電網(wǎng)的零序電流保護設(shè)計

1、電網(wǎng)的零序電流保護設(shè)計目錄0 緒 論40.1 本課題研究背景及意義 40.2 繼電保護的發(fā)展概況 1 . 40.3 論文的主要工作 51 原始資料分析 6.2 系統(tǒng)各元件參數(shù)計算及各序網(wǎng)絡(luò)圖的繪制 7.2.1 元件參數(shù)標(biāo)么值計算 82.2 正（負）零序網(wǎng)絡(luò)圖的繪制 93 線路短路電流計算 124 中性點直接接地系統(tǒng)的零序保護整定計算 234.1 零序保護的概念與構(gòu)成特點 234.2 零序電流保護的整定原則 244.3 對零序電流保護的評價 294.4 220KV 電網(wǎng)零序保護的整定計算 . 305 結(jié) 論 46致謝錯. 誤！未定義書簽。參 考 文 獻 47附錄 48摘要電力系統(tǒng)繼電保護是保證電

2、力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、 限制電力系統(tǒng)大面積停電 事故最基本和最有效的技術(shù)手段。 零序電流保護廣泛地作為電力系統(tǒng)接地短路的 保護，根據(jù)接地短路時零序電流的出現(xiàn)和大小作為故障特征量， 變壓器接地方式、 非全相運行、 單相自動重合閘等因素對零序電流保護的運行產(chǎn)生重要的影響， 必 要時需要采取相應(yīng)閉鎖裝置 。本設(shè)計根據(jù)繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用， 介紹了 220kV 電網(wǎng)繼電保護 的零序電流保護的整定設(shè)計。設(shè)計過程如下，首先 對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進行計算，繪制出各序序網(wǎng)圖， 然后選擇合理的運行方式， 計算各母線發(fā)生各種金屬性短路故障時通過線路保護 裝置的短路電流， 根據(jù)所得數(shù)據(jù)及所選的運行方式選擇最

3、佳的配合保護 ，并對各 保護進行分析和整定計算，確定零序電流保護的整定值以及三相重合閘裝置選 型。關(guān)鍵詞 ：閉鎖裝置；零序電流保護；三相重合閘AbstractPower system protection is to ensure the security and stability of the power system operation，restrictions on a large scale power blackouts most basic and most effective technological meansZero-sequence current protection

4、 as a broad grounding power system short-circuit protection According to a short ground zero sequence current size of the emergence and features as fau，lt transformer earthing phase operation Single-phase automatic reclosing of factors such as zero-sequence current protection of the operation have a

5、 major impa，ct need to take the necessary corresponding deviceAccording to the design of protective relaying equipment in the power system， the application Details on the 220 kV high voltage power grid relay the zero-sequence current protection of the entire set designDesign process are as follow，sf

6、irst on the power system network parameter，s to map out the sequence sequence network map then choose a reasonable mode of operation，Calculation of the bus occurred metallic short-circuit fault circuit protection device by the short circuit current According to the data collected and choice of the m

7、ode of operation with the best choice of protection and the protection of analysis and tuning， identify zero-sequence current protectionof the setting value and three-phase reclosing devices SelectionKey words：Locking devices；Zero-sequence protection；Three-phasematic reclosing0 緒論0.1 本課題研究背景及意義 在中性點

8、直接接地的電網(wǎng)中，接地故障占故障總次數(shù)的絕大多數(shù)，一般在 90%以上。線路的電壓等級愈高，所占的百分比愈大。母線故障、變壓器差動保 護范圍內(nèi)高壓配電裝置故障的情況也類似，一般也約占 70%80%。明顯可見，接 地保護是高壓電網(wǎng)中最重要的一種保護 4 。該電網(wǎng)為中性點直接接地電網(wǎng)， 對于系統(tǒng)中發(fā)生的接地故障， 必須配置相應(yīng) 的保護裝置。 一般裝設(shè)多段式零序電流方向保護， 根據(jù)重合閘方式的不同， 零序 電流方向保護可采用三段式或四段式， 根據(jù)非全相運行時， 線路零序電流大小的 不同，零序電流保護可能有兩個一段或兩個二段。 對重要線路， 零序電流保護的 第二段在動作時限和靈敏系數(shù)上均應(yīng)滿足一定要求。

9、 當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時， 運 行方式變化又很大時， 零序保護的靈敏度可能變壞， 應(yīng)考慮選擇接地保護， 以改 善接地保護性能，但是為了保護經(jīng)高阻抗接地故障時相鄰線路有較多的后備保護 作用，同時也為選擇性的配合， 在裝設(shè)接地保護的線路仍設(shè)有多段式零序電流方 向保護。因此合理配置與正確使用零序保護裝置，是保障電網(wǎng)安全運行地重要條件。 從電網(wǎng)安全運行地角度出發(fā)，電網(wǎng)對継電保護裝置提出了嚴格地“四性”要求， 即選擇性、速動性、靈敏性、可靠性；因此，電網(wǎng)中継電保護定值的整定計算工 作，一直是継電保護人員地一項重要工作， 它直接關(guān)系到電網(wǎng)運行的安全， 做好 這項工作是電網(wǎng)安全運行地必要條件。本設(shè)計中，我通過

