電網(wǎng)的零序電流保護(hù)設(shè)計(jì)

1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 電網(wǎng)的零序電流保護(hù)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 年級(jí)班別 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 目 錄0 緒 論10.1 本課題研究背景及意義10.2 繼電保護(hù)的發(fā)展概況110.3 論文的主要工作21 原始資料分析32 系統(tǒng)各元件參數(shù)計(jì)算及各序網(wǎng)絡(luò)圖的繪制42.1 元件參數(shù)標(biāo)么值計(jì)算42.2 正（負(fù)）零序網(wǎng)絡(luò)圖的繪制63 線路短路電流計(jì)算84 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的零序保護(hù)整定計(jì)算194.1 零序保護(hù)的概念與構(gòu)成特點(diǎn)194.2 零序電流保護(hù)的整定原則204.3 對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)244.4 220KV電網(wǎng)零序保護(hù)的整定計(jì)算255 結(jié) 論41致謝42參 考 文 獻(xiàn)43附

2、錄44摘要電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(hù)廣泛地作為電力系統(tǒng)接地短路的保護(hù)，根據(jù)接地短路時(shí)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(yùn)行、單相自動(dòng)重合閘等因素對(duì)零序電流保護(hù)的運(yùn)行產(chǎn)生重要的影響，必要時(shí)需要采取相應(yīng)閉鎖裝置。本設(shè)計(jì)根據(jù)繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了220kV電網(wǎng)繼電保護(hù)的零序電流保護(hù)的整定設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程如下，首先對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，繪制出各序序網(wǎng)圖，然后選擇合理的運(yùn)行方式，計(jì)算各母線發(fā)生各種金屬性短路故障時(shí)通過(guò)線路保護(hù)裝置的短路電流，根據(jù)所得數(shù)據(jù)及所選的運(yùn)行方式選擇最佳的

3、配合保護(hù)，并對(duì)各保護(hù)進(jìn)行分析和整定計(jì)算，確定零序電流保護(hù)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(hù)；三相重合閘 Abstract Power 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 as

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

5、impact，need to take the necessary corresponding device According 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 design Design process are as follows，first on

6、 the power system network parameters，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 currentAccording to the data collected and choice of the mode of op

7、eration with the best choice of protection and the protection of analysis and tuning，identify zero-sequence current protection of 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(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，

8、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(jí)愈高，所占的百分比愈大。母線故障、變壓器差動(dòng)保護(hù)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(jiàn)，接地保護(hù)是高壓電網(wǎng)中最重要的一種保護(hù)4。該電網(wǎng)為中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)，對(duì)于系統(tǒng)中發(fā)生的接地故障，必須配置相應(yīng)的保護(hù)裝置。一般裝設(shè)多段式零序電流方向保護(hù)，根據(jù)重合閘方式的不同，零序電流方向保護(hù)可采用三段式或四段式，根據(jù)非全相運(yùn)行時(shí)，線路零序電流大小的不同，零序電流保護(hù)可能有兩個(gè)一段或兩個(gè)二段。對(duì)重要線路，零序電流保護(hù)的第二段在動(dòng)作時(shí)限和靈敏系數(shù)上均應(yīng)滿足一定要求。當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)，運(yùn)行方式變化又很大時(shí)，零序保護(hù)的靈

9、敏度可能變壞，應(yīng)考慮選擇接地保護(hù)，以改善接地保護(hù)性能，但是為了保護(hù)經(jīng)高阻抗接地故障時(shí)相鄰線路有較多的后備保護(hù)作用，同時(shí)也為選擇性的配合，在裝設(shè)接地保護(hù)的線路仍設(shè)有多段式零序電流方向保護(hù)。因此合理配置與正確使用零序保護(hù)裝置，是保障電網(wǎng)安全運(yùn)行地重要條件。從電網(wǎng)安全運(yùn)行地角度出發(fā)，電網(wǎng)對(duì)継電保護(hù)裝置提出了嚴(yán)格地“四性”要求，即選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性；因此，電網(wǎng)中継電保護(hù)定值的整定計(jì)算工作，一直是継電保護(hù)人員地一項(xiàng)重要工作，它直接關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行的安全，做好這項(xiàng)工作是電網(wǎng)安全運(yùn)行地必要條件。本設(shè)計(jì)中，我通過(guò)零序電流保護(hù)和自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)配置原則，綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，對(duì)電網(wǎng)的零序電流保護(hù)科學(xué)地進(jìn)

