三段式零序電流保護(hù)

1、實(shí)習(xí)（實(shí)訓(xùn)）報(bào)告實(shí)習(xí)（實(shí)訓(xùn)）名稱：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)院:專業(yè)、班 級:指導(dǎo)教師;報(bào) 告 人：學(xué)號：時間：2017 年1月5日實(shí)習(xí)主要內(nèi)容:兩相接地短路零序電流整定計(jì)算及其相應(yīng) M則保護(hù)1的整定,線路N側(cè)零序電流 速斷保護(hù)I段的整定值及保護(hù)范圍。主要收獲體會與存在的問題：通過本次的實(shí)習(xí)過程，更加熟悉了整定計(jì)算的主要內(nèi)容和相應(yīng)的方法。 總體上問題 不是很大，只是在相應(yīng)零序電流的保護(hù)范圍的確定上出現(xiàn)了一點(diǎn)問題。 實(shí)踐過程中 難免會出現(xiàn)些許問題，但在不斷的探討和摸索中都能一一解決。 這一過程為今后的 學(xué)習(xí)，生活以及工作打下了一定的基礎(chǔ)。指導(dǎo)教師意見:指導(dǎo)教師簽字：20年 月 日備注:1設(shè)計(jì)題目

2、32分析設(shè)計(jì)要求42.1設(shè)計(jì)規(guī)定 52.2本線路保護(hù)計(jì)62.3系統(tǒng)等效電路圖 73 三段式零序電流保護(hù)整定計(jì)算 83.1三段式零序電流保護(hù)中的原則 93.2 M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)I段整定 103.3 N側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)I段整定 114 零序電流保護(hù)評價 124.1原理與內(nèi)容 .134.2零序電流保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn) .135總結(jié)14參考文獻(xiàn)151設(shè)計(jì)題目/km ,如圖1所示為雙電源網(wǎng)絡(luò)中，已知線路的阻抗 Xi 0.4 /km, Xo 1.4 兩側(cè)系統(tǒng)等值電源的參數(shù)：相電動勢：115Em En 3 kV各電源阻抗：X1MX2M 5 , X1NX2n 10 ,XoM 8 , XoNo設(shè)計(jì)要求：決定線

3、路MN兩側(cè)零序電流速斷保護(hù)I段的整定值及保護(hù)范圍N圖1雙電源網(wǎng)絡(luò)fi2分析設(shè)計(jì)要求2.1設(shè)計(jì)規(guī)定根據(jù)電力工程設(shè)計(jì)手冊上的相關(guān)規(guī)定，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置必須滿足可靠 性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。對于110kV及以上電壓等級有效接地電力網(wǎng)絡(luò)線路，應(yīng)按照規(guī)定裝設(shè)反應(yīng)接地短路和相間短路的保護(hù)裝置。（1）對于接地短路：裝設(shè)帶方向和不帶方向的階段式零序電流保護(hù)；零序電流保 護(hù)不能滿足要求時，可裝設(shè)接地距離保護(hù)，并應(yīng)色一段或兩段零序電流保護(hù)作為 后備保護(hù)。（2）對于相間短路：單側(cè)電源單回線路，應(yīng)裝設(shè)三相多段式電流或電壓保護(hù)，女口 不能滿足要求，則應(yīng)設(shè)距離保護(hù)；雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)階段式距離保護(hù)。2.2

4、本線路保護(hù)設(shè)計(jì)在電力系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生接地故障時，通過變壓器接地、構(gòu)成短路通路，故障相 流過很大的短路電流。110kV及以上電網(wǎng)，為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)；335kV及 以上電網(wǎng)，為中性點(diǎn)不接地或不直接接地（小接地電流系統(tǒng)）。中性點(diǎn)直接接地 電網(wǎng)，正常運(yùn)行及發(fā)生相間短路時，均沒有零序電壓和電流；發(fā)生接地短路時將 出現(xiàn)很大的零序電壓和零序電流。出現(xiàn)零序電壓和零序電流是接地故障有別于正 常運(yùn)行和相間短路故障的基本特征。電力工程手冊相關(guān)規(guī)定表明110kV及以上電網(wǎng)，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，單 相短路接地故障幾率占總故障率的 70%90%,所以如何正確設(shè)置接地故障的保護(hù) 是該系統(tǒng)的中心問題之一。零序電流保護(hù)指