10、零序電流保護和自動裝置的設(shè)計配置原則， 綜合運用所學(xué) 專業(yè)知識，對電網(wǎng)的零序電流保護科學(xué)地進行整定。0.2 繼電保護的發(fā)展概況 1繼電保護技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展起來的。 電力系統(tǒng)中的短路是不 可避免的。 短路必然伴隨著電流的增大， 因而為了保護發(fā)電機免受短路電流的破 壞，首先出現(xiàn)了反應(yīng)電流超過一預(yù)定值的過電流保護。19 世紀 90年代出現(xiàn)了裝于斷路器上并直接作用與斷路器的一次式 （直接反 應(yīng)于一次短路電流）的電磁型過電流繼電器。 1901 年出現(xiàn)了感應(yīng)型過電流繼電 器。 1908 年提出了比較被保護元件兩端電流的電流差動保護原理，導(dǎo)致了距離 保護裝置的出現(xiàn)，并在 20 世紀 50年代完

11、善了行波保護裝置和發(fā)展了半導(dǎo)體晶體 管式繼電保護裝置。 在 80年代后期， 標(biāo)志著靜態(tài)繼電保護從第一代 （晶體管式） 向第二代（集成電路式）的過渡。 90 年代向微機保護過渡。目前，微機保護裝 置已取代集成電路式繼電保護裝置，成為靜態(tài)繼電保護裝置的主要形式。隨著新的零序電流互感器系列的靈敏性不斷地完善， 用于電力系統(tǒng)產(chǎn)生零序 接地電流時， 與繼電保護裝置或信號裝置配合使用， 使裝置元件動作， 實現(xiàn)保護 或監(jiān)控的實用性更強。一些新研究成果如 LZH-LJK/LXK 系列零序電流互感器適 用于電纜線路，采用 ABS 工程塑料外殼，樹脂澆注成全密封，絕緣性能好，外 型美觀，具有靈敏度高，線性度好，運

12、行可靠，安裝方便，可根據(jù)系統(tǒng)的運行方 式（中性點不接地、電阻接地、消弧線圈接地）選用相適應(yīng)的零序電流互感器已 不斷誕生 6 。繼電保護是電力學(xué)科中最活躍的分支， 在 20 世紀 50 至 90 年代的 40 年時間 走過了機電式、整流式、晶體管式、集成電路式和微機式五個發(fā)展階段。電力系 統(tǒng)的快速發(fā)展為繼電保護技術(shù)提出艱巨的任務(wù)， 電子技術(shù)、計算機技術(shù)、 通信技 術(shù)又為繼電保護技術(shù)的發(fā)展不斷注入新的活力， 因此可以預(yù)計， 繼電保護學(xué)科必 將不斷發(fā)展，達到更高的理論和技術(shù)高度。0.3 論文的主要工作在本論文的設(shè)計初期，通過閱讀大量的文獻，提高對繼電保護理論的理解。由于仿真的需要，也要學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)綜

13、合分析軟件 PSASP勺操作。然后對原始材 料進行分析， 計算系統(tǒng)中各元件的參數(shù)， 繪制出各序的網(wǎng)絡(luò)圖， 并在仿真軟件里 建系統(tǒng)進行仿真驗算， 再對系統(tǒng)的運行進行暫態(tài)分析和潮流。 在設(shè)計中期， 主要 是對零序電流保護的整定。 首先，整理繼電保護中的大短路電流接地系統(tǒng)中的零 序電流保護的整定原則， 然后再去提取所要用到的零序電流的數(shù)據(jù)。 其次，根據(jù) 接地短路時變壓器接地方式、 非全相運行、 三相自動重合閘的影響， 整定出一套 動作快、靈敏度高、選擇性強的零序電流保護。在設(shè)計的后期，有兩個任務(wù)：一 是按照格式寫論文，二是按照要求修改論文。1 原始資料分析1.1 系統(tǒng)接線圖及參數(shù)：mk58152j0

