第二章__電網(wǎng)的電流保護-2

1、第四節(jié)第四節(jié) 中性點直接接地電網(wǎng)中接地短中性點直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護路的零序電流及方向保護 電力系統(tǒng)發(fā)生接地短路時，利用對稱分量法將電流和電壓分解成正序、負序和零序分量，短路計算的零序等效網(wǎng)如圖，零序電流看成在故障點出現(xiàn)一個零序電壓產(chǎn)生，經(jīng)變壓器接地的中性點構成回路。零序電流方向為母線流向故障點為正，零序電壓的方向為線路高于大地的電壓為正，如圖“”所示。第四節(jié)第四節(jié) 中性點直接接地電網(wǎng)中接地短中性點直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護路的零序電流及方向保護 故障點故障點的零序電壓的零序電壓最高最高，距故障點越遠處零序電壓越低。，距故障點越遠處零序電壓越低。 零序電流由

2、零序電流由 產(chǎn)生的，忽略回路電阻，產(chǎn)生的，忽略回路電阻， 和和 超前超前 ，計及回路電阻時計及回路電阻時, ,如取零序阻抗角為如取零序阻抗角為 ， 和和 將超將超前前 。 零序電流的分布零序電流的分布，決定于，決定于線路零序阻抗線路零序阻抗和和中性點接地變壓器中性點接地變壓器的零序阻抗的零序阻抗，與，與電源數(shù)目和位置無關電源數(shù)目和位置無關。如當變壓器的中性點不接。如當變壓器的中性點不接地時，則地時，則 =0=0。 對于發(fā)生故障的線路，兩端對于發(fā)生故障的線路，兩端零序功率的方向與正序功率的方向零序功率的方向與正序功率的方向相反相反，零序功率的方向實際上都是由線路流向母線的。，零序功率的方向實際上

3、都是由線路流向母線的。 從任一保護從任一保護( (例如保護例如保護1)1)安裝處的零序電壓和電流之間的關系安裝處的零序電壓和電流之間的關系看，由于看，由于A A母線上的零序電壓實際是從該點到零序網(wǎng)母線上的零序電壓實際是從該點到零序網(wǎng)絡中性點之絡中性點之間零序阻抗上的電壓降，表示為間零序阻抗上的電壓降，表示為0dU0I0I 900dU800d0I0I 0dU1000I 零序分量的特點零序分量的特點 式中式中 變壓器變壓器 的零序阻抗。的零序阻抗。 該處零序電流與零序電壓之間的該處零序電流與零序電壓之間的相位差相位差由阻抗角決定，由阻抗角決定，與被與被保護線路的零序阻抗及故障點的位置無關保護線路的

4、零序阻抗及故障點的位置無關。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)運行方式變化運行方式變化時，如果送電線路和中性點時，如果送電線路和中性點接地的變壓器數(shù)目不變，接地的變壓器數(shù)目不變，零序阻抗和零序等效網(wǎng)絡就是不變零序阻抗和零序等效網(wǎng)絡就是不變的的。此時，系統(tǒng)的正序阻抗和負序阻抗隨運行方式而變化。此時，系統(tǒng)的正序阻抗和負序阻抗隨運行方式而變化。正、負序阻抗的變化將引起正、負序阻抗的變化將引起 之間電壓分配的改之間電壓分配的改變，間接影響零序分量的大小。變，間接影響零序分量的大小。 用零序電流和零序電壓過濾器可實現(xiàn)接地短路的零序電用零序電流和零序電壓過濾器可實現(xiàn)接地短路的零序電流和方向保護。流和方向保護。0100)(

5、BAZIU01BZ1B021dddUUU、 中性點直接接地的電網(wǎng)（大電流接地系統(tǒng)）中發(fā)生中性點直接接地的電網(wǎng)（大電流接地系統(tǒng)）中發(fā)生接地短路接地短路時，出現(xiàn)很大時，出現(xiàn)很大零序電流零序電流，正常運行時正常運行時不存在。不存在。一、零序電壓電流過濾器一、零序電壓電流過濾器零序電流過濾器零序電流過濾器max0IkKmax03IKIkdzbtI0btkdzIKI03二、零序電流速斷二、零序電流速斷( (零序零序段段) )保護保護當線路上采用當線路上采用單相自動重合閘單相自動重合閘時，按條件時，按條件(1)(2)(1)(2)整定的零整定的零序序段，往往不能躲開在非全相運行狀態(tài)下又發(fā)生段，往往不能躲開在

6、非全相運行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時系統(tǒng)振蕩時所出現(xiàn)的最大零序電流，如按這一條件整定，正常時發(fā)生接地所出現(xiàn)的最大零序電流，如按這一條件整定，正常時發(fā)生接地故障時，保護范圍又縮小，不能充分發(fā)揮零序故障時，保護范圍又縮小，不能充分發(fā)揮零序I I段的作用。段的作用。為解決這個矛盾，設置兩個零序為解決這個矛盾，設置兩個零序段保護：段保護： 按條件按條件(1)(1)或或(2)(2)整定整定( (其定值較小，保護范圍較大，稱其定值較小，保護范圍較大，稱靈靈敏敏段段) )，任務任務是對全相運行狀態(tài)下接地故障起保護作用，具是對全相運行狀態(tài)下接地故障起保護作用，具有較大保護范圍，當單相重合閘起動時，將其自動閉鎖，需