10、行整定。0.2 繼電保護(hù)的發(fā)展概況1繼電保護(hù)技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)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(hù)發(fā)電機(jī)免受短路電流的破壞，首先出現(xiàn)了反應(yīng)電流超過(guò)一預(yù)定值的過(guò)電流保護(hù)。19世紀(jì)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(guò)電流繼電器。1901年出現(xiàn)了感應(yīng)型過(guò)電流繼電器。1908年提出了比較被保護(hù)元件兩端電流的電流差動(dòng)保護(hù)原理，導(dǎo)致了距離保護(hù)裝置的出現(xiàn)，并在20世紀(jì)50年代完善了行波保護(hù)裝置和發(fā)展了半導(dǎo)體晶體管式繼電保護(hù)裝置。在80年代后期，標(biāo)志著靜態(tài)繼電保護(hù)從第一代（晶體管式）向第二代（集成電路式）的

11、過(guò)渡。90年代向微機(jī)保護(hù)過(guò)渡。目前，微機(jī)保護(hù)裝置已取代集成電路式繼電保護(hù)裝置，成為靜態(tài)繼電保護(hù)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(shí)，與繼電保護(hù)裝置或信號(hào)裝置配合使用，使裝置元件動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)保護(hù)或監(jiān)控的實(shí)用性更強(qiáng)。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(shù)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(yùn)行可靠，安裝方便，可根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行方式（中性點(diǎn)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(hù)是電力學(xué)科中最活躍的分支，在20世紀(jì)50至

12、90年代的40年時(shí)間走過(guò)了機(jī)電式、整流式、晶體管式、集成電路式和微機(jī)式五個(gè)發(fā)展階段。電力系統(tǒng)的快速發(fā)展為繼電保護(hù)技術(shù)提出艱巨的任務(wù)，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷注入新的活力，因此可以預(yù)計(jì)，繼電保護(hù)學(xué)科必將不斷發(fā)展，達(dá)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(jì)初期，通過(guò)閱讀大量的文獻(xiàn)，提高對(duì)繼電保護(hù)理論的理解。由于仿真的需要，也要學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)綜合分析軟件PSASP的操作。然后對(duì)原始材料進(jìn)行分析，計(jì)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(jìn)行仿真驗(yàn)算，再對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行暫態(tài)分析和潮流。在設(shè)計(jì)中期，主要是對(duì)零序電流保護(hù)的整定。首先

13、，整理繼電保護(hù)中的大短路電流接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)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(shí)變壓器接地方式、非全相運(yùn)行、三相自動(dòng)重合閘的影響，整定出一套動(dòng)作快、靈敏度高、選擇性強(qiáng)的零序電流保護(hù)。在設(shè)計(jì)的后期，有兩個(gè)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)：附圖1 220KV系統(tǒng)圖2 系統(tǒng)各元件參數(shù)計(jì)算及各序網(wǎng)絡(luò)圖的繪制2.1 元件參數(shù)標(biāo)么值計(jì)算取基準(zhǔn)容量,基準(zhǔn)電壓為平均額定電壓，根據(jù)附圖1、附表1和附表2的數(shù)據(jù)計(jì)算各元件的各序電抗標(biāo)幺值。2.1.1 發(fā)電機(jī)的參數(shù)1、W廠水輪發(fā)電機(jī)（1）MVA機(jī)組 （2）295.29MV

14、A機(jī)組 2、R廠水輪發(fā)電機(jī) 3、S系統(tǒng) 4、N系統(tǒng) 2.1.2 線路的參數(shù)1、60km線路 2、230線路 3、250線路 4、185km線路 5、30km線路 6、170km線路 2.1.3 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2、R廠3、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)）則各側(cè)電抗2.2 正（負(fù)）零序網(wǎng)絡(luò)圖的繪制2.2.1 正序、負(fù)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(diǎn)接地情況，我們可以畫出該系統(tǒng)的正序、負(fù)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

15、。各元件參數(shù)結(jié)果（標(biāo)幺值）一并標(biāo)示在圖中，同時(shí)對(duì)等值阻抗分別進(jìn)行簡(jiǎn)化（簡(jiǎn)化過(guò)程略），簡(jiǎn)化結(jié)果如圖2-1（b）、圖2-2（b）和圖2-3所示。 （a）（b） 圖2-1 正序等值網(wǎng)絡(luò)圖 （a）等值標(biāo)么阻抗圖，(b)簡(jiǎn)化圖 (a) (b)圖2-2 負(fù)序等值網(wǎng)絡(luò)圖 （a）等值標(biāo)么阻抗圖，(b)簡(jiǎn)化圖 圖2-3 零序等值網(wǎng)絡(luò)圖3 線路短路電流計(jì)算3.1 運(yùn)行方式的確定原則各線路保護(hù)的運(yùn)行方式按下列原則確定：1、對(duì)單側(cè)電源的輻射形線路AB,保護(hù)的最大運(yùn)行方式由以下兩條件決定：（1）電源在以下運(yùn)行情況下運(yùn)行：W、R水電廠所有機(jī)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