5、利用接地時產(chǎn)生的零序電流使保護(hù)動作的裝置，叫零序電流保 護(hù)。零序電流保護(hù)中，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路，將產(chǎn)生很大的零序電 流，根據(jù)零序電流分量構(gòu)成保護(hù)，可以作為一種主要的接地短路保護(hù)。零序過流 保護(hù)不反應(yīng)三相和兩相短路，在正常運(yùn)行和系統(tǒng)發(fā)生振蕩時也沒有零序分量產(chǎn)生， 所以它有較好的靈敏度。但零序過流保護(hù)受電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變換影響較大，靈 敏度因此降低，特別是短距離線路上以及復(fù)雜的環(huán)網(wǎng)中，由于速動段的保護(hù)范圍 太小，甚至沒有保護(hù)范圍，致使零序電流保護(hù)各段的性能嚴(yán)重惡化，使保護(hù)動作 時間很長，靈敏度很低。在電纜線路上都采用專門的零序電流互感器，可以用來 實(shí)現(xiàn)短路接地保護(hù)。該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是兩端電源

6、中性點(diǎn)直接接地 110kV系統(tǒng)，因此發(fā)生單相短路接地故 障時，系統(tǒng)中會出現(xiàn)零序分量，而正常運(yùn)行時無零序分量，故可利用零序分量構(gòu) 成接地短路的保護(hù)。2.3系統(tǒng)等效電路圖經(jīng)過計(jì)算，該系統(tǒng)的正序、負(fù)序、零序的等效電路圖分別如圖2、3、4所示。其中各阻抗的計(jì)算結(jié)果如下：3X 0M 3 8 24X1MX2M53X on 3 15 45XlNX2N10XolXoL1.460 84XilX2lXiL0.4 60 24正序等值電路：EmXim M X 1k/ X"ik N Xi E1NI_rv-k圖2正序等值電路圖負(fù)序等值電路:圖3負(fù)序等值電路圖零序等值電路：3X 0M MX' 0k X&q

7、uot; 0k N 3X 0MINiN|_N-f 爭 Uok J一I ' 0k 工 I" 0k圖4零序等值電路圖3三段式零序電流保護(hù)整定計(jì)算3.1三段式零序電流保護(hù)中的原則零序電流保護(hù)與三段式相間短路保護(hù)基本相似，也分為三段式：零序電流I段 為瞬時零序電流速斷，只保護(hù)線路的一部分；零序電流u段為限時零序電流速斷， 可保護(hù)線路的全長，并與相鄰線路零序電流速斷保護(hù)相配合，帶有0.5s延時，它與零序電流I段共同構(gòu)成本線路接地故障的主保護(hù)；零序電流川段為零序過電流 保護(hù)，動作時限按階梯原則整定，它作為本線路和相鄰線路的單相接地故障的后 備保護(hù)。零序電流速斷（零序I段）保護(hù)零序電流與線

8、路的阻抗有關(guān)，可以作出 3Io隨線路長度L變化的關(guān)系曲線，然后進(jìn)行整定，起原則類似于相間短路的三段 式電流保護(hù)。零序電流速斷保護(hù)的動作電流的整定三個原則：（1）為保護(hù)選擇性，動作電流應(yīng)大于本線路末端單相或兩相接地短路時流過保護(hù) 安裝處的可能出現(xiàn)的最大零序電流 3 I o.max ,即1 Osetl K 冋 31 o maxKiel-可靠系數(shù)，取1.21.3.引O.max -線路末端的最大零序電流求引O.max故障點(diǎn)：本線路末端故障類型：（假設(shè)X1X2 ）整定值按最大運(yùn)行方式下考慮，即系統(tǒng)零序等值阻抗最小。 單相接地短路最大零序電流：310為E2乙Zo單相接地短路M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)I段整定值