7、待有較大保護范圍，當單相重合閘起動時，將其自動閉鎖，需待恢復全相運行時才能重新投入?；謴腿噙\行時才能重新投入。 按條件按條件(3)(3)整定整定( (定值較大，稱定值較大，稱不靈敏不靈敏I I段段) )，假設它的主，假設它的主要要目的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，彌補失去靈敏時，彌補失去靈敏段的缺陷，盡快將故障切除。不靈敏段的缺陷，盡快將故障切除。不靈敏段段也能反應全相運行狀態(tài)下接地故障，保護范圍較靈敏也能反應全相運行狀態(tài)下接地故障，保護范圍較靈敏段小。段小。2B 首先考慮和下一條首先考慮和下一條線路的零序電流速斷相線

8、路的零序電流速斷相配合，并帶有高出一個配合，并帶有高出一個的時限，以保證動作的的時限，以保證動作的選擇性。選擇性。三、零序電流限時速斷三、零序電流限時速斷( (零序零序段段) )保護保護BCdI0ABdI02B20 BdIfzK0102 dzfzkdzIKKI 變壓器變壓器 切除或中性點不接地運行時，支路從零切除或中性點不接地運行時，支路從零序等效網(wǎng)絡中斷開，序等效網(wǎng)絡中斷開， 。 零序零序段的靈敏系數(shù)，按本線路末端接地短路時段的靈敏系數(shù)，按本線路末端接地短路時的最小零序電流校驗，并應滿足的最小零序電流校驗，并應滿足 。當下一條。當下一條線路比較短或運行方式變化較大，不能滿足靈敏系數(shù)線路比較短

9、或運行方式變化較大，不能滿足靈敏系數(shù)要求，考慮：要求，考慮： 使零序使零序段保護與下一條線路的零序段保護與下一條線路的零序段相配合，段相配合，時限再抬高一級，取為時限再抬高一級，取為1 11.2s1.2s；（犧牲速動性，保證；（犧牲速動性，保證靈敏性）靈敏性） 保留保留0.5s0.5s的零序的零序段段, ,再增加一個再增加一個1 11.2s1.2s的零序的零序段；（結構復雜）段；（結構復雜） 采用接地距離保護采用接地距離保護。2BfzK05 . 1lmK 作用：作用：相當于相間短路的過電流保護，一般作為相當于相間短路的過電流保護，一般作為后備保護，在中性點直接接地電網(wǎng)中的終端線路上，后備保護，

10、在中性點直接接地電網(wǎng)中的終端線路上，可作為主保護使用?？勺鳛橹鞅Ｗo使用。 在零序過電流保護中，起動電流原則上按照躲開在零序過電流保護中，起動電流原則上按照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)的最大不平衡電流電流 來整定，引入可靠系數(shù)來整定，引入可靠系數(shù) ，即為，即為 maxbpIkKmax/bpkJdzIKI四、零序過電流(零序段)保護式中：式中： 可靠系數(shù)，一般取為可靠系數(shù)，一般取為1.11.11.21.2； 相鄰線路的零序相鄰線路的零序段保護范圍末端發(fā)生接地短路段保護范圍末端發(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。時

11、，故障線路中零序電流與流過本保護裝置中零序電流之比。 靈敏系數(shù)：靈敏系數(shù)：作為相鄰元件的后備保護時，按照相鄰元件作為相鄰元件的后備保護時，按照相鄰元件末端接地短路時，流過本保護的最小零序電流（應考慮分支末端接地短路時，流過本保護的最小零序電流（應考慮分支電路的影響）來校驗。電路的影響）來校驗。 fzK0/10/2dzfzkdzIKKIkK 實際上必須按逐級配合原則考慮，即本保護零序實際上必須按逐級配合原則考慮，即本保護零序段的保段的保護范圍，不能超出相鄰線路上零序護范圍，不能超出相鄰線路上零序段的保護范圍。當兩個保段的保護范圍。當兩個保護之間具有分支電路時，保護裝置的起動電流應整定為護之間具有

12、分支電路時，保護裝置的起動電流應整定為2d20dI1d10dI 2d五、方向性零序電流保護五、方向性零序電流保護 兩側電源處的變壓器中性點均直接接地，當兩側電源處的變壓器中性點均直接接地，當 點短路時，點短路時，零序等效網(wǎng)絡和零序電流分布如圖，按選擇性要求，應由保護零序等效網(wǎng)絡和零序電流分布如圖，按選擇性要求，應由保護1 1和和2 2動作切除故障，但是零序電流動作切除故障，但是零序電流 流過保護流過保護3 3 時，就可能引時，就可能引起它的誤動作；同樣當起它的誤動作；同樣當 點短路時，零序電流點短路時，零序電流 又可能使保又可能使保護護2 2誤動作。誤動作。 根據(jù)零序分量的特點，零序功率方向繼

