变压器出现零序电流跳闸，本质是系统中出现了三相电流不平衡或接地故障，导致零序电流超过保护整定值。这类故障多与接地方式、负载不平衡、绕组故障相关，以下是故障原因分析、排查步骤、处理方法及预防措施。
一、 零序电流保护的核心原理
变压器零序电流保护分为 零序过流保护 和 零序电流方向保护，主要针对两类故障：
中性点直接接地系统：接地故障（如单相接地）会产生大零序电流，触发保护跳闸。
中性点不接地 / 经消弧线圈接地系统：三相负载严重不平衡、绕组匝间短路、铁芯零序磁通异常，也会产生零序电流。
零序电流的计算：I0=31(IA+IB+IC)三相平衡时 I0=0；三相不平衡或接地时 I0>0，达到整定值即跳闸。
二、 零序电流跳闸的常见原因
1. 外部接地故障（最常见）
单相接地故障：变压器低压侧线路、电缆、用电设备发生单相接地（如线缆破皮碰地、电机外壳接地）。
特点：跳闸速度快（零序过流保护通常为速断或限时速断），故障相电压降低，非故障相电压升高。
典型场景：户外电缆被外力破坏、车间设备绝缘损坏接地。
2. 三相负载严重不平衡
原理：三相电流幅值差异过大（如某一相空载，另外两相满负荷），会产生零序电流。
判定标准：负载不平衡度超过 15% 时，易触发零序保护（尤其是低压配电变压器）。
典型场景：单相负载（照明、插座）集中在某一相，未均匀分配。
3. 变压器内部故障
绕组匝间短路 / 层间短路：短路点与中性点形成回路，产生零序电流，常伴随油温升高、瓦斯保护动作。
铁芯接地故障：铁芯多点接地，导致零序磁通环流，间接引发零序电流异常。
中性点接线不良：中性点接地电阻过大或接触不良，接地故障时零序电流无法正常泄放，保护误动。
4. 保护装置误动
整定参数不合理：零序过流保护的动作电流、动作时间设置过小，正常负载波动即触发跳闸。
CT（电流互感器）异常：零序 CT 饱和、二次回路开路或接线错误，导致测量值失真。
谐波干扰：非线性负载（变频器、整流器）产生的三次谐波会叠加为零序电流，引发保护误动。
三、 故障排查步骤（从易到难）
初步判断：区分故障类型
若某一相电流骤增、电压骤降 → 大概率是单相接地故障；
若三相电流差异大，电压基本正常 → 大概率是负载不平衡。
记录跳闸时的保护动作信息：是 “零序过流 I 段” 还是 “II 段” 动作，动作电流、时间是多少。
查看三相电流、电压数据：
检查外部线路与负载
合某一路出线即跳闸 → 该线路存在接地故障，需排查电缆、终端设备；
所有出线分开合闸均不跳闸，合总开关跳闸 → 负载不平衡或零序 CT 异常。
断开变压器低压侧所有出线开关，逐一合闸试送：
测量低压侧各相负载电流，计算不平衡度，重新分配单相负载。
检查变压器本体
外观检查：有无漏油、异味、异响，中性点接地端子是否松动、发热。
绝缘测试：用摇表测量高低压绕组对地绝缘、相间绝缘，判断是否存在绕组接地或短路。
油样分析 / 瓦斯继电器检查：若伴随瓦斯保护动作，需取油样检测，判断是否有内部故障。
检查保护装置与 CT 回路
核对零序保护整定值：是否与变压器容量、接地方式匹配（如中性点直接接地系统，零序速断定值通常为额定电流的 1.5~2 倍）。
检查零序 CT：二次回路是否开路，接线是否正确（零序 CT 需套住三相电缆），是否存在饱和现象。
测试保护装置：模拟零序电流输入，验证保护动作是否准确。
四、 故障处理方法
| 故障原因 | 处理措施 |
|---|---|
| 低压线路单相接地 | 排查故障线路，修复破皮、短路点；更换损坏电缆 / 设备 |
| 三相负载不平衡 | 重新分配单相负载，使三相电流不平衡度控制在 15% 以内 |
| 变压器绕组接地 / 短路 | 停运检修，吊罩检查绕组，修复故障点或更换变压器 |
| 中性点接线不良 | 紧固中性点接地螺栓，更换损坏的接地导体，确保接地电阻符合要求 |
| 保护定值不合理 | 重新核算整定值，增大动作电流或延长动作时间（需符合规程） |
| CT 异常 / 接线错误 | 更换饱和 CT，修复二次回路开路点，校正零序 CT 接线 |
| 谐波干扰 | 加装无源 / 有源滤波器，抑制三次谐波；优化非线性负载接入方式 |
五、 预防措施
定期测量三相负载电流，及时调整不平衡负载。
定期检查中性点接地装置，确保接地可靠，接地电阻达标。
定期校验零序电流保护装置和 CT，保证测量精度。
对非线性负载集中的场合，加装谐波治理设备。
针对重要变压器，可加装零序电流方向保护，避免外部故障导致误动。
