中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的零序電流保護(hù)

1、第三章 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的零序電流保護(hù)、零序電流保護(hù)及其在系統(tǒng)中的作用 不對(duì)稱短路的計(jì)算相當(dāng)于在短路點(diǎn)增加了一個(gè)額外附加阻抗的三相短路如下可見(jiàn) 零序電流的大小與系統(tǒng)運(yùn)行方式有關(guān)。但零序電流在零序網(wǎng)羅中的分布只與零序 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)以及變壓器中性點(diǎn)接地的數(shù)目和位置有關(guān)。圖 3-31 （ b ）為其短路計(jì)算的零序等效網(wǎng)絡(luò)。在零序等效網(wǎng)絡(luò)中，零序電流看成是故障點(diǎn) F 出現(xiàn)一個(gè)零序電壓 UF0 產(chǎn)生的，其方向取 由母線流向故障點(diǎn)為正。零序電壓的方向采用線路高于大地的電壓為正。這樣，A 母線的零序是電壓表示為。?U oA （ Io1）ZoT1（3-48 ）該處零序電壓與零序電流之間的相位差是由Z0T1的阻

2、抗角決定的，與線路的零序阻抗無(wú)關(guān)，線路兩 端零序功率方 向?qū)嶋H上 都是由 線路流 向母線， 與正序功率的 方向相反利用零序分量構(gòu)成線路接地短路的繼電保護(hù)裝置，由于工作原理與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不受負(fù) 荷電流影響，保護(hù)范圍比較穩(wěn)定，正確動(dòng)作率高達(dá)97%等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)大接地電流系統(tǒng)的不同電壓等級(jí)電網(wǎng)的線路上， 廣泛裝設(shè)帶方向性和不帶方向性的多段式零序電流保護(hù)， 作為 反應(yīng)接地短路的基本保護(hù)。二、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)接地原則 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)，線路上零序電流的大小和分布，主要決定于電 網(wǎng)中線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗 以及中性點(diǎn)接地變壓器的數(shù)目和位 置，對(duì)于 變壓器中性

3、點(diǎn)接地的原則 ：（1）發(fā)電廠及變電站低壓側(cè)有電源的變壓器，若變電站中只有單臺(tái)變壓器運(yùn)行，其中 性點(diǎn)應(yīng)接地運(yùn)行，以防止出現(xiàn)不接地系統(tǒng)的工頻過(guò)電壓。（ 2）自耦變壓器和有絕緣要求的其它變壓器其中性點(diǎn)必須接地運(yùn)行；（3）T 接于線路上的變壓器，以不接地運(yùn)行為宜。當(dāng)T 接變壓器低壓側(cè)有電源時(shí)，則應(yīng)采取防止接地故障時(shí)產(chǎn)生工頻過(guò)電壓的措施 ，最好故障時(shí)將小電源解裂；（4）為防止操作過(guò)電壓，在操作時(shí)應(yīng)臨時(shí)將變壓器中性點(diǎn)接地，操作完畢后再將其斷 開(kāi)。（5）從保護(hù)的整定運(yùn)行出發(fā)，還應(yīng)做如下考慮：變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式的安排， 應(yīng)盡量保持同一廠（站）內(nèi)零序阻抗基本不變，如：有兩臺(tái)及以上變壓器時(shí)，一般只將一臺(tái) 變

4、壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行， 當(dāng)該變壓器停運(yùn)時(shí)， 將另一臺(tái)中性點(diǎn)不接地變壓器中性點(diǎn)直接接地 運(yùn)行， 并把它們分別接于不同的母線上， 當(dāng)其中的一臺(tái)中性點(diǎn)直接接地變壓器停運(yùn)時(shí)， 將另臺(tái)中性點(diǎn)不接地的變壓器直接接地。如圖 3-32 所示的系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)，可以清楚看出零序電流的數(shù)值和分布與變壓器 中性點(diǎn)接地有很大關(guān)系 。只有變壓器 T1 的中性點(diǎn)直接接地，當(dāng) F 點(diǎn)發(fā)生單相接地短路時(shí)， 由于變壓器 T2 的中性點(diǎn)不接地， 所以零序電流只流經(jīng) T1 而不流向 T2。T1 的側(cè)繞組中雖 然感應(yīng)有零序電流， 但它只在側(cè)繞組中環(huán)流而不能流向側(cè)的引出線。 在圖 3-32（ b）中， 變壓器 T1、 T2的中性點(diǎn)都直