16、選定的接地中性點(diǎn)均投入。2、對(duì)單側(cè)電源的輻射形線路AB,保護(hù)的最小運(yùn)行方式是：（1）電源在以下運(yùn)行方式情況下運(yùn)行：W廠停230MVA機(jī)組，R廠停77.5機(jī)組一臺(tái)，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(yùn)行。3、對(duì)雙側(cè)電源和多側(cè)電源的環(huán)形網(wǎng)路中的線路，保護(hù)的最大運(yùn)行方式是：（1）電源在以下運(yùn)行情況下運(yùn)行：W、R水電廠所有機(jī)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(kāi)環(huán)，開(kāi)環(huán)點(diǎn)在線路相鄰的下一級(jí)線路上。4、對(duì)雙側(cè)電源和多側(cè)電源的環(huán)形網(wǎng)路中的線路，保護(hù)的最小運(yùn)行方式是：（1）電源在以下運(yùn)行情況下運(yùn)行；W廠停230MVA機(jī)組，R廠停

17、77.5MVA機(jī)組一臺(tái)，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(yùn)行，停運(yùn)該線路背后可能的機(jī)組和線路。3.2 短路計(jì)算方式的制定 1、各級(jí)電壓可采用計(jì)算電壓值或平均電壓值，而不考慮變壓器電壓分接頭實(shí)際位置的變動(dòng)。 2、發(fā)電機(jī)及調(diào)相機(jī)的正序阻抗課采用t=0時(shí)的瞬態(tài)值。 3、不計(jì)線路電容和負(fù)荷電流的影響。4、發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)標(biāo)么值可以假定等于1，且兩側(cè)發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)相位一致，只有在計(jì)算線路非全相運(yùn)行電流和全相震蕩電流時(shí)，才考慮相線路兩側(cè)發(fā)電機(jī)綜合電動(dòng)勢(shì)間有一定的相角差。 5、不考慮短路電流的衰減，不計(jì)短路暫態(tài)電流中的非周期分量，但具體整定時(shí)應(yīng)考慮其影響。 6、不計(jì)故障點(diǎn)

18、的相間電阻和接地電阻3。7、忽略發(fā)電機(jī)、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(jī)的負(fù)序電抗等于正序電抗。3.3 短路電流計(jì)算舉例根據(jù)上述運(yùn)行方式的確定原則，我們可以計(jì)算各線路、各工況下的短路電流。在計(jì)算短路電流時(shí)，由于工作量非常大，且各條線路的計(jì)算方法相同。因此，我僅選取了其中一條線路進(jìn)行短路電流計(jì)算并列出計(jì)算過(guò)程，求取250km線路的短路電流計(jì)算結(jié)果列于表3-2中。 最小運(yùn)行方式下，W廠停230MVA機(jī)組，R廠停77.5MVA機(jī)組一臺(tái)，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(jī)及等值系統(tǒng)的參數(shù)名稱每臺(tái)機(jī)額定容量（MVA）額定電壓Ue(K

19、V)額定功率因素cos正序電抗%負(fù)序電抗%W廠235.29235.2923015110.850.830.350.250.5080.362R廠232.5477.513.80.840.30.435S系統(tǒng)3001150.50.61N系統(tǒng)2401150.50.61B母線故障時(shí)，計(jì)算經(jīng)250km線路流過(guò)C端的短路電流，系統(tǒng)正(負(fù))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：圖3-1 系統(tǒng)正序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡(jiǎn)2、 系統(tǒng)負(fù)序等值圖變換如下：圖3-2 系統(tǒng)負(fù)序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡(jiǎn)3、系統(tǒng)零序等值圖變換如下：圖3-3 系統(tǒng)零序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡(jiǎn)4、B母線故障時(shí)，計(jì)算線路BC的短路電流結(jié)果如下：（注：各化簡(jiǎn)過(guò)程用