9、:i（1）1 Oset1Kei3I0 max圖5單相短路接地復(fù)合序網(wǎng)圖兩相接地短路最大零序電流：3I0- 3 士 3 耳Z2Zo圖Uf1O1 乙 23 乙Z2Z0兩相接地短路M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)I段整定值: 11 （1,1）k 1 3I0set1rel 0maxI I（1,1）1 0 setl兩者中取較大者：I 1I I（1）1 0set1maX 1 0 setl，（2）應(yīng)大于斷路器三相不同期合閘（非全相運(yùn)行）時出現(xiàn)的最大零序電流 3l0.bt1 0setK rel 31 0.bt求引0血:KJ可靠系數(shù)，取1.112兩相先合，一相斷線：3 I 0. bt 3E m E nZ2 NZ0Z1Z2

10、Z2Z2Zo一相先合，兩相斷線:Em En3 I 0. bt 32Z1 Z0Em En3I0bt max 3,3EmEn2Z1 Z。乙2Z0兩者中取較大者：原則所得定值一般較大，保護(hù)范圍縮小，靈敏度降低，此時可考慮使I段帶小 的延時（0.1S）躲開不同時合閘時間。（3）當(dāng)系統(tǒng)采用單相自動重合閘，單相短路故障被切除后，系統(tǒng)處于非全相運(yùn)行 狀態(tài)，并伴有系統(tǒng)振蕩，將出現(xiàn)很大的零序電流保護(hù)可能誤動作。 若按（3）整定, 這動過電流過大，使保護(hù)范圍縮小，不能發(fā)揮零序I段的作用。應(yīng)分別設(shè)靈敏I 段和不靈敏I段套保護(hù)3.2 M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)I段整定根據(jù)上述零序電流保護(hù)原則（1）對M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)

11、I段進(jìn)行整定Z0M 3Xom Xol 24 84108乙m X1m X1m 5 24 29本線路末端N處：單相接地短路最大零序電流：3 1 0. max=311531199.9A2 29 108單相接地短路M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)I段整定值:IoSet1 K；ei3lomax 1.3 1199.91559.87A兩相接地短路最大零序電流:3 I o.maxZ2Z2Z0EZ2ZoZ2Z02Z01153292 108813 A(1,1)I 0set1K；el 3I0max 1.3 8131056.9A兩相接地短路M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)I段整定值:兩者中取較大者：.I. I (1).I (1,1)I

12、0set1 max I 0set1 ， I 0 set1I (1)10 s；11559.87A保護(hù)范圍校驗(yàn)：校驗(yàn)最小保護(hù)范圍時，取值與上述計(jì)算真好相反；即整定時，若 按單相計(jì)算，那么，校驗(yàn)時就要采用兩相接地考慮。反之亦然。因此，該保護(hù)利用兩相接地短路整定值進(jìn)行保護(hù)范圍的校驗(yàn)：、3Em32 ZSmax Z0Lm in221.7KM(1,DI 0set11151056.9A3241.4L minL min21.760100%36.2%15%（滿足保護(hù)范圍要求）保護(hù)延時的整定：I段帶小的延時（0.1S）躲開不同時合閘時間，避免保護(hù)誤動。t°set10. 1s3.3 N側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)I

13、段整定根據(jù)上述零序電流保護(hù)原則(1)對M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)I段進(jìn)行整定Z0N3X0N Xol 45 84 129乙nX1N X1L 10 24 34本線路末端M處：單相接地短路最大零序電流：115/EN3332Z1 Z02 34 1293 1 0. max1011.1A單相接地短路M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)I段整定值：l0s!1 K；ei3l°max 1.3 1011.11314.43A兩相接地短路最大零序電流：11531。寫 3 E33682.1A乙 2Z034 2 129兩相接地短路M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)I段整定值：lISeMK；ei3l°max 1.3 682.1 88