14、21VKKOOI -_e slooo 一一 S8SUCTDOO 一一 sscITCOO -swcoAnvMb2 2 /wAnvM82%=II. .IU UVKJ1 -euVK5I -e附圖1220KV 系統(tǒng)圖2系統(tǒng)各元件參數(shù)計算及各序網(wǎng)絡(luò)圖的繪制2.1元件參數(shù)標(biāo)么值計算取基準(zhǔn)容量Sb -60MWA,基準(zhǔn)電壓為平均額定電壓 V二V，根據(jù)附圖1、附表1和附表2的數(shù)據(jù)計算各元件的各序電抗標(biāo)幺值。發(fā)電機的參數(shù)1、W廠水輪發(fā)電機(1) 2 30MVA 機組60X1 =0.250.530(2) 295.29MVA 機組X2 =0.362 60 = 0.7253060X1 =0.350.089235.92、

15、R廠水輪發(fā)電機X2 =0.508 -600.129235.93、S系統(tǒng)空 60： = 0.36577.5112X2 =0.435 13旦 卑=0.52977.511260X1 =0.5 -47560 X1 =0.5 -3004、N系統(tǒng)二 0.063= 0.1X2X260 = 0.61 -47660 = 0.61 -300=0.077= 0.12260 X1 =0.5 -42860X1 =0.5 -2402.1.2線路的參數(shù)-0.07-0.125X2 =0.61 -60 -0.08542860X2 =0.610.1532401、60km線路X1 =X2 =0.41 60 -60? 2202= 0

16、.03X0=3 0.41 60 -60? = 0.0922022、230線路X1 =X2 = 0.41 230 -2302202= 0.117X。=3 0.41 2 3 0 -20=0.3522 203、250線路X1 =X2 = 0.41 250 -250220-0.127X。=3 0.41 60 笙=0.092204、185km 線路180X, =X2 =0.41 1800.09422025、30km線路Xo=3 0.41282Xj =X2 =0.41 30 芝=0.015220X。=3 0.41 303022 0= 0.04 66、170km 線路Xj =X2

17、=0.41 170=0.0862202X。=3 0.41 1 7 01 7 022 00.2 5 92.1.3變壓器的參數(shù)1、W廠(1) 60MVA變壓器(2) 240MVA變壓器(3) 20MVA變壓器Xt= 0.12 60 =0.1260XT =0.12 -60 -0.0324060Xt = 0.1050.315202、R廠Xt= 0.12 60 =0.08903、系統(tǒng)S、N（1）各側(cè)短路電壓百分比：（1-高壓側(cè)2-中壓側(cè)3-低壓側(cè)）1u1(17 10.5-6)=10.751U2(17 610.5) = 6.251U3(6 10.5-17) = -0.252則各側(cè)電抗X1 =0.10756

18、0 =0.05412060X 2 =0.06250.03112060120X =0.002502.2正（負）零序網(wǎng)絡(luò)圖的繪制正序、負序、零序等值阻抗根據(jù)2.1系統(tǒng)各元件參數(shù)歸算結(jié)果和變壓器中性點接地情況，我們可以畫出該系統(tǒng)的正序、負序和零序等值阻抗圖，分別如圖2-1（a）、圖2-2（a）和圖2-3所示。各元件參數(shù)結(jié)果（標(biāo)幺值）一并標(biāo)示在圖中，同時對等值阻抗分別進行簡 化（簡化過程略），簡化結(jié)果如圖2-1 （b）、圖2-2 （b）和圖2-3所示。0.0310.0310.08 0.08 0.08 丁 0.08丨丁0.0860.094-1一J I I 尋 0.365；： 0.365 0.365 0.

19、365(0.1)0.063OWV0.0310.054A/W0.0310.0540.0540.054J ES0.0310.0540.015AAA0.1270.1170.030.030.089VW0W(a)NW(b)圖2-1 正序等值網(wǎng)絡(luò)圖（a）等值標(biāo)么阻抗圖，（b）簡化圖I I0.3650.3650.365 0.3650.080.08二0.08 0.08(0.153)0.0850.031N0.0310.0540.054E0.094W LAA11C0.0150.0540.127A A 時V D(0.122)0.077-AA/V-W0.0310.054AAAVW0.0310.0540.030.129

20、Z4v-V-/1O0_0.1170.030.72512 . IA/V1of0.7250.315 FANW(b)圖2-2負序等值網(wǎng)絡(luò)圖(a)等值標(biāo)么阻抗圖，(b)簡化圖圖2-3 零序等值網(wǎng)絡(luò)圖3線路短路電流計算3.1運行方式的確定原則各線路保護的運行方式按下列原則確定：1、對單側(cè)電源的輻射形線路 AB,保護的最大運行方式由以下兩條件決定：（1）電源在以下運行情況下運行： W、R水電廠所有機組、變壓器均投入， S、N等值系統(tǒng)按最大容量發(fā)電，變壓器均投入。（2）系統(tǒng)所有線路和選定的接地中性點均投入。2、對單側(cè)電源的輻射形線路 AB,保護的最小運行方式是：（1）電源在以下運行方式情況下運行： W廠停2