20、圖示來(lái)表示）（1）三相短路： 1）正序短路電流：流過(guò)250kmBC線路,通過(guò)C側(cè)的短路電流化成有名值（2）兩相短路：1）正序短路電流： 化成有名值2）負(fù)序短路電流：化成有名值（3）單相短路1）正序短路電流：化成有名值2）負(fù)序短路電流：化成有名值3）零序短路電流：化成有名值（4）兩相短路接地1）正序短路電流：化成有名值2）負(fù)序短路電流：化成有名值3）零序短路電流：化成有名值在C母線故障時(shí)，計(jì)算經(jīng)250KM線路流過(guò)B端的短路電流。5、系統(tǒng)正序等值圖變換如下：圖3-4 系統(tǒng)正序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡(jiǎn)6、系統(tǒng)負(fù)序等值圖變換如下：圖3-5 系統(tǒng)負(fù)序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡(jiǎn)7、系統(tǒng)零序等值圖變換如下：圖3-6 系統(tǒng)零序等值

21、網(wǎng)絡(luò)圖化簡(jiǎn)8、C母線故障時(shí)，計(jì)算線路BC的短路電流結(jié)果如下：（注：各化簡(jiǎn)過(guò)程用圖示來(lái)表示）（1）三相短路：1）正序短路電流流過(guò)250kmBC線路,通過(guò)C側(cè)的短路電流化成有名值 （2）兩相短路：1）正序短路電流： 化成有名值2）負(fù)序短路電流：化成有名值（3）單相短路1）正序短路電流：化成有名值2）負(fù)序短路電流：化成有名值3）零序短路電流：化成有名值（4）兩相短路接地1）正序短路電流：化成有名值2）負(fù)序短路電流：化成有名值3）零序短路電流：化成有名值 表3-2 在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下BC線路的短路計(jì)算結(jié)果 線路BC（250km）的短路電流計(jì)算結(jié)果運(yùn)行方式短路類型C母線故障，流過(guò)B側(cè)B母線故障，流過(guò)C

22、側(cè)保護(hù)的電流（KA）保護(hù)的電流（KA）Id.1Id.23Id.0Id.1Id.23Id.0最小運(yùn)行方式 0.4190.670 0.1910.1860.3060.3370.1590.1550.4770.2530.2790.192 0.3170.0830.2580.5050.1530.276 基于時(shí)間緊迫，我只驗(yàn)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(yàn)算。4 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的零序保護(hù)整定計(jì)算4.1 零序保護(hù)的概念與構(gòu)成特點(diǎn)4.1.1零序電流保護(hù)概念接地短路時(shí)必有零序電流，而在正常負(fù)荷狀態(tài)下，零序電流沒(méi)有或很小，因此利用零序電流來(lái)構(gòu)成接地短路的保護(hù)就具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。電流增大是

23、電網(wǎng)發(fā)生短路故障所呈現(xiàn)出的最主要特點(diǎn)，因此可以通過(guò)檢測(cè)流過(guò)保護(hù)安裝處的零序電流幅值，來(lái)判定故障狀態(tài)。這種反應(yīng)零序電流增大而動(dòng)作的保護(hù)稱為零序電流保護(hù)7。4.1.2 接地短路時(shí)零序分量的特點(diǎn)在電力系統(tǒng)中發(fā)生接地短路時(shí)，可利用對(duì)稱分量的方法將電流和電壓分解為正序、負(fù)序和零序分量，并利用復(fù)合序網(wǎng)來(lái)表示它們之間的關(guān)系。零序電流可以看成是在故障點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)零序電壓而產(chǎn)生的，它必須經(jīng)過(guò)變壓器接地的中性點(diǎn)構(gòu)成回路。對(duì)零序電流的方向，仍然采用母線流向故障點(diǎn)為正，而對(duì)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(diǎn)：由于零序電流是由零序電壓產(chǎn)生的，由故障點(diǎn)經(jīng)由線路流向大地。當(dāng)忽略回路的電阻

24、時(shí)，按照規(guī)定的正方向畫出的零序電流，可見(jiàn)，流過(guò)故障點(diǎn)兩側(cè)線路保護(hù)的零序電流和段將超前零序電壓；而當(dāng)計(jì)及回路電阻時(shí)，例如取零序阻抗角為，則相量圖如圖4-1（b）所示，零序電流和段將超前零序電壓。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(diǎn)接地變壓器的零序阻抗，而與電源的數(shù)目和位置無(wú)關(guān)，當(dāng)變壓器的中性點(diǎn)不接地時(shí)，則。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(shí)現(xiàn)接地短路的零序電流和方向保護(hù)1。4.2 零序電流保護(hù)的整定原則零序電流保護(hù)和相間電流保護(hù)一樣，廣泛采用階段式，一般是三段。零序段為瞬時(shí)動(dòng)作的零序電流速斷，只保護(hù)線路的一部分；零序段為零序電流限時(shí)速斷，可保護(hù)線路全長(zhǎng)，并與相鄰線