5、接接地。所以在 F 點(diǎn)發(fā)生單相接地時(shí)，零序電流經(jīng)由 T1、T2 兩條路徑形成回路。在圖 3-32（ c）中，變壓器 T1 和 T2 的三個(gè)中性點(diǎn)都直接接地，當(dāng) T2 的低壓側(cè) F點(diǎn)發(fā)生單相接地時(shí)， 不僅 T2低壓側(cè)線路有零序電流， 而且 T1與T2之間的線路 上也有零序電流。三、三段式零序電流保護(hù)的整定 采用三相完全星形接線方式的相間電流保護(hù)，由于其動(dòng)作電流較大，用來(lái)反應(yīng)單相接 地短路，靈敏性可能不滿足要求。為了反應(yīng)接地短路，必須裝設(shè)專用的接地保護(hù)。1 零序電流速斷保護(hù) 零序電流速斷保護(hù)為了保證選擇性，其保護(hù)范圍不超過(guò)本線路末端，啟動(dòng)電流應(yīng)按以 下原則整定。（ 1）躲過(guò)被保護(hù)線路末端接地短路時(shí)

6、的最大零序電流3I 0max ，即3-49)I ost.1 K rel ? 3I o max式中 K rel 可靠系數(shù)，取 1.21.3 。在接地短路中，應(yīng)以常見(jiàn)的故障類型和故障方式為依據(jù)。1） 只考慮單一設(shè)備故障。 為整定保護(hù)的依據(jù)。對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上設(shè)備的重疊故障，可視為稀有故障，不作2）只考慮常見(jiàn)的，在同一點(diǎn)發(fā)生單相接地或兩相短路接地簡(jiǎn)單故障，不考慮多點(diǎn)同時(shí) 短路的復(fù)雜故障 。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的正序阻抗等于負(fù)序阻抗時(shí)， 即 Z1=Z 2，則在同一地點(diǎn)發(fā)生單相接地或兩相接地 短路的短路電流分別為：3I(1) o3E12Z1 Z03Io(1.1)3E1Z1 2Z0（1） （1.1） （1） 如果 Z0&

7、gt;Z 1時(shí)，3 I 0（1） 3I 0（1.1） ，啟動(dòng)電流應(yīng)采用單相接地短路時(shí)的零序電流3I 0（1）來(lái)整定；而當(dāng) Z1> Z0時(shí)， 3I 0（1.1） 3I 0（1） ，啟動(dòng)電流應(yīng)采用兩相接地短路時(shí)的零序電流來(lái)整定。（ 2） 躲過(guò)斷路器三相觸頭不同時(shí)接通時(shí)所引起的最大零序電流。 1）斷路器先接通一相，相當(dāng)兩相斷線時(shí)，零序電流為?E1I02Z12）斷路器先接?E2相，相當(dāng)一相斷線時(shí)，零序電流為（3-50）Z0通兩?E1E2I0（3-51）Z12Z0ggg上兩式 E1、 E2斷線點(diǎn)兩端系統(tǒng)的等值電勢(shì)，考慮最嚴(yán)重情況，E1與 E2的相位差為180°。 Z1 、 Z0從斷線點(diǎn)看

