目前，超高壓、大容量三卷自耦變壓器，在電力系統中的應用越來越多。與普通變壓器不同，三卷自耦變壓器各側的額定容量不同，其高壓側與中壓側之間除了磁的耦合之外，尚有電的聯絡及執行時中性點必需直接接地等。
因此，自耦變壓器保護的配置原則、主保護及後備保護的選型，除與普通變壓器有相似處之外，尚應有自己的特點。
一保護配置的特點
1 自耦變壓器的過負荷保護
設三卷自耦變壓器高壓側與中壓側之間的變比為，即（－高壓繞組匝數；－中壓側繞組匝數），則變壓器高壓側、中壓側與低壓側之間的額定容量之比為1：1：（）。
由於大於1，則低壓側的容量小於高壓側或中壓側的容量。
因此，變壓器的低壓側很容易過負荷，應裝設過負荷保護。
另外，當高壓側和中壓側兩者之中只有一側有大電源時，由於執行時由大電源側向其他兩側送電，故該側容易過負荷。應裝設過負荷保護。
當變壓器的高壓側及中壓側均有大電源時，還應在該兩側均裝設過負荷保護。
2 自耦變壓器宜設定零差動保護
由於自耦變的高壓側和中壓側均為大電流接地系統，且中壓側與高壓側之間有電的聯絡及執行時中性點必須接地，因此，裝設能保護高壓、中壓及公共繞組全部而不受空投變壓器的影響、且變壓器內部接地故障時且有很高動作靈敏度的零序差動保護是適宜的。
3 零序過電流保護應帶方向
由於自耦變壓器高壓側與中壓側有電的聯絡，又有共同的接地中性點，因此，當高壓側系統或中壓側系統發生接地故障時，零序電流將由乙個系統流向另乙個系統。因此，為確保零序電流保護的選擇性，該保護應設定有方向。
二保護設計及整定時注意事項
1 計算及分析的結論
（1）自耦變壓器高壓側接地故障
三卷自耦變壓器接線的示意圖如圖9-15所示。高壓側單相接地故障時的零序等值網路如圖9-16所示。
圖9-15 自耦變壓器接線示意圖
圖9-16 變壓器高壓側接地故障時的零序等值迴路
在圖9-15中：——變壓器高壓側零序電抗；
變壓器中壓側零序電抗；
變壓器公共及低壓側等值零序電抗；
變壓器中壓側網路的等值零序電抗；
接地故障點的零序電壓；
折算到中壓側的變壓器各側的零序電流。
由圖9-16可得
由於（－自耦變壓器高壓側的零序電流），故
則流過變壓器中性點的電流
9-9)
（2）自耦變壓器中壓側接地故障
自耦變壓器中壓側接地故障時的零序等值網路，如圖9-17所示。
圖9-17 變壓器中壓側接地故障時的零序等值網路
在圖9-17中：——變壓器高壓側網路中零序等值電抗；
其他符號的物理意義同圖9-16。
根據圖9-17可得
高壓側零序電流：
流過變壓器中性點的電流
9-10)
（3）討論
由式9-9和式9-10可以看出：
當等於時，變壓器高壓側接地短路時流經變壓器中性點的零序電流等於零；
當大於時，變壓器高壓側短路時流經變壓器中性點的電流方向與高壓側零序電流（）方向相同；
當小於時，變壓器高壓側短路時流經變壓器中性點的電流與高壓側零序電流（）方向相反；
總之：變壓器高壓側或中壓側接地故障時，流經變壓器中性點零序電流的大小和方向與故障位置有關，與系統的執行方式及引數有關。在某種工況下變壓器高壓側接地故障，該電流可能等於零。
另外，當變壓器的高壓側或中壓側的網路中發生接地故障時，由於兩側的零序電流不相等，在對零序電流無濾去作用的變壓器縱聯差動保護中將產生很大的差流，該差流實際上等於流經自耦變壓器公共繞組中的零序電流。
2 設計自耦變壓器保護應注意的問題
（1）零序電流及零序電流方向保護的設計
當變壓器高壓側或中壓側發生接地故障時，由於流經變壓器中性點零序電流的大小和方向受接地點位置及系統執行方式的影響很大（有時該電流等於零），因此，在設計零序電流及零序電流方向保護時，不應取中性點ta二次電流構成零序電流保護或零序電流方向保護。
構成零序電流保護或零序方向電流保護的零序電流，可由變壓器高壓側或中壓側輸出端ta二次三相電流自產，也可以取該ta二次零線上的電流。
（2）自耦變差接保護的設計
有些變電站，自耦變壓器的低壓側無出線，。因此，該側沒有設計安裝差動ta。自耦變的差動保護裝置只差接在中壓側和高壓側的ta二次。
當變壓器高壓側系統或中壓側系統中發生接地短路時，由於兩側的零序電流不相等，將在差動迴路中產生較大的差流。此時，為消除差動迴路中的零序電流，高壓側與中壓側的差動ta均應接成三角形。但當差動ta接成y/y時，則在兩側流入各相差動保護中的電流應分別為兩相電流相減後的電流（由軟體處理）。
（3）不需設定間隙保護
正常執行時，由於變壓器的中性點是接地的，故不需設計用於保護變壓器中性點的間隙保護。
3 零序方向保護動作方向的整定
（1）變壓器低壓側接有大電源（通常為發電機）時
當自耦變壓器低壓側接大型發電機時，其高壓側及中壓側零序方向過流保護的動作方向，應分別指向母線，而作為母線及出線接地故障的後備保護。這是因為，發電機的後備保護對變壓器的內部故障有足夠的靈敏度。
（2）低壓無電源而主電源在高壓側時
目前，我國的超高壓大型變電站，其主電源大都在高壓側，低壓側及中壓側一般無電源，或接有容量很小的地方電站。此時，當變壓器高壓側線路上發生接地故障時，流經變壓器的電流為很小的零序電流；而當變壓器內部或中壓側發生接地故障時，故障電流很大。此時，如不迅速切，將損壞變壓器。
為有效保護變壓器，高壓側零序電流方向保護的動作方向應指向變壓器，作為變壓器內部接地及中壓側接地故障的後備保護。
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