25、路保護(hù)相配合，動(dòng)作一般帶0.5秒延時(shí)；零序段為零序過(guò)電流保護(hù)，作為本線路及相鄰線路的后備保護(hù)。1、零序電流段保護(hù)在發(fā)生單相或兩相接地短路時(shí)，也可以求出零序電流隨線路長(zhǎng)度變化的關(guān)系曲線，然后相似于相間短路電流保護(hù)的原則，進(jìn)行保護(hù)的整定計(jì)算。零序電流速斷保護(hù)的整定原則如下：（1）躲開(kāi)下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流3，引入可靠系數(shù)（一般取為1.21.3），即 （4.1）（2）躲開(kāi)斷路器三相觸頭不同期合閘時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流3，引入可靠系數(shù)，即為 （4.2）（3）按躲開(kāi)非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流整定。為此可以設(shè)置兩個(gè)零序電流段保護(hù)，一個(gè)是按條件(1)和(

26、2)整定(由于其定值較小，保護(hù)范圍較大，因此，稱為靈敏段)，它的主要任務(wù)是對(duì)全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地故障起作用，具有較大的保護(hù)范圍，而當(dāng)單相重合閘起動(dòng)時(shí)，則將其自動(dòng)閉鎖，需待恢復(fù)全相運(yùn)行時(shí)才能重新投入；另一個(gè)是按條件（3）整定（由于其定值較大，因此稱為不靈敏段），裝設(shè)它的主要目的是為了在單相重合閘過(guò)程中，其它兩相又發(fā)生接地故障時(shí)，用以彌補(bǔ)失去靈敏段的缺陷，盡快地將故障切除，當(dāng)然，不靈敏段也能反應(yīng)全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地故障，只是其保護(hù)范圍較靈敏段小。（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(hù)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(tái)及以上時(shí)，是否仍按上述原則整定可視

27、具體情況比較優(yōu)缺點(diǎn)后再?zèng)Q定。端變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行，只按躲開(kāi)變壓器低壓側(cè)母線相間短路的最大不平衡電流整定，即 （4.3）式中可靠系數(shù)，取1.3；不平衡系數(shù)，取0.1；非周期分量系數(shù)，取2；變壓器低壓側(cè)三相短路最大短路電流。2零序電流段保護(hù)零序電流段保護(hù)整定是按躲過(guò)下段線路第段保護(hù)范圍末端接地短路時(shí)，通過(guò)本保護(hù)裝置的最大零序電流。同時(shí)還帶有高出一個(gè) 的時(shí)限，以保證動(dòng)作的選擇性。（1）按與相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)段配合整定，即 （4.4）式中可靠系數(shù)，取1.151.2；分支系數(shù)，按實(shí)際情況選取可能的最大值；相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)段整定值。當(dāng)按此整定結(jié)果達(dá)不到規(guī)定靈敏度數(shù)時(shí)，可改為與按與

28、相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)段配合整定。（2）按躲開(kāi)本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時(shí)流過(guò)的最大零序電流整定，即 （4.5）（3）當(dāng)本段保護(hù)整定時(shí)間等于或低于本線路相間保護(hù)某段的時(shí)間時(shí)，其整定值還必須躲開(kāi)該段相間保護(hù)范圍末端發(fā)生相間短路的最大不平衡電流，即 （4.6）引入零序電流的分支系數(shù)，則保護(hù)1的零序段整定為 （4.7）當(dāng)變壓器切除或中性點(diǎn)改為不接地運(yùn)行時(shí)，則該支路即從零序等效網(wǎng)絡(luò)中斷開(kāi)，此時(shí)。（4）靈敏性的校驗(yàn)。為了能夠保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，限時(shí)電流速斷保護(hù)必須在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，具有足夠的反應(yīng)能力。這個(gè)能力通常用靈敏系數(shù)來(lái)衡量。對(duì)反應(yīng)于數(shù)值上升而動(dòng)作的過(guò)

29、量保護(hù)裝置，靈敏系數(shù)的含義是 式中故障參數(shù)的計(jì)算值，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，合理地采用最不利于保護(hù)動(dòng)作的系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障類型來(lái)選定。但不必考慮可能性很小的特殊情況。設(shè)此電流為，代入上式中則靈敏系數(shù)為 （4.8）為了保證在線路末端短路時(shí)，保護(hù)裝置一定能夠動(dòng)作，在考慮實(shí)際短路時(shí)存在的過(guò)渡電阻以及測(cè)量誤差等的影響，對(duì)限時(shí)電流速斷保護(hù)要求。（5）零序電流段保護(hù)的靈敏系數(shù)，應(yīng)按照本線路末端接地短路時(shí)的最小零序電流來(lái)檢驗(yàn)，并滿足1.5的要求。當(dāng)由于線路比較短或運(yùn)行方式變化比較大，靈敏度不滿足要求時(shí)，可考慮用下列方式解決：1）使零序電流段保護(hù)與下一條線路的零序電流段保護(hù)配合，時(shí)限再抬高一級(jí)，可以取為1s。 2）保

