在500kV變電站，廣泛應用三相獨立、自耦降壓式變壓器。由于自耦變壓器高壓側、中壓側線圈之間有電的直接聯(lián)系，為防止高壓側單相接地引起中壓側過電壓，高、中壓側中性點必須直接接地，且有共同的接地中性點，零序電流可在高、中壓側系統(tǒng)之間流動。因此，自耦變壓器零序保護有著許多不同于普通變壓器保護的特點，下面就這些特殊性進行探討。

1.零序電流分布

接地短路時,自耦變壓器中零序電流的分布，可利用圖1所示系統(tǒng)接線來說明。

當高壓側d點發(fā)生單相接地時, 自耦變壓器中零序電流的分布如圖2所示，圖中，IG0、IZ0、Id0分別為自耦變壓器高壓側、中壓側、低壓側的零序電流，Igg0為公共繞組的零序電流，IZX為中性點的零序電流。

經(jīng)分析可得[1]：

圖2 自耦變壓器三相零序電流分布

根據(jù)公式(2)，當自耦變壓器高壓側發(fā)生單相接地短路時，中性點零序電流的大小和方向，都將隨著中壓側系統(tǒng)零序阻抗的變化而變化。如果XSN0+XZ0>(kGZ-1)XD0，則中性點電流IZX與圖中所標的方向相同;如果XSN0+XZ0(kGZ-1)XD0，則中性點電流IZX與圖中所標的方向相反，中性點電流的相位將改變1800。特別是，如果XSN0+XZ0=(kGZ-1)XD0，則不管高壓側零序電流有多大，流經(jīng)中性點的零序電流都為零。

2 零序電流保護

根據(jù)上述分析，自耦變壓器高壓側發(fā)生接地故障時，流經(jīng)中性點的零序電流與中壓側系統(tǒng)阻抗有很大的關系，不能明確地反映故障的方向和故障的嚴重程度。

而根據(jù)公式(1)，流經(jīng)自耦變壓器中壓側的零序電流的大小，盡管隨中壓側系統(tǒng)零序阻抗的變化而變化，但其方向不變。

因此，自耦變壓器零序電流保護，一般在高壓側、中壓側分別裝設，并分別接入高、中壓側電流互感器的零序回路，如圖3所示。為了保證動作的選擇性，零序電流保護一般需要具有方向性。

在實際運行中，往往存在自耦變壓器“高壓側或中壓側斷開運行”的情況，此時，如果自耦變壓器內(nèi)部發(fā)生單相接地，接在中壓側或高壓側線端電流互感器二次回路的零序過電流保護，可能滿足不了靈敏度的要求，因此，在自耦變壓器中性點處電流互感器二次側，一般還配置零序過電流保護。

但是，根據(jù)公式(2)，當自耦變壓器高、中壓側同時投入運行時，中性點回路的零序過電流保護必須退出，否則，有可能不正確動作。也就是說，自耦變壓器中性點回路裝設的零序過電流保護，只在高壓側或中壓側斷開、內(nèi)部發(fā)生單相接地故障、未斷開側零序過電流保護的靈敏度不夠時，才投入使用。

高壓側和中壓側的方向零序過電流保護通常設兩段，第一段動作電流與本側母線出線的零序過電流保護的第Ⅰ或Ⅱ段配合，動作電流由公式(3)計算[2]。

Kbr.Ⅰ—零序電流分支系數(shù)，其值等于出線

零序過電流保護Ⅰ段保護區(qū)末端發(fā)

生接地短路時，流過本保護的零序

電流與流過線路的零序電流之比。

IOP.0.Ⅰ/Ⅱ—線路零序過電流保護Ⅰ段或Ⅱ段

動作電流。

第二段動作電流與本側母線出線的零序過電流保護的后備段配合，動作電流由公式(4)計算。

式中

IOP.0. Ⅱ—Ⅱ段零序過電流保護動作電流;

Krel　—可靠系數(shù)，取1.2。

Kbr. Ⅱ—零序電流分支系數(shù)，出線零序過電

流保護后備段保護區(qū)末端發(fā)生接地

短路時，流過本保護的零序電流與

流過線路的零序電流之比。

IOP.0.Ⅱ—線路零序過電流保護后備段的動作

電流。

3 零序差動保護

對于由三臺單相自耦變壓器組成的超高壓自耦變壓器組，內(nèi)部發(fā)生接地故障的概率遠大于相間故障，而普遍采用的變壓器縱差保護對內(nèi)部單相接地短路的靈敏度很低甚至拒動[3]零序差動保護，其原理接線圖如圖4所示。。自耦變壓器一般增設

3.1 勵磁涌流對零差保護的影響

變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復時，可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁涌流，最大可達額定電流的6~8倍。對于三相變壓器而言，無論在任何瞬間合閘，至少有兩相要出現(xiàn)程度不同的勵磁涌流，即三相勵磁涌流不對稱，且星形接線繞組中性點直接接地，因此，零序涌流一定存在。

按照圖4所示零差保護的原理接線圖，零差保護的電流取自自耦變壓器高壓側、中壓側和公共繞組的電流互感器，其保護范圍只包含有電路連接的自耦變壓器的串聯(lián)繞組和公共繞組，不包含無電路連接的由鐵芯磁路耦合的低壓繞組。因此，不管變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復時，零序涌流有多大，波形多畸變，一次零序涌流各側之和一定為0，總是穿越性電流，這樣，從構成原理上來看，零差保護不受勵磁涌流的影響，不必經(jīng)勵磁涌流判據(jù)的閉鎖，也不必經(jīng)過勵磁判據(jù)的閉鎖。