8、進(jìn)去網(wǎng)絡(luò)正序、零序綜合阻抗。對(duì)于（3-50）、（ 3-51）兩式，取其中的較大者進(jìn)行整定計(jì)算。（3）在裝有綜合重合閘的線路上，應(yīng)躲過(guò)非全相狀態(tài)下又發(fā)生振蕩所出現(xiàn)的最大零序 電流。保護(hù)裝置的靈敏性是以保護(hù)范圍的長(zhǎng)度來(lái)衡量。 零序電流速斷保護(hù)的長(zhǎng)度不小于被保護(hù) 線路全長(zhǎng)的（ 15 20）%。如果按這一條件整定，在正常情況下發(fā)生接地故障時(shí)，其保護(hù)范 圍太小，不滿足要求，通 ?？梢栽O(shè)置兩個(gè)零序 I 段保護(hù)，一個(gè)按條件（ 1）、（ 2）整定的零序 I 段（稱靈敏 I 段），其主要任務(wù)是對(duì)全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地故障起保護(hù)作用， 在單相重合閘 啟動(dòng)時(shí)，將其閉鎖，另一個(gè)是按條件（3）整定的 I 段（稱不靈敏 I

9、 段）裝設(shè)的目的是在單相重合閘過(guò)程中，又發(fā)生接地故障時(shí)起保護(hù)作用。2零序電流限時(shí)速斷保護(hù) 零序電流限時(shí)速斷保護(hù)的動(dòng)作范圍應(yīng)包括線路的全長(zhǎng)，啟動(dòng)電流按以下原則整定。（ 1）啟動(dòng)電流應(yīng)與下一線路零序電流速斷保護(hù)配合，即躲過(guò)下一線路零序I 段保護(hù)范圍末端接地短路時(shí)，通過(guò)本保護(hù)的最大零序電流。I ost1K rel 'Kroebl Io'st23-52)相鄰線路有多條出線時(shí)，上式的 Iost2 應(yīng)選擇其中的最大者。K rel 為可靠系靈敏， 取 1.1 ；Kob 為最小分支系數(shù)，其值等于下一線路零序I 段保護(hù)范圍末端接地短路時(shí)，流經(jīng)故障線路與本線路的零序電流之比的最小值。動(dòng)作時(shí)限為0.

10、5 秒。用被保護(hù)線路末端接地短路時(shí)， 流過(guò)保護(hù)的最小零序電流進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)， 靈敏系靈敏Ksen 1.3 1.5 。若靈敏度校驗(yàn)不合格，改用下面兩種方法整定。（2）與下一段線路零序電流限時(shí)速斷保護(hù)相配合進(jìn)行整定，即，I '' K rel I ''Iost1 I ost2（3-53）Kob 時(shí)限再抬高一級(jí)，取 1 1.2 秒。（ 3）保留靈敏度校驗(yàn)不滿足要求，時(shí)限為0.5 秒的零序段。一人定值較大，能在正常運(yùn)行方式或最大運(yùn)行方式下， 以較短的延時(shí)切除本線路的接地短路， 另一個(gè)則具有較長(zhǎng)的 延時(shí)，保護(hù)各種運(yùn)行方式下線路末端接地短路時(shí)，具有足夠的靈敏系數(shù)。3、零序過(guò)電

11、流保護(hù)零序過(guò)電流保護(hù)主要作為本線路零序 I 段和零序段的近后備和相鄰線路、 母線、 變壓 器接地短路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。在終端線路上可以作為主保護(hù)使用。啟動(dòng)電流以下面原則進(jìn)行整定。（1）躲過(guò)相鄰線路出口處三相短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡電流，I ost K rel I ub?max（ 3-54 ）（ 2）啟動(dòng)電流按逐漸配合的原則整定， 即本線路零序過(guò)電流保護(hù)的保護(hù)范圍不能超出相 鄰線路上零序過(guò)電流的保護(hù)范圍。逐級(jí)配合的原則是保證電網(wǎng)保護(hù)有選擇性動(dòng)作的重要原 則，不遵守這條原則就難免出現(xiàn)保護(hù)越級(jí)跳閘。例如：假定圖 3-33 中三段式零序電流保護(hù) A 沒(méi)有按上述原則嚴(yán)格地與相鄰線三段式零 序電流保護(hù) B相配