30、留0.5s的零序電流段保護(hù)，同時(shí)再增設(shè)一個(gè)與下一條線路的零序電流段保護(hù)配合的動(dòng)作時(shí)限為1s的零序段。這樣保護(hù)裝置中，就具有兩個(gè)定值和時(shí)限均不相同的零序段，一個(gè)定值較大，能在正常運(yùn)行方式和最大運(yùn)行方式下，以較短的延時(shí)切除本線路上所發(fā)生的接地故障；另一個(gè)具有較長(zhǎng)的延時(shí)，能保證在各種運(yùn)行方式下線路末端接地短路時(shí)，保護(hù)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(hù)。3零序電流段保護(hù)零序電流段保護(hù)一般情況下是作為本線路和相鄰線路的后備保護(hù)，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的終端線路上，它也可以作為主保護(hù)使用。零序電流段保護(hù)按如下原則整定：（1）按躲開(kāi)在下一條線路出口處相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平

31、衡電流來(lái)整定，引入可靠系數(shù)，即為 （4.9）（2）與下一條線路零序段相配合,就是本保護(hù)零序段的保護(hù)范圍，不能超出相鄰線路上零序段的保護(hù)范圍。當(dāng)兩個(gè)保護(hù)之間具有分支電路時(shí)(有中性點(diǎn)接地變壓器時(shí))，起動(dòng)電流整定為 （4.10）式中，可靠系數(shù)，一般取為1.11.2 分支系數(shù)，即在相鄰的零序段保護(hù)范圍末端發(fā)生接地短路時(shí)，故障線路中零序電流與流過(guò)本保護(hù)裝置中零序電流之比。保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)，當(dāng)作為本條線路近后備保護(hù)時(shí)，按本線路末端發(fā)生接地故障時(shí)的最小零序電流來(lái)校驗(yàn)，要求； 當(dāng)作為相鄰元件的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，按相鄰元件保護(hù)范圍末端發(fā)生接地故障時(shí)，流過(guò)本保護(hù)的最小零序電流（應(yīng)考慮圖3-2所示的分支電路使電流減小

32、的影響）來(lái)校驗(yàn)，要求。（3）當(dāng)本段保護(hù)整定時(shí)間等于或低于本線路相間保護(hù)某段的時(shí)間時(shí)，其整定值還必須躲開(kāi)該段相間保護(hù)范圍末端發(fā)生相間短路的最大不平衡電流，即 （4.11）按上述原則整定的零序過(guò)電流保護(hù)，其起動(dòng)電流一般都很?。ㄔ诙蝹?cè)約為23A），因此，在本電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生接地短路時(shí)，它都可能起動(dòng)，這時(shí)，為了保證保護(hù)的選擇性，各零序過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限也應(yīng)按圖4-2所示的階梯原則來(lái)選擇。圖4-2 零序過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限特性4、方向性零序電流保護(hù)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(diǎn)一般至少有一臺(tái)要接地，由于零序電流的實(shí)際流向是由故障點(diǎn)流向各個(gè)中性點(diǎn)接地的變壓器，因此在變壓器接地?cái)?shù)目比較多的復(fù)

33、雜網(wǎng)絡(luò)中，就需要考慮零序電流保護(hù)動(dòng)作的方向性問(wèn)題。零序功率方向元件接于零序電壓和零序電流之上，反應(yīng)于零序功率的方向而動(dòng)作。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，按規(guī)定的電流、電壓正方向看，超前于為（對(duì)應(yīng)于保護(hù)安裝地點(diǎn)背后的零序阻抗角為的情況），此時(shí)零序功率方向元件應(yīng)正確動(dòng)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。 由于越靠近故障點(diǎn)的零序電壓越高，因此零序方向元件沒(méi)有電壓死區(qū)。作為相鄰元件的后備保護(hù)，應(yīng)采用相鄰元件末端短路時(shí)，在本保護(hù)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(dòng)電流、電壓或起動(dòng)功率之比來(lái)計(jì)算靈敏系數(shù)，并要求9。4.3 對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)在中性點(diǎn)直接