13、電器顯然根據(jù)零序分量的特點，零序功率方向繼電器顯然應該采用最大靈敏角應該采用最大靈敏角 ，當按規(guī)定極，當按規(guī)定極性對應加入性對應加入3 3 和和 時，繼電器正好工作在最靈敏的時，繼電器正好工作在最靈敏的條件下，其接線如圖。條件下，其接線如圖。 11095lm0U03I5 . 1lmK優(yōu)點：優(yōu)點： 靈敏度高靈敏度高相間過電流保護按相間過電流保護按最大負荷電流最大負荷電流整定，零序整定，零序過電流保護按過電流保護按不平衡電流不平衡電流整定；單相短路，整定；單相短路，故障相電流等故障相電流等于零序電流于零序電流 動作時限較相間保護短動作時限較相間保護短 受運行方式影響小受運行方式影響小 零序阻抗較正

14、序阻抗大零序阻抗較正序阻抗大電流曲線陡，零序電流曲線陡，零序段保護范段保護范圍大，圍大，段靈敏度容易滿足段靈敏度容易滿足 不受系統(tǒng)振蕩，短時過負荷等的影響不受系統(tǒng)振蕩，短時過負荷等的影響 單相接地故障占全部故障單相接地故障占全部故障50%-90%50%-90%，其它故障往往由單相，其它故障往往由單相接地發(fā)展起來的，因此，零序保護具有顯著的優(yōu)越性。接地發(fā)展起來的，因此，零序保護具有顯著的優(yōu)越性。六、對零序電流保護的評價六、對零序電流保護的評價缺點：缺點： 對于短線路或運行方式變化很大時，不能滿足運行對于短線路或運行方式變化很大時，不能滿足運行要求要求 重合閘動作過程中將出現(xiàn)非全相運行狀態(tài)，又發(fā)生

15、重合閘動作過程中將出現(xiàn)非全相運行狀態(tài)，又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時，出現(xiàn)較大的零序電流，影響正確工作，系統(tǒng)振蕩時，出現(xiàn)較大的零序電流，影響正確工作，從整定上考慮從整定上考慮 采用自耦變壓器聯(lián)系兩個不同電壓等級時，任一網(wǎng)采用自耦變壓器聯(lián)系兩個不同電壓等級時，任一網(wǎng)絡的接地短路將在另一網(wǎng)絡中產(chǎn)生零序電流，使零序絡的接地短路將在另一網(wǎng)絡中產(chǎn)生零序電流，使零序保護的整定配合復雜化，并將增大第保護的整定配合復雜化，并將增大第段保護的動作段保護的動作限限0C90 小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，由于故障點電流很小，三相之間線電壓保持對稱，對負荷供電沒有影響，允許繼續(xù)運行1-2小時，而不必立即跳閘。但為了防止故障進一步

16、擴大，應及時發(fā)出信號，以便采取措施予以消除。 第五節(jié)第五節(jié) 中性點非直接接地電網(wǎng)中單相接中性點非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的零序電壓、電流及方向保護地故障的零序電壓、電流及方向保護CBIII030033CUI0DAU1503jAABDBeEEEU1503jAACDCeEEEU假設相發(fā)生假設相發(fā)生單相接地單相接地，各相對地的電壓為，各相對地的電壓為dADCDBDAdEUUUU)(31000CjUICjUIDCCDBB03CUIICBCBDIII03CUID零序電流零序電流為線路為線路本身的本身的電容電流，電容性無功功率電容電流，電容性無功功率方向由母線流向線路。方向由母線流向線路。在在非故障線路

17、非故障線路上，上，A A相電流為零，相電流為零，B B和和C C相中流有本身的電容相中流有本身的電容電流。因此線路始端電流。因此線路始端所反映的零序電流為所反映的零序電流為03CUID11013CBIII010133CUI有效值為有效值為BfICfICfBffIII03ffCUI0033BICI)()()(11CfBfCBCBDIIIIIII000013)(3CUCCCUIfD0CDAII)(3110CfBfCBCBAIIIIIIII)(33000CCUI0dU結論：結論： 發(fā)生單相接地時，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)發(fā)生單相接地時，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓零序電壓。 在非故障的元件上在非故障的元件上有零序電流有零序電流，其數(shù)值等于本身，其數(shù)值等于本身的對地電容電流，電容性無功功率的實際方向為由母的對地電容電流，電容性無功功率的實際方向為由母線流向線路。線流向線路。 障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之和，數(shù)值較大，電容性無功功率實際容電流之和，數(shù)值較大，電容性無功功率實際方向方向：線路流向母線。線路流向母線。 二、中性點不接地電網(wǎng)中單相接地保護二、中性點不接地電網(wǎng)中單相接