12、合。 盡管保護(hù) B的第二段對(duì)線路 B末端故障有足夠靈敏度， 保護(hù) A的第三 段在動(dòng)作時(shí)間上大于保護(hù) B的第二段動(dòng)作時(shí)間， 但是保護(hù) A 第三段在靈敏度上與保護(hù) B的二、 三段不配合，其動(dòng)作特性如圖 3-33 所示，出現(xiàn)相互交錯(cuò)的情況，如圖中打叉部分。此時(shí)， 雖然在線路 B 上發(fā)生的金屬性接地故障， 仍可以由保護(hù) B 的第一段或第二段動(dòng)作， 有選擇地 切除故障， 但在下述許多情況下， 如果保護(hù) B 第二段不能可靠動(dòng)作， 則可以導(dǎo)致保護(hù) A越級(jí) 跳閘。1）在線路 B 末端發(fā)生經(jīng)大過(guò)渡電阻的接地故障（如對(duì)樹(shù)放電，對(duì)竹子放電等）時(shí)，保 護(hù) B 第二段不一定能動(dòng)作，但第三段可以動(dòng)作。然而保護(hù) A 第三段

13、因?yàn)槠鋭?dòng)作特性與 保護(hù) B 第三段重迭，也可能同時(shí)動(dòng)作，后果是造成線路 A 不必要地被切斷。2）線路 B 的始端斷路器因故斷開(kāi)一相，但負(fù)荷較輕，其兩相運(yùn)行零序電流較小，不足 以起動(dòng)保護(hù) B 第三段。這本來(lái)完全可以由運(yùn)行人員手動(dòng)處理，或依靠斷路器非全相保 護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)三相斷路器，但由于保護(hù) A 第三段的靈敏度與保護(hù) B 第三段不配合，它 反而可能動(dòng)作而越級(jí)跳開(kāi) A 斷路器。3）在線路 C發(fā)生金屬性接地故障而其斷路器因故拒絕動(dòng)作時(shí)，本來(lái)可以靠保護(hù) B 作為后備，跳開(kāi) B 斷路器，但由于保護(hù) A 與保護(hù) B 動(dòng)作特性重迭，因而可能導(dǎo)致斷路器 A 越級(jí)跳閘。上述配合原則， 不僅適用于第一次故障的情況，

14、 還應(yīng)該同樣適用于重合閘過(guò)程中又發(fā)生 故障（單相重合過(guò)程中健全相又故障）和重合于永久性故障的情況。當(dāng)零序電流保護(hù)作近后備時(shí)，校驗(yàn)接地短路點(diǎn)在被保護(hù)線路的末端，要求靈敏系數(shù)Ksen 1.3 1.5 ；而作為遠(yuǎn)后備時(shí)，校驗(yàn)接地短路點(diǎn)在相鄰線路的末端，要求靈敏系數(shù)sen1.2 。按上述原則整定的零序過(guò)電流保護(hù)，起動(dòng)電流一般較小，因此，當(dāng)本電壓級(jí)電網(wǎng)內(nèi)發(fā) 生接地短路時(shí)，凡零序電流流過(guò)的各個(gè)保護(hù)都能起動(dòng)，為了保證各保護(hù)之間動(dòng)作的選擇性， 它們的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)按階梯原則來(lái)選擇， 與相同故障電流保護(hù)時(shí)限特性一樣， 所不同的時(shí)是接 地故障零序電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限不須從離電源最遠(yuǎn)處的保護(hù)開(kāi)始逐級(jí)增大， 而相間故障的電