34、接地系統(tǒng)中，采用專門的零序電流保護(hù)，與利用三相星形接線的電流保護(hù)來(lái)保護(hù)單相短路相比較，具有一系列優(yōu)點(diǎn)：（1）相間短路的過(guò)電流保護(hù)是按躲開(kāi)最大負(fù)荷電流整定，二次起動(dòng)電流一般為57A；而零序過(guò)電流保護(hù)則按躲開(kāi)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(shí)，故障相的電流與零序電流相等，零序過(guò)電流保護(hù)有較高的靈敏度。（2）相間短路的電流速斷和限時(shí)電流速斷保護(hù)直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響很大，而零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響要小得多。而且，由于線路零序阻抗遠(yuǎn)較正序阻抗為大，X0=（23.5）X1，故線路始端與末端接地短路時(shí)，零序電流變化顯著，曲線較陡，因此零序段的保護(hù)范圍較大，也較穩(wěn)定，

35、零序段的靈敏系統(tǒng)也易于滿足要求。（3）當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如系統(tǒng)振蕩、短時(shí)過(guò)負(fù)荷等，三相是對(duì)稱的，相間短路的電流保護(hù)均受它們的影響而可能誤動(dòng)作，需要采取必要的措施予以防止，而零序電流保護(hù)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(lái)的。零序電流保護(hù)的缺點(diǎn)是：（1）對(duì)于短線路或運(yùn)行方式變化很大的情況，零序電流保護(hù)往往不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行所提出的要求。 （2）零序電流保護(hù)受中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目和分布的影響。因此電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，因保證零序網(wǎng)路結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定。實(shí)際上，在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，由于

36、零序電流保護(hù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠，因而獲得了廣泛的應(yīng)用5。4.4 220KV電網(wǎng)零序保護(hù)的整定計(jì)算4.4.1 系統(tǒng)接線示意圖與各線路的零序電流通過(guò)對(duì)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(shí)，通過(guò)系統(tǒng)各線路的短路電流計(jì)算得出表4-1。 圖4-3 系統(tǒng)接線示意簡(jiǎn)圖表4-1 各母線故障時(shí)流過(guò)電網(wǎng)的零序電流線路(長(zhǎng)度)運(yùn)行方式故障類型A母故障(A)B母故障(A)C母故障(A)D母故障(A)E母故障(A)ABL60Maxd（1）5580000d（1，1）5230000Mind（1）5150000d（1，1）5070000BCL230Maxd（1）3882811034

37、d（1，1）351111071241Mind（1）356965828d（1，1）34100941136BCL250Maxd（1）357574932d（1，1）32102981137Mind（1）326459726d（1，1）3192861034CDL185Maxd（1）499713326d（1，1）41212916331Mind（1）487811221d（1，1）41111314828CEL30Maxd（1）153335934626d（1，1）144547542739Mind（1）142828629511d（1，1）144041638666DEL170Maxd（1）2443139139d（1，

38、1）2556169164Mind（1）2334117114d（1，1）25491541484.4.2 各保護(hù)裝置的零序電流保護(hù)整定計(jì)算1、保護(hù)1零序保護(hù)的整定（1）段保護(hù)1）躲開(kāi)下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流，查表得1674A，引入可靠系數(shù)，取1.3，根據(jù)公式（4.1），即有 起動(dòng)時(shí)間 2）選定2176A，0S。由于本線路處于系統(tǒng)的末端，沒(méi)有下一線路可以配合，故不需要設(shè)零序段保護(hù)，直接設(shè)零序段保護(hù)。（2）段保護(hù)1）末端變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行，只按躲開(kāi)變壓器低壓側(cè)母線相間短路的最大不平衡電流整定，根據(jù)公式（4.11）有起動(dòng)時(shí)間計(jì)算選定509A, 0 S 。2）效驗(yàn)靈敏度，查表

39、得最小電流為1521A，則2保護(hù)2零序保護(hù)的整定 （1）段保護(hù)1）躲開(kāi)下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流，查表得306A，引入可靠系數(shù)，取1.3，即有 起動(dòng)時(shí)間 2）選定397A，0 S。（2）段保護(hù)因?yàn)锽側(cè)只有一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地，故可選正常最小方式的數(shù)據(jù)，當(dāng)A母線故障時(shí)，根據(jù)公式（4.4）查表得計(jì)算為 1）按與相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)1段保護(hù)0S配合整定。 選定150A，0.5S2）效驗(yàn)靈敏度，查表得最小電流為192A根據(jù)式子（4.8），有（3）段保護(hù) 因?yàn)橄噜徬乱患?jí)線路的零序電流保護(hù)1段沒(méi)設(shè)段保護(hù)，故考慮跟段配合整定。 1）按與相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)1段保護(hù)0.