21、 30MVA機組，R廠停77.5 機組一臺，S系統(tǒng)發(fā)電容量為300MVA,N系統(tǒng)發(fā)電容量為240MVA。（2）雙回線路BC單回線運行。3、對雙側(cè)電源和多側(cè)電源的環(huán)形網(wǎng)路中的線路，保護的最大運行方式是：（1）電源在以下運行情況下運行： W、R水電廠所有機組、變壓器均投入， S、N等值系統(tǒng)按最大容量發(fā)電，變壓器均投入。環(huán)網(wǎng)開環(huán)，開環(huán)點在線路相鄰 的下一級線路上。4、對雙側(cè)電源和多側(cè)電源的環(huán)形網(wǎng)路中的線路，保護的最小運行方式是：（1）電源在以下運行情況下運行； W廠停2 30MVA機組，R廠停77.5MVA 機組一臺，S系統(tǒng)發(fā)電容量為300MVA,N系統(tǒng)發(fā)電容量為240MVA。（2）線路閉環(huán)運行，停

22、運該線路背后可能的機組和線路。3.2短路計算方式的制定1、各級電壓可采用計算電壓值或平均電壓值，而不考慮變壓器電壓分接頭 實際位置的變動。2、發(fā)電機及調(diào)相機的正序阻抗課采用t=0時的瞬態(tài)值。3、不計線路電容和負荷電流的影響。4、發(fā)電機電動勢標(biāo)么值可以假定等于 1，且兩側(cè)發(fā)電機電動勢相位一致， 只有在計算線路非全相運行電流和全相震蕩電流時， 才考慮相線路兩側(cè)發(fā)電機綜 合電動勢間有一定的相角差。5、不考慮短路電流的衰減，不計短路暫態(tài)電流中的非周期分量，但具體整定時應(yīng)考慮其影響。6不計故障點的相間電阻和接地電阻3 o7、忽略發(fā)電機、變壓器、架空線路、電纜線路等阻抗參數(shù)的電阻部分，并 假設(shè)旋轉(zhuǎn)電機的負

23、序電抗等于正序電抗。3.3短路電流計算舉例根據(jù)上述運行方式的確定原則，我們可以計算各線路、各工況下的短路電流。 在計算短路電流時，由于工作量非常大，且各條線路的計算方法相同。因此，我 僅選取了其中一條線路進行短路電流計算并列出計算過程，求取250km線路的短路電流計算結(jié)果列于表3-2中。最小運行方式下，W廠停2 30MVA機組，R廠停77.5MVA機組一臺，S 系統(tǒng)發(fā)電容量為300MVA,N系統(tǒng)發(fā)電容量為240MVA;表3-1發(fā)電機及等值系統(tǒng)的參數(shù)名稱每臺機額定容量（MVA額定電壓Ue（KV）額定功率因素 COS 0正序電抗%負序電抗%WT235.29235.29150.850.350.508

24、2匯30110.830.250.362R廠232.54 沃 77.513.80.840.30.435S系統(tǒng)3001150.50.61N系統(tǒng)2401150.50.61B母線故障時，計算經(jīng)250km線路流過C端的短路電流，系統(tǒng)正（負）零序網(wǎng) 及零序網(wǎng)絡(luò)的制定如下：1、系統(tǒng)正序等值圖變換如下:REB0.09S0.055圖3-1系統(tǒng)正序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡2、系統(tǒng)負序等值圖變換如下:0.110.00720.1270.1590.1170.0610.115WX/0.0660.07圖3-2系統(tǒng)負序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡3、系統(tǒng)零序等值圖變換如下:CBlh圖3-3系統(tǒng)零序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡4、B母線故障時，圖示來表示）計算線路

25、BC的短路電流結(jié)果如下：（注：各化簡過程用（1）三相短路：1Ie1 7. 0360. 05871）正序短路電流：.17.036 0.1191E8.6270.119 0.1161 BC41374.1370.117 0.127流過250kmBC線路，通過C側(cè)的短路電流化成有名值I d .14.137 60 =0.670(KA) .3 220（2）兩相短路:1）正序短路電流：IE-7*77 0.1 1.970. 1190. 1 1 6,3.93P117門1 bc(1)1.880.117 0.127Ie0.0587 0.07 一 了.77化成有名值d = 0.6460.352 0.382：8“ 60

26、=0.306( KA)J3x2202）負序短路電流:IeI BC(2)化成有名值I d.2彳588 6502(KA).3 220（3）單相短路Ie-0.0587 0.07 0.02 一 6.7251）正序短路電流:7.77 0.1597.4830.159 0.1277.483 0.1173.5880.127 0.117IeBC.化成有名值I d.11.633 600.253(KA).3 2202）負序短路電流:6.725 0.1193.4050.119 0.1163.405 0.117門1.6330.127 0.117IeI BC化成有名值6.725 0.1593.7390.159 0.127