15、 流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限則必須從離電源最遠(yuǎn)處的保護(hù)開(kāi)始逐級(jí)增大，如圖 3-34 所示（其中時(shí)間 階梯特性 1 代表零序電流保護(hù)的時(shí)限特性， 2 代表相同短路電流保護(hù)的時(shí)限特性） 。這是因 為變壓器 T1 的側(cè)以后無(wú)零序電流流通之故。精選四、零序電流濾過(guò)器 線路零序電流保護(hù)的零序電流，除了單臺(tái)Y，d 變壓順單回出線的變電所，可以取自變壓器中性點(diǎn)電流互感器之外， 一般都取自線路三相電流互感器組成的零序電流濾過(guò)器。 微機(jī) g g g g g保護(hù)用的 I 0，一般由軟件構(gòu)成 3I0 I A I B I C。 一般變壓器的零序電流保護(hù)，可以自變壓器中性點(diǎn)電流互感器取得零序電流。但對(duì)自 耦變壓器， 由于不是所有

16、接地故障都能在變壓器中性點(diǎn)產(chǎn)生具有一定方向、 并且幅值足夠的 零序電流， 所以它的零序電流保護(hù)， 一般不是從變壓器中性點(diǎn)取得零序電流， 而是從變壓器 出口零序電流濾過(guò)器取得零序電流。例如：當(dāng)在圖 3-35 中所示的自耦變壓器的高壓側(cè)發(fā)生 gg接地故障時(shí)，高壓繞組通過(guò)零序電流I I0 ，并產(chǎn)生零序安匝 II0 NI0 。它的一部分為三次gg繞組產(chǎn)生的零序安匝 I III0 NIII 所抵銷，剩下部分才分為二次繞組產(chǎn)生的安匝I III0NII 所抵銷。而一、二次安匝的比例關(guān)系又決定于二次繞組所在電網(wǎng)零序綜合阻抗 Z 0 的值，當(dāng) Z 0為某一值時(shí)，一、二次安匝比可能等于一、二次匝數(shù)比，即?I I

17、NI I II NII NI NII此時(shí)，一、二次電流大小相等，但方向相反，即?I I I II一、二次電流將在共用的繞組中完全抵銷，因而在中性點(diǎn)不出現(xiàn)電流；當(dāng) Z 0 大于此值時(shí)， 中性點(diǎn)零序電流將與高壓側(cè)故障電流同相； 當(dāng) Z 0 小于此值時(shí)， 中性點(diǎn)零序電流又將與高壓 側(cè)故障電流反相。 采用零序電流濾過(guò)器方式時(shí)，由于三個(gè)電流互感器的變比誤差不一致以及勵(lì)磁電流有 差異等原因，正常時(shí)就存在不平衡電流。 當(dāng)發(fā)生相間故障時(shí)， 一次電流增大，不平衡電流也 將隨之增大，在整定靈敏的零序電流保護(hù)時(shí)，必須考慮這個(gè)因素。用三相電流互感器構(gòu)成的零序電流濾過(guò)器的原理圖如圖3-36 所示。由圖可知3-55)gI

18、 K 0 ，對(duì)于零序電流，g則IKg3I 0。由此可知，這種零序電流濾過(guò)器的輸出電流實(shí)際上就是電流互感器星形接線對(duì)于三相對(duì)稱的正序電流或負(fù)序電流，其輸出電流為零，即方式的中線電流。 因此， 在繼電保護(hù)的具體接線中并不需要專設(shè)一組電流互感器來(lái)構(gòu)成零序 電流濾過(guò)器， 只要把零序保護(hù)的電流線圈直接串接在相間短路保護(hù)用電流互感器的中線上即 可。圖 3-37 示出了一個(gè)電流互感器的等效電路，若考慮勵(lì)磁電流 電流的關(guān)系為? 1 ? ?I2 (I1 I f)2 KTA 1 fgI f 的影響，則二次電流與一次3-56)于是，這種零序電流濾過(guò)器的等效電路可用圖 3-38 表示，其輸出電流為1KTA (I AI