40、5S配合整定。 選定39A，1.0S2）效驗(yàn)靈敏度，則 3保護(hù)3零序保護(hù)的整定（1）段保護(hù)1）躲開(kāi)下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流，查表得333A，引入可靠系數(shù)，取1.3，即有 起動(dòng)時(shí)間 2）選定432A，0 S。（2）段保護(hù)因?yàn)锽側(cè)只有一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地，故可選正常最小方式的數(shù)據(jù)，當(dāng)A母線故障時(shí)，有表得數(shù)據(jù)計(jì)算為 1）按與相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)1段保護(hù)0S配合整定。 選定167A，0.5S2）效驗(yàn)靈敏度，查表得最小電流為207A，則 （3）段保護(hù) 因?yàn)橄噜徬乱患?jí)線路的零序電流保護(hù)1段沒(méi)設(shè)段保護(hù)，故考慮跟段配合整定。 1）按與相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)1段保護(hù)0.5

41、S配合整定。 選定44A，1.0S2）效驗(yàn)靈敏度，則 4保護(hù)4零序保護(hù)的整定（1）段保護(hù)1）躲開(kāi)下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流，查表得1425A，引入可靠系數(shù)，取1.3，即有 起動(dòng)時(shí)間 2）選定1852A，0 S。（2）段保護(hù)按躲開(kāi)下一條線路末端時(shí)流過(guò)的最大零序電流值整定，故選擇與230kmBC線路保護(hù)3配合整定。因?yàn)镃側(cè)有三臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地，故可選正常最小方式的數(shù)據(jù)，當(dāng)B母線故障時(shí)，有表得數(shù)據(jù)計(jì)算為 1）按與相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)3段保護(hù)0S配合整定。 2）按不伸出本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時(shí)流過(guò)的最大零序電流整定，即 選定218A，0.5S3）效

42、驗(yàn)靈敏度，查表得最小電流858A，則（3）段保護(hù) 1）按與相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)3的段保護(hù)0.5S配合整定。 2）按不伸出本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時(shí)流過(guò)的最大零序電流整定，即 3）比較上述兩條件，由于2）的整定電流值與本線段保護(hù)非常接近，對(duì)靈敏度沒(méi)有改善，故選定84A，1.0S4）效驗(yàn)靈敏度，則 5保護(hù)5零序保護(hù)的整定（1）段保護(hù)1）躲開(kāi)下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流，查表得492A，引入可靠系數(shù)，取1.3，即有 起動(dòng)時(shí)間 2）選定639A，0 S。（2）段保護(hù)因?yàn)镋側(cè)有兩臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地，故可選正常最小方式的數(shù)據(jù)，當(dāng)C母線故障時(shí)，有表得數(shù)據(jù)計(jì)算為

43、 1）按與相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)4段保護(hù)0S配合整定。 2）按不伸出本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時(shí)流過(guò)的最大零序電流整定，即 選定255A，0.5S3）效驗(yàn)靈敏度，查表得最小電流342A，則 （3） 段保護(hù) 1）按與相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)4的段保護(hù)0.5S配合整定。 2）按不伸出本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時(shí)流過(guò)的最大零序電流整定，即 3）比較上述兩條件，由于1）的整定電流值太小，對(duì)靈敏度過(guò)高，故選定183A，1.0S4）效驗(yàn)靈敏度，則 6保護(hù)6零序保護(hù)的整定（1）段保護(hù)1）躲開(kāi)下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流，查表得489A，引入可靠

44、系數(shù)，取1.3，即有 起動(dòng)時(shí)間 2）選定635A，0 S。（2）段保護(hù)因?yàn)镈側(cè)有兩臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地，故可選正常最小方式的數(shù)據(jù)，當(dāng)E母線故障時(shí)，有表得數(shù)據(jù)計(jì)算為 1）按與相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)5段保護(hù)0S配合整定。 2）按不伸出本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時(shí)流過(guò)的最大零序電流整定，即 選定132A，0.5S3）效驗(yàn)靈敏度，查表得最小電流336A，則 （3）段保護(hù) 1）按與相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)5的段保護(hù)0.5S配合整定。 2）按不伸出本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時(shí)流過(guò)的最大零序電流整定，即 3）比較上述兩條件，由于1）的整定電流值太小，對(duì)靈敏度過(guò)高，故選定101A，1.5S4）效驗(yàn)靈敏度，則 7保護(hù)7零序保護(hù)的整定（1）段保護(hù)1）躲開(kāi)下一條線路出口處