27、3.739 0.1171.7930.127 0.117I d.2J793 60 “.279( KA) 3 2203）零序短路電流:.6.725 0.0226I e0.6740.0226 0.203化成有名值I d.0（4）兩相短路接地Ie=13 460.0587 0.07 0.021）正序短路電流:0323 60 .0.064( KA),3 220IeBC (1)化成有名值I d.1嚴 60“505(KA) .3 2202）負序短路電流:13.46 0.1196.8160.119 0.1166.816 0.1173.2680.127 0.117IeI BC(2)化成有名值I d.23.588

28、600.153( KA).3 2203）零序短路電流:13.46 0.1597.4830.159 0.1277.483 0.1173.5880.127 0.117IeI BC (0)13.46 0.02261.3480.0226 0.2031.348 0.352 門門“化成有名值I d.0二 0.646 60 二 0.092( ka)3 220在C母線故障時，計算經(jīng)250KM線路流過B端的短路電流5、系統(tǒng)正序等值圖變換如下：Y二 0.148t-0.1280.090.00720.1170.1270.04140.0072VW0.127TA0.128s/VA0.0550.00660.1170.061

29、0.1670.1190.1190.1190.042圖3-4系統(tǒng)正序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡6、系統(tǒng)負序等值圖變換如下:圖3-5系統(tǒng)負序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡7、系統(tǒng)零序等值圖變換如下:B0.0510.3820.02260.0270.0220.1830.352S.lb8、C母線故障時,圖示來表示）（1）三相短路:1）正序短路電流0.02-II-B0.018圖3-6計算線路IeIe 二系統(tǒng)零序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡0.02261BC的短路電流結(jié)果如下：（注：各化簡過程用123.81 0.04223.81 0.055 5.5730.055 0.18流過250kmB（線路，通過C側(cè)的短路電流1 BC泄鳴2.6720.117 0

30、.127化成有名值1 d.12.672 600.419(KA).3 220（2）兩相短路:Ie0.042 0.05110.7531）正序短路電流:Ie咤遊= 2.5170.055 0.18_2.5172117I bc 1.207()0.117 0.127化成有名值1.207 漢 60Id.10.191(KA)后2202）負序短路電流：10.753 0.066 ceIE2.4810.066 0.22_2.481 匯 0.117 1 BC (2)1.19()0.127 0.117化成有名值1.19x60Id.20.186( KA)如220（3）單相短路1IE9.010.042 0.051 0.01

31、81）正序短路電流：9.01 0.055IE2.1090.235,2.1099117IBC (1)1.011()0.127 0.117化成有名值1.01仆60ld.1 -0.159(KA).3 2202）負序短路電流：,9.01 0.066IE2.0790.286,2.070.117 egIBC 0.9970.127 0.117化成有名值0.9970Id- 0.155(KA).3 2203）零序短路電流：9.01 0.02IE0.7990.2256化成有名值（4）兩相短路接地1）正序短路電流:1 BC (0)1 d.00.799 0.1170.2440.383 60.3 220=0.383=

32、0.059( KA)10.042 0.051/0.01814.08218082 .55 = 4.2320.2351 BC (1)4.232 0.1170.127 0.117=2.029化成有名值2.029X60317(旳2）負序短路電流:Ie18.082 0.0660.286= 4.1731 BC4.173 0.1170.127 0.117= 2.0化成有名值d.22.0 600.083(KA).3 2203）零序短路電流:Ie18.082 0.020.2256二 1.603I BC (0)1.603 0.1170.244二 0.769化成有名值I d.00.769 60、3 220-0.08

33、6(KA)表3-2 在系統(tǒng)最小運行方式下BC線路的短路計算結(jié)果線路BC（ 250km）的短路電流計算結(jié)果運行方式短路類型C母線故障，流過B側(cè)B母線故障，流過 C側(cè)保護的電流（KA）保護的電流（KA）I d.1I d.231 d.0I d.1I d.23I d.0最小運行方式d0.4190.670d(2)0.1910.1860.3060.337d0.1590.1550.4770.2530.2790.192d(1,1)0.3170.0830.2580.5050.1530.276基于時間緊迫，我只驗算了 BC這段線路的短路電流數(shù)據(jù)，其他線路由本小 組的其他同學(xué)驗算。4中性點直接接地系統(tǒng)的零序保護整定

