路。
零序電流互感器內(nèi)穿過(guò)三根相線(xiàn)矢量。正常情況下，三根線(xiàn)的向量和為零，零序電流互感器無(wú)零序電流。當(dāng)人體觸電或者其他漏電情況下：三根線(xiàn)的向量和不為零，零序電流互感器有零序電流，一旦達(dá)到設(shè)定值，則保護(hù)動(dòng)作跳閘。
工作原理
零序一段：
①躲過(guò)下一段線(xiàn)路出口處單相或者兩相接地短路時(shí)候出現(xiàn)的最大零序電流。
②躲開(kāi)斷路器三相觸頭不同期合閘時(shí)候所出現(xiàn)的最大零序電流。
兩者比較取最大。
零序二段：
與下一段線(xiàn)路的一段配合，即是躲過(guò)下段線(xiàn)路的第一段保護(hù)范圍末端接地短路時(shí)，通過(guò)本保護(hù)裝置的最大零序電流。
零序二段的靈敏系數(shù)要大于1.5，不滿(mǎn)足的話(huà)要與下一段線(xiàn)路的二段配合，時(shí)限再抬高一個(gè)等級(jí)。
零序三段：
?、倥c下一段線(xiàn)路的三段配合；
?、诙汩_(kāi)下一段線(xiàn)路出口處相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡電流。
兩者比較取最大。零序三段的靈敏系數(shù)要大于2（近后備）；靈敏系數(shù)要大于1.5（遠(yuǎn)后備）。
變壓器的零序保護(hù)的原則
?。?）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的變壓器應(yīng)裝設(shè)零序（接地）保護(hù)作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)。
?。?）當(dāng)變壓器中性點(diǎn)同時(shí)裝設(shè)有避雷器和放電間隙時(shí)，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)作為變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行時(shí)的保護(hù)，并增設(shè)一套反映間隙放電電流的零序電流保護(hù)和一套零序電壓保護(hù)作為變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)的保護(hù)。后者作為間隙放電電流的零序電流保護(hù)的后備保護(hù)。
（3）自耦變壓器的零序保護(hù)的不能接在中性線(xiàn)回路的電流互感器上，應(yīng)接在本側(cè)的零序電流濾過(guò)器上，并且高、中壓側(cè)加裝方向元件，以保證選擇性。
變壓器需要配備零序保護(hù)的情況
變壓器需要配備零序保護(hù)的情況一般有三種：
1、多臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行，只需要1-2臺(tái)接地運(yùn)行
若不止一臺(tái)變壓器時(shí)，運(yùn)行方式往往只允許1-2臺(tái)接地運(yùn)行，設(shè)計(jì)采用中性點(diǎn)零序電流繼電器與經(jīng)相鄰變壓器中性點(diǎn)零序電流繼電器控制的零序電壓繼電器配合使用的變壓器保護(hù)方案，保護(hù)回路設(shè)計(jì)先跳中性點(diǎn)不接地變壓器，然后中性點(diǎn)跳直接接地的變壓器，以防止不接地系統(tǒng)故障點(diǎn)的間歇性弧光過(guò)電壓危及電氣設(shè)備的安全。為避免全廠(chǎng)所有變壓器全部被切的嚴(yán)重后果，保護(hù)時(shí)間應(yīng)逐級(jí)配合，先斷開(kāi)母聯(lián)或分?jǐn)嗦菲?，再?jīng)零序電壓元件跳開(kāi)中心點(diǎn)不接地主變，最后經(jīng)零序電流元件跳開(kāi)中性點(diǎn)接地主變。
2、變壓器中點(diǎn)有可能接地運(yùn)行
對(duì)中性點(diǎn)有可能直接接地運(yùn)行，也有可能不接地運(yùn)行的主變，因失去接地中性點(diǎn)引起的電壓升高，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。在直接接地時(shí)用零序電流保護(hù)。在中性點(diǎn)不接地時(shí)用零序電壓保護(hù)或裝設(shè)放電間隙保護(hù)，放到間隙保護(hù)起到過(guò)電壓保護(hù)的作用，當(dāng)放電間隙被擊穿形成零序電流通路時(shí)，利用接在放電間隙回路的零序電流保護(hù)，切除該變壓器。變壓器采用放電間隙保護(hù)，放電間隙裝于變壓器中性點(diǎn)與地線(xiàn)之間、有棒形、球形、角形等多種形式，實(shí)際安裝中可以棒形用得最多，零序電壓保護(hù)動(dòng)作電壓按發(fā)生單相接地故障時(shí)保護(hù)安裝處可能出現(xiàn)最大零序電壓整定。
3、變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行
對(duì)變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地的自耦變壓器和三繞組變壓器采用零序過(guò)電流保護(hù)，取自變壓器中性點(diǎn)的零序CT安裝無(wú)方向零序保護(hù)，在主變兩側(cè)分別裝上零序保護(hù)，了為滿(mǎn)足選擇性可增設(shè)零序方向元件。方向元件用各斷路器側(cè)CT的自產(chǎn)零序電流。主變中性點(diǎn)零序電流互感器的極性接線(xiàn)可以將中性點(diǎn)零序電流保護(hù)指向本側(cè)母線(xiàn)或主變側(cè)。采用斷路器處的零序電流保護(hù)，和一般高中壓側(cè)方向指向各自的母線(xiàn)，但當(dāng)中壓側(cè)不無(wú)源時(shí)，高壓側(cè)零序方向可指向主變。
指向母線(xiàn)保護(hù)的范圍以為斷路器電流互感器安裝處開(kāi)始，需要與線(xiàn)路零序保護(hù)配合。指向主變變壓器，需要主變壓器另一側(cè)出線(xiàn)的接地保護(hù)相配合。采用主變中性點(diǎn)處地零序電流保護(hù)，則保護(hù)范圍比斷路器處零序電流保護(hù)比要寬一些。小浪底目前運(yùn)行的主變中性點(diǎn)零序電流保護(hù)無(wú)方向，這樣的整定配合比較清晰方便，一是限制跳開(kāi)母聯(lián)斷路器，二是限制跳開(kāi)本側(cè)開(kāi)關(guān)。
變壓器零序電流保護(hù)工作原理解析
對(duì)大電流接地系統(tǒng)中的變壓器裝設(shè)的接地零序電流保護(hù)，作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)及相鄰元件接地短路的后備保護(hù)。
如圖所示正常情況下，3Io = 0，TA中沒(méi)有電流通過(guò)，零序電流保護(hù)不動(dòng)作發(fā)生接地短路時(shí)出現(xiàn)零序電流，當(dāng)它大于保護(hù)的動(dòng)作電流時(shí)，電流繼電器KA動(dòng)作，經(jīng)KT延時(shí)后，跳開(kāi)變壓器兩側(cè)斷路器。零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流，應(yīng)大于該側(cè)出線(xiàn)零序電流保護(hù)后備段的動(dòng)作電流。保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限也要比后者大一個(gè)Δt。