14、6.73A兩者中取較大者：10set1 maxI0s(1), I 0s；tTI 0se；!1314.43A保護(hù)范圍校驗(yàn):3(1,) I 0set1EmL min14.2602 Zsmax Z0Lmin14.2KM100%26.3%15%115886.73A345 1.4L min(滿足保護(hù)范圍要求)保護(hù)延時的整定：I段帶小的延時(0.1S)躲開不同時合閘時間，避免保護(hù)誤動。t°set10. 1s4零序電流保護(hù)評價4.1原理與內(nèi)容：三相電流平衡時，沒有零序電流，不平衡時產(chǎn)生零序電流，零序保護(hù)就是用零 序互感器采集零序電流，當(dāng)零序電流超過一定值（綜合保護(hù)中設(shè)定），綜和保護(hù) 接觸器吸合，斷

15、開電路。零序電流互感器內(nèi)穿過三根相線矢量。正常情況下，三根線的向量和為零，零序電流互感器無零序電流。當(dāng)人體觸電或者其他漏電情況下：三根線的向量和不為零，零序電流互感器有 零序電流，一旦達(dá)到設(shè)定值，則保護(hù)動作跳閘。零序一段： 躲過下一段線路出口處單相或者兩相接地短路時候出現(xiàn)的最大零序電流。 躲開斷路器三相觸頭不同期合閘時候所出現(xiàn)的最大零序電流。 兩者比較取最大 零序保護(hù)零序二段：與下一段線路的一段配合，即是躲過下段線路的第一段保護(hù)范圍末端接地短路時， 通過本保護(hù)裝置的最大零序電流。零序二段的靈敏系數(shù)要大于1.5，不滿足的話要與下一段線路的二段配合，時限再 抬高一個等級。零序保護(hù)零序三段： 與下一

16、段線路的三段配合； 躲開下一段線路出口處相間短路時所出現(xiàn)的最大不平衡電流。兩者比較取最大。零序三段的靈敏系數(shù)要大于2 （近后備）；靈敏系數(shù)要大于1.5 （遠(yuǎn)后備）接地距離保護(hù)與零序電流保護(hù)配合才能構(gòu)成完整的接地保護(hù)。接地距離保護(hù)的最大優(yōu)點(diǎn)是瞬時段的保護(hù)范圍固定，不受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化影響。接地距離三段 保護(hù)難以反映高阻抗接地故障。零序電流保護(hù)則以保護(hù)高電阻故障為主要任務(wù)。4.2零序電流保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)零序電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，由于零序電流保護(hù)簡單、經(jīng)濟(jì)、可靠，作為輔助 保護(hù)或后備保護(hù)獲得了廣泛的應(yīng)用。具有以下特點(diǎn)：(1) 敏性高由于線路的零序阻抗較正序阻抗大，所以線路始端和末端接

17、地短路時，零序電流 變化顯著，曲線較陡，因此零序電流I段和零序電流u段保護(hù)范圍較長。零序過電流保護(hù)按躲過最大不平衡電流來整定， 繼電器的動作電流一般為2A3A 而相間短路的過電流保護(hù)要按最大負(fù)荷電流來整定， 動作電流值通常5A7A。所 以，零序過電流保護(hù)靈敏性高。零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響要小，保護(hù)范圍較穩(wěn)定。因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行方式變化時，零序網(wǎng)絡(luò)不變或變化不大，所以零序電流的分布基本不變。(2) 速動性好零序過電流保護(hù)的動作時限比相間短路過電流保護(hù)的動作時限要短。尤其是對于兩側(cè)電源的線路，當(dāng)線路內(nèi)部靠近任一側(cè)發(fā)生接地短路時，本側(cè)零序 電流保護(hù)一段動作跳閘后，對側(cè)零序電流將增大，可使對側(cè)零