34、計算4.1零序保護的概念與構(gòu)成特點零序電流保護概念接地短路時必有零序電流，而在正常負荷狀態(tài)下，零序電流沒有或很小，因 此利用零序電流來構(gòu)成接地短路的保護就具有顯著的優(yōu)點。電流增大是電網(wǎng)發(fā)生短路故障所呈現(xiàn)出的最主要特點，因此可以通過檢測流過保護安裝處的零序電流 幅值，來判定故障狀態(tài)。這種反應(yīng)零序電流增大而動作的保護稱為零序電流保護70接地短路時零序分量的特點在電力系統(tǒng)中發(fā)生接地短路時，可利用對稱分量的方法將電流和電壓分解為 正序、負序和零序分量，并利用復(fù)合序網(wǎng)來表示它們之間的關(guān)系。零序電流可以看成是在故障點出現(xiàn)一個零序電壓而產(chǎn)生的， 它必須經(jīng)過變壓器接地的中性點構(gòu) 成回路。對零序電流的方向，仍然

35、采用母線流向故障點為正，而對零序電壓的方 向，是線路高于大地的電壓為正。零序電流分量的參數(shù)具有如下特點：由于零序電流是由零序電壓產(chǎn)生的，由 故障點經(jīng)由線路流向大地。當(dāng)忽略回路的電阻時，按照規(guī)定的正方向畫出的零序電流，可見，流過故障點兩側(cè)線路保護的零序電流I和U段將超前零序電壓900 ;而當(dāng)計及回路電阻時，例如取零序阻抗角為o= 80，則相量圖如圖4-1 ( b)所示，零序電流I和U段將超前零序電壓1000一1 0100；0.-I 0*- I 0I 0(e)圖 4-1一(a)忽略電阻時的相量圖；(b)計及電阻時的向量圖( 設(shè)k0 =80)零序電流的分布，主要決定于送電線路的零序阻抗和中性點接地變

36、壓器的零 序阻抗，而與電源的數(shù)目和位置無關(guān)，當(dāng)變壓器的中性點不接地時，貝U1： = 0用零序電流和零序電壓的幅值以及它們的相位關(guān)系即可實現(xiàn)接地短路的零序電 流和方向保護。4.2零序電流保護的整定原則零序電流保護和相間電流保護一樣，廣泛采用階段式，一般是三段。零序I段為瞬時動作的零序電流速斷，只保護線路的一部分；零序u段為零序電流限 時速斷，可保護線路全長，并與相鄰線路保護相配合，動作一般帶 0.5秒延時； 零序川段為零序過電流保護，作為本線路及相鄰線路的后備保護。1、零序電流I段保護在發(fā)生單相或兩相接地短路時，也可以求出零序電流隨線路長度I變化的關(guān)系曲線，然后相似于相間短路電流保護的原則， 進

37、行保護的整定計算。零序 電流速斷保護的整定原則如下：(1) 躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時出現(xiàn)的最大零序電流3 I o.max，引入可靠系數(shù)K；ei (般取為1.21.3 )，即I act二 Krel 3I(4.1)(2) 躲開斷路器三相觸頭不同期合閘時所出現(xiàn)的最大零序電流3 I o.max，引入可靠系數(shù)Krel，即為1 act二 Krel 3IO.max(4.2)(3) 按躲開非全相運行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時所出現(xiàn)的最大零序電流整為此可以設(shè)置兩個零序電流I段保護，一個是按條件(1)和(2)整定(由于其定值較小，保護范圍較大，因此，稱為靈敏I段 )，它的主要任務(wù)是對全相運行狀態(tài)下的接地故

38、障起作用，具有較大的保護范圍，而當(dāng)單相重合閘起動時，則將 其自動閉鎖，需待恢復(fù)全相運行時才能重新投入；另一個是按條件(3)整定(由 于其定值較大，因此稱為不靈敏I段)，裝設(shè)它的主要目的是為了在單相重合閘 過程中，其它兩相又發(fā)生接地故障時，用以彌補失去靈敏I段的缺陷，盡快地將 故障切除，當(dāng)然，不靈敏I段也能反應(yīng)全相運行狀態(tài)下的接地故障，只是其保護范圍較靈敏I段小。(4) 特殊情況的整定線路末端變壓器低壓側(cè)有電源的情況，零序保護I段一般可按不伸出變壓器 范圍整定。我的。如末端的變壓器為兩臺及以上時， 是否仍按上述原則整定可視 具體情況比較優(yōu)缺點后再決定。端變壓器中性點不接地運行，只按躲開變壓器低壓

39、側(cè)母線相間短路的最大不 平衡電流整定，即actKrelI (3)fzq I d .max(4.3)式中Kr e可靠系數(shù)，取1.3 ；Kbp不平衡系數(shù)，取0.1 ;Kfz非周期分量系數(shù)，取2;I d3max 變壓器低壓側(cè)三相短路最大短路電流。2零序電流U段保護零序電流U段保護整定是按躲過下段線路第I段保護范圍末端接地短路時， 通過本保護裝置的最大零序電流。同時還帶有高出一個t的時限，以保證動作的選擇性。(1) 按與相鄰下一級線路的零序電流保護I段配合整定，即actKrel K fzI act(4.4)式中 Krel可靠系數(shù)，取1.151.2 ；Kfz分支系數(shù)，按實際情況選取可能的最大值;la c

