電力系統(tǒng)繼電保護 23中性點直接接地系統(tǒng)中接地短路的零序電流及方向保護

1、楊 力系統(tǒng)繼電保護22 電網(wǎng)的電流保護2.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護2.2 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的方向性電流保護2.3 中性點直接接地系統(tǒng)中接地短路的零序電流及方向保護2.4 中性點非直接接地系統(tǒng)中單相接地故障的保護中性點直接接地電網(wǎng)，變壓器中性點接地，接地短路時出現(xiàn)很大零序電流，構(gòu)成：零序電流保護方向性零序電流保護 110kV及以上電網(wǎng)中性點直接接地（大接地電流系統(tǒng)）35kV及以下電網(wǎng) 中性點不接地或不直接接地32.3.1 接地短路時零序電壓、電流和功率的分布4零序電壓正方向：線路高于大地為正特點：故障點最高，離故障點越遠越低，中性點最低，取決于測量點到大地

2、間阻抗的大小。5零序電流由零序電壓產(chǎn)生，從故障點流向接地的變壓器中性點。正方向：母線-線路（與實際零序電流方向相反）其分布決定于輸電線路的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗，與電源的數(shù)目和位置無關(guān)。6零序功率發(fā)生故障的線路，零序功率方向：線路母線，與正序功率方向相反。保護安裝處零序電壓和電流相位差由變壓器的零序阻抗角決定，與被保護線路的零序阻抗及故障點的位置無關(guān)。用零序電流和零序電壓的幅值以及他們的相位關(guān)系即可實現(xiàn)接地短路時的零序電流和方向保護。72.3.2 零序電壓、電流濾過器8零序電壓濾過器9零序電壓濾過器10零序電流過濾器：接入相間保護的三相電流互感器的中性線上。存在不平衡電流零序電流

3、的獲取11零序電流過濾器：接入相間保護的三相電流互感器的中性線上。存在不平衡電流原因：鐵心磁化曲線不一致以及制造過程中的差別。相間短路時，不平衡電流達到最大值Iunb.max。接地短路時3I0 相對很大。零序電流的獲取12零序電流的獲取零序電流互感器接線簡單沒有不平衡電流13三段式零序電流保護零序電流瞬時速斷保護（零序段）零序電流限時速斷保護（零序段）零序過電流保護（零序段）零序電流保護的起動電流整定類似相間短路電流保護原則。必須基于故障零序電流的計算，根據(jù)不同地點接地故障時零序電流大小的不同來整定。142.3.3 零序電流I段（速斷）保護為保證選擇性，保護范圍不超過線路全長。15整定原則(1

4、)躲開下級線路出口發(fā)生單相或兩相接地短路可能出現(xiàn)的最大零序電流 16整定原則(1)躲開下級線路出口發(fā)生單相或兩相接地短路可能出現(xiàn)的最大零序電流 (2)躲開斷路器三相觸頭不同期合閘時的最大零序電流整定電流一般較大，保護范圍縮小，靈敏度降低。使零序段帶一小的延時（0.1s），使保護裝置的動作時間斷路器三相不同期合閘時間，可不考慮該條件，只按條件1整定。17整定原則(1)躲開下級線路出口發(fā)生單相或兩相接地短路可能出現(xiàn)的最大零序電流 (2)躲開斷路器三相觸頭不同期合閘時的最大零序電流(3)采用單相自動重合閘時，躲過非全相運行期間系統(tǒng)發(fā)生振蕩所出現(xiàn)的最大零序電流整定值較高，正常情況下發(fā)生接地故障，保護范

5、圍縮小。18零序I段靈敏I段：按條件(1)或(2)整定保護全相運行狀態(tài)時對接地短路，定值小，保護范圍較大單相重合閘啟動時（非全相運行），自動閉鎖不靈敏I段按條件(3)整定反應(yīng)全相運行狀態(tài)下的接地短路，定值大，保護范圍小單相重合閘過程中，其他兩相發(fā)生接地短路時保護192.3.4 零序電流段保護20工作原理同相間短路電流II段保護。啟動電流首先考慮與下級線路的零序電流I段保護范圍的末端配合增加一個時間階段，以保證動作的選擇性。21兩個保護之間的變電所母線上接有中性點接地的變壓器時 助增電流22兩個保護之間的變電所母線上接有中性點接地的變壓器時 助增電流 電流整定值計算采用最小零序電流分支系數(shù)。23

6、靈敏度校驗: 如果不滿足要求與相鄰線路零序段配合；用2個靈敏度不同的零序段：原有段+與相鄰線路零序段配合的段；改用接地距離保護。242.2.5零序電流段保護25作用：后備保護，終端線路可作主保護啟動電流整定躲開下級線路出口相間短路時所出現(xiàn)的最大不平衡電流。逐級配合: 本保護零序三段的保護范圍不能超出相鄰線路零序三段的保護范圍。 考慮分支電路影響26靈敏度校驗近后備：本線路末端接地短路時的最小零序電流。遠后備：相鄰元件末端接地短路時，流過本保護的最小零序電流（考慮分支電路使電流減小的影響）校驗。（分支系數(shù)取最大值）27動作時限：從零序網(wǎng)最末級開始， 按階梯原則向電源方向推算。 282.3.6 方

7、向性零序電流保護29工程背景中性點直接接地系統(tǒng)一般應(yīng)用在高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，通常為多電源網(wǎng)絡(luò)或環(huán)網(wǎng)，因此存在故障方向判別的問題。即使是非環(huán)網(wǎng)線路，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中接地中性點不止一個時，由于零序網(wǎng)的特殊性，仍存在零序電流方向的判別問題。30 系統(tǒng)中有多個變壓器中性點接地。 k1短路，保護3可能誤動； k2短路，保護2可能誤動。31措施：在可能誤動的元件上裝功率方向元件。32輸入零序功率方向元件33零序功率方向元件34輸入KW0靈敏性校驗：出口短路時KW0無電壓死區(qū)遠處故障時，可能不動，須校驗靈敏性35362.3.7 對零序電流保護的評價37優(yōu)點整定值小，靈敏度高：不受負(fù)荷電流影響相間過電流保護：按負(fù)荷電流整定

8、，一般為57A；零序過電流保護：按躲開不平衡電流整定一般為23A。 故障電流大：單相短路時，故障相電流動作速度快：零序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常比正常網(wǎng)絡(luò)要簡化，因而其過流保護配合級數(shù)要小于相間過電流保護。38優(yōu)點受運行方式變化的影響小分布只與接地中性點變化有關(guān)X023.5X1，零序電流曲線較陡，I段保護范圍大、穩(wěn)定，II段易滿足靈敏系數(shù)的要求。 不受系統(tǒng)的對稱性振蕩和三相過負(fù)荷影響方向性零序保護沒有電壓死區(qū)系統(tǒng)絕大多數(shù)是由接地故障或由接地故障發(fā)展成相間故障，零序保護為絕大部分故障情況提供了保護。39缺點靈敏度方面：對于運行方式變化很大或接地點變化很大時，可能無法滿足要求可靠性方面： 受單相重合閘的影響大。非全相運行又發(fā)生振蕩時，可能引起誤動。速動性： 對自耦合變壓器聯(lián)系的兩個不同等級的電壓網(wǎng)絡(luò)，整定計算復(fù)雜化，將增大零序III段保護的動作時間