18、序電流保護(hù)也相繼 動作跳閘，因而使總的故障切除時間更加縮短。(3) 不受過負(fù)荷和系統(tǒng)振蕩的影響當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運(yùn)行狀態(tài)，如系統(tǒng)振蕩、短時過負(fù)荷，三相仍然是對稱 的，不產(chǎn)生零序電流，因此零序電流保護(hù)不受其影響，而相間短路電流保護(hù)可能 受其影響而誤動作，所以需要采取必要的措施以防止。(4) 方向零序電流保護(hù)在保護(hù)安裝處接地時無電壓死區(qū)零序電流保護(hù)較之其他保護(hù)實(shí)現(xiàn)簡單、可靠，在110kV及以上的高壓和超高壓電網(wǎng)中，單相接地故障約占全部故障的 70%90%，而且其他的故障也都是由單相故 障發(fā)展起來的，所以零序電流保護(hù)就為絕大多數(shù)的故障提供了保護(hù)，具有顯著的 優(yōu)越性，因此在中性點(diǎn)直接接地的高壓和超

19、高壓系統(tǒng)中獲得普遍應(yīng)用。零序電流保護(hù)的缺點(diǎn)：(1)受變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目和分布的影響顯著。對于運(yùn)行方式變化或接地點(diǎn)變化 很大的電網(wǎng)，保護(hù)往往不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行所提出的要求。在單相自動重合閘動作的過程中將出現(xiàn)非全相運(yùn)行狀態(tài)，在考慮到系統(tǒng)兩側(cè)的 發(fā)電機(jī)發(fā)生搖擺，可能會出現(xiàn)較大的零序電流，可能影響零序電流保護(hù)的正確工 作。當(dāng)采用自耦變壓器聯(lián)系兩個不同電壓等級的電網(wǎng) (如110kV和220kV電網(wǎng))是， 則在任一電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時都會在另一電網(wǎng)中產(chǎn)生零序電流，這使得零序電 流保護(hù)的整定配合復(fù)雜化，兵增大了零序三段式保護(hù)的動作時限。注意問題：(1)當(dāng)電流回路斷線時，可能造成保護(hù)誤動作。這是一般較靈敏的保

20、護(hù) 的共同弱點(diǎn)，需要在運(yùn)行中注意防止。就斷線機(jī)率而言，它比距離保護(hù)電壓回路斷線 的機(jī)率要小得多。如果確有必要，還可以利用相鄰電流互感器零序電流閉鎖的方法 防止這種誤動作。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)不對稱運(yùn)行時，也要出現(xiàn)零序電流，例如變壓器三相參數(shù)不同所 引起的不對稱運(yùn)行，單相重合閘過程中的兩相運(yùn)行，三相重合閘和手動合閘時的三 相斷路器不同期，母線倒閘操作時斷路器與隔離開關(guān)并聯(lián)過程或斷路器正常環(huán)并運(yùn) 行情況下，由于隔離開關(guān)或斷路器接觸電阻三相不一致而出現(xiàn)零序環(huán)流，以及空投變壓器時產(chǎn)生的不平衡勵磁涌流，特別是在空投變壓器所在母線有中性點(diǎn)接地變壓 器在運(yùn)行中的情況下，可能出現(xiàn)較長時間的不平衡勵磁涌流和直流分量等

21、等，都可能使零序電流保護(hù)啟動。地理位置靠近的平行線路，當(dāng)其中一條線路故障時，可能引起另一條線路出現(xiàn)感 應(yīng)零序電流,造成反方向側(cè)零序方向繼電器誤動作。如確有此可能時，可以改用負(fù)序 方向繼電器，來防止上述方向繼電器誤判斷。由于零序方向繼電器交流回路平時沒有零序電流和零序電壓 ，回路斷線不易被發(fā) 現(xiàn);當(dāng)繼電器零序電壓取自電壓互感器開口三角側(cè)時，也不易用較直觀的模擬方法檢查其方向的正確性，因此較容易因交流回路有問題而使得在電網(wǎng)故障時造成保護(hù) 拒絕動作和誤動作。5總結(jié)在電力系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生接地故障時，通過變壓器接地、構(gòu)成短路通路，故障相 流過很大的短路電流。在繼電保護(hù)中應(yīng)該滿足四性：即選擇性，速動性，靈敏性，和可靠性。零序電流保護(hù)指利用接地時產(chǎn)生的零序電流使