40、相鄰下一級線路的零序電流保護I段整定值。當(dāng)按此整定結(jié)果達 不到規(guī)定靈敏度數(shù)時，可改為與按與相鄰下一級線路的零序電流保護U段配合整 定。(2) 按躲開本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時流過的最大 零序電流整定，即1 act = K rel 31 o.max(4.5)(3) 當(dāng)本段保護整定時間等于或低于本線路相間保護某段的時間時，其整 定值還必須躲開該段相間保護范圍末端發(fā)生相間短路的最大不平衡電流，即act-K rel KbpK fzq 1d.max(4.6)引入零序電流的分支系數(shù)Kobra，則保護1的零序U段整定為1 act .1K2K 0bra1 act.2(4.7)當(dāng)變壓器T2切除

41、或中性點改為不接地運行時，則該支路即從零序等效網(wǎng)絡(luò)中 斷開，此時Kobra =1。(4) 靈敏性的校驗。為了能夠保護本線路的全長，限時電流速斷保護必須在 系統(tǒng)最小運行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時，具有足夠的反應(yīng)能力。這個能 力通常用靈敏系數(shù)Ksen來衡量。對反應(yīng)于數(shù)值上升而動作的過量保護裝置，靈敏 系數(shù)的含義是保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時故障參數(shù)的計算值保護裝置的動作參數(shù)式中故障參數(shù)的計算值，應(yīng)根據(jù)實際情況，合理地采用最不利于保護動作的系統(tǒng)運行方式和故障類型來選定。但不必考慮可能性很小的特殊情況。設(shè)此電流為I，代入上式中則靈敏系數(shù)為K1 sen1 act.1(4.8)為了保證在線路末端短路時，

42、保護裝置一定能夠動作，在考慮實際短路時存 在的過渡電阻以及測量誤差等的影響，對限時電流速斷保護要求Ksen_1.31.5。(5) 零序電流U段保護的靈敏系數(shù)，應(yīng)按照本線路末端接地短路時的最小 零序電流來檢驗，并滿足Ksen 1.5的要求。當(dāng)由于線路比較短或運行方式變化 比較大，靈敏度不滿足要求時，可考慮用下列方式解決：1) 使零序電流U段保護與下一條線路的零序電流U段保護配合，時限再抬 高一級，可以取為1s。2) 保留0.5s的零序電流U段保護，同時再增設(shè)一個與下一條線路的零序電 流U段保護配合的動作時限為1s的零序U段。這樣保護裝置中，就具有兩個定 值和時限均不相同的零序U段，一個定值較大，

43、能在正常運行方式和最大運行方 式下，以較短的延時切除本線路上所發(fā)生的接地故障；另一個具有較長的延時， 能保證在各種運行方式下線路末端接地短路時，保護裝置具有足夠的靈敏系數(shù)。3) 從電網(wǎng)接線的全局考慮，改用接地距離保護。3零序電流川段保護零序電流川段保護一般情況下是作為本線路和相鄰線路的后備保護，在中性點直接接地系統(tǒng)中的終端線路上，它也可以作為主保護使用。零序電流川段保護按如下原則整定：(1) 按躲開在下一條線路出口處相間短路時所出現(xiàn)的最大不平衡電流lib和axIII來整定，引入可靠系數(shù)Krel，即為HlHII act.P Krel I ub.max(4.9)(2) 與下一條線路零序川段相配合，

44、就是本保護零序川段的保護范圍，不能 超出相鄰線路上零序川段的保護范圍。當(dāng)兩個保護之間具有分支電路時(有中性點接地變壓器時)，起動電流整定為Ky| 嘉加1 act.2K0bra(4.10)III式中，Krel可靠系數(shù)，一般取為1.11.2K 0 bra 分支系數(shù)，即在相鄰的零序川段保護范圍末端發(fā)生接地短路時， 故障線路中零序電流與流過本保護裝置中零序電流之比。保護裝置的靈敏系數(shù)，當(dāng)作為本條線路近后備保護時，按本線路末端發(fā)生接 地故障時的最小零序電流來校驗， 要求心釦_ 2 ；當(dāng)作為相鄰元件的遠后備保護 時，按相鄰元件保護范圍末端發(fā)生接地故障時，流過本保護的最小零序電流（應(yīng)考慮圖3-2所示的分支電

45、路使電流減小的影響）來校驗，要求 Ksen-1.5 。（3）當(dāng)本段保護整定時間等于或低于本線路相間保護某段的時間時，其整定值還必須躲開該段相間保護范圍末端發(fā)生相間短路的最大不平衡電流，即act=KrelKbpKIfzq I d .max（4.11）按上述原則整定的零序過電流保護，其起動電流一般都很?。ㄔ诙蝹?cè)約 為23A）,因此，在本電壓級網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生接地短路時，它都可能起動，這時， 為了保證保護的選擇性，各零序過電流保護的動作時限也應(yīng)按圖 4-2所示的階梯 原則來選擇。圖4-2零序過電流保護的時限特性4、方向性零序電流保護在雙側(cè)或多側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)中，電源處變壓器的中性點一般至少有一臺要接地，由于

46、零序電流的實際流向是由故障點流向各個中性點接地的變壓器，因此在變壓器接地數(shù)目比較多的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，就需要考慮零序電流保護動作的方向性問 題。零序功率方向兀件接于零序電壓3U 0和零序電流31 o之上，反應(yīng)于零序功率 的方向而動作。當(dāng)保護范圍內(nèi)部故障時，按規(guī)定的電流、電壓正方向看，31：超前于3Uo為95 110 (對應(yīng)于保護安裝地點背后的零序阻抗角為85 70的情況)，此時零序功率方向元件應(yīng)正確動作，并工作在最靈敏的條件之下。所以零 序功率方向元件的最大靈敏角：；en - 45： -110。由于越靠近故障點的零序電壓越高，因此零序方向元件沒有電壓死區(qū)。作為 相鄰元件的后備保護，應(yīng)采用相鄰元件末端

47、短路時，在本保護安裝處的最小零序 電流、電壓或功率的二次側(cè)數(shù)值與功率方向元件的最小起動電流、電壓或起動功率之比來計算靈敏系數(shù)，并要求 Ksen_29 o4.3對零序電流保護的評價在中性點直接接地系統(tǒng)中，采用專門的零序電流保護，與利用三相星形接線 的電流保護來保護單相短路相比較，具有一系列優(yōu)點：(1) 相間短路的過電流保護是按躲開最大負荷電流整定，二次起動電流一般為57A;而零序過電流保護則按躲開不平衡電流整定，其值一般為23A。由于發(fā)生單相接地短路時，故障相的電流與零序電流3Io相等，零序過電流保護有較高的靈敏度。(2) 相間短路的電流速斷和限時電流速斷保護直接受系統(tǒng)運行方式變化的影響很大，而

48、零序電流保護受系統(tǒng)運行方式變化的影響要小得多。而且，由于線路零序阻抗遠較正序阻抗為大，Xo= (23.5 ) Xi,故線路始端與末端接地短路時， 零序電流變化顯著，曲線較陡，因此零序I段的保護范圍較大，也較穩(wěn)定，零序U段的靈敏系統(tǒng)也易于滿足要求。(3) 當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運行狀態(tài)時，如系統(tǒng)振蕩、短時過負荷等，三相是對稱的，相間短路的電流保護均受它們的影響而可能誤動作，需要采取必要的措施予以防止，而零序電流保護則不受它們的影響。(4) 在110kV及以上的高壓和超高壓系統(tǒng)中，單相接地故障約占全部故障的70% 90%而且其它的故障也往往是由單相接地發(fā)展起來的。零序電流保護的缺點是：（1）對于短

49、線路或運行方式變化很大的情況，零序電流保護往往不能滿足 系統(tǒng)運行所提出的要求。（2）零序電流保護受中性點接地數(shù)目和分布的影響。因此電力系統(tǒng)實際運 行時，因保證零序網(wǎng)路結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定。實際上，在中性點直接接地的電網(wǎng)中，由于零序電流保護簡單、經(jīng)濟、可靠, 因而獲得了廣泛的應(yīng)用5。4.4 220KV電網(wǎng)零序保護的整定計算系統(tǒng)接線示意圖與各線路的零序電流通過對系統(tǒng)的分析，得到系統(tǒng)的零序電網(wǎng)接線圖如圖4-3，另各母線在每種短路方式下分別故障時，通過系統(tǒng)各線路的短路電流計算得出表4-1。圖4-3系統(tǒng)接線示意簡圖表4-1各母線故障時流過電網(wǎng)的零序電流線路運行故障類型A母故障B母故障C母故障D母故障E母故障（

50、長度）方式(A)(A)(A)(A)(A)ABMaxd（ 1）5580000L60d( 1, 115230000Mind( 115150000d( 1, 115070000BCL230Maxd( 113882811034d( 1, 11351111071241Mind( 11356965828d( 1, 1134100941136BCL250Maxd( 11357574932d( 1, 1132102981137Mind( 11326459726d( 1,113192861034CDL185Maxd( 11499713326d( 1, 1141212916331Mind( 11487811221d( 1,