19、 f?A)+(I BI f ?B) +(I CI f?C)1KTA( I AIC )( I f?A I f?BI f?C ) 3-57)在電網(wǎng)正常運(yùn)行或發(fā)生非接地相間短路故障時(shí)，gggI A I B I C 0 ，濾過(guò)器的輸出電流? ? ? ? Ik I a I b I c3-58)? 1 ? ? ? ?Ik= 1 (I f?A If?B I f?C)=Iub KTAg式中 I ub稱為零序電流濾過(guò)器的不平衡電流，它是由于三個(gè)電流互感器勵(lì)磁電流不完全相等和三相不完全對(duì)稱而產(chǎn)生的。 電流互感器鐵芯飽和特性的差異和制造過(guò)程中的其它差異， 都 會(huì)引起勵(lì)磁電流的變化。 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生相間短路時(shí)， 電流互感

20、器的一次電流很大， 且含有大量 的非周期分量，使鐵芯飽和程度加劇，不平衡電流也較大。五、方向性零序電流保護(hù)1零序功率向方向繼電器的動(dòng)作特性及其接線。在大接地電流系統(tǒng)中， 如果線路兩端的變壓器中性點(diǎn)都接地， 當(dāng)線路上發(fā)生接地短路時(shí)， 在故障點(diǎn)與各變壓器中性點(diǎn)之間都有零序電流流過(guò)， 其情況和兩側(cè)電源供電的輻射形電網(wǎng)中 的相間故障電流保護(hù)一樣。 為了保證各零序電流保護(hù)有選擇性動(dòng)作和降低定值， 就必須加裝 方向繼電器， 構(gòu)成零序方向電流保護(hù)， 使得零序方向電流保護(hù)在母線向線路輸送零序功率時(shí) 退出，而線路向母線輸送零序功率時(shí)投入。正確的零序功率方向繼電器的動(dòng)作特性和接線，應(yīng)在被保護(hù)線路正方向接地故障時(shí)，

21、 使零序電流與零序電壓的相位關(guān)系進(jìn)入繼電器動(dòng)作區(qū)的較靈敏部分。當(dāng)電流自母線流向線路為正，電壓以線路高于大地為正時(shí)，線路正方向故障，零序電 流越前零序電壓 180° -，為變電所變壓器零序阻抗的阻抗角。如果為85°，則零序電流越前零序電壓 95°。 目前常用的零序功率方向繼電器動(dòng)作特性，根據(jù)制造廠習(xí)慣不同，有最靈敏角為電流越前電壓 100° 110°和最靈敏角為電流滯后電壓 70°兩種，見(jiàn)圖 3-39（a）和圖 3-39（b）。 前一種與正方向故障情況相一致， 其電流和電壓回路的極性應(yīng)分別與零序電流互感器和零序 電壓互感器的同極性相連接

22、，如圖 3-40 中的繼電器 A ；后一種的零序功率方向繼電器，應(yīng) 將其電流線圈套中標(biāo)有“· ”號(hào)的端子與零序電流濾過(guò)器標(biāo)有“· ”號(hào)的端子相聯(lián)接，以輸入g3I 0 ；而繼電器電壓線圈標(biāo)有“· ”號(hào)的端子與零序電壓濾過(guò)器未標(biāo)“· ”號(hào)的端子聯(lián)系，以g取得 3U 0 ，這一點(diǎn)在實(shí)際工作中應(yīng)予注意。2 利用一次負(fù)荷電流和運(yùn)行電壓檢查零序功率方向繼電器 零序功率方向繼電器是比較零序電壓與零序電流之間的相位關(guān)系來(lái)判別方向的。在運(yùn) 行中，很大一部分零序電流方向保護(hù)的誤動(dòng)作， 是由于零序功率方向繼電器交流回路接線不 正確所致。 為了防止接線不正確引起的誤動(dòng)作， 對(duì)于

23、新安裝的保護(hù)在運(yùn)行前除了必須查明零 序功率方向繼電器的動(dòng)作特性和端子極性以及正確連接由互感器端子箱到繼電器的電流和 電壓回路的接線之外； 還可以利用一次負(fù)荷電流和正常運(yùn)行電壓， 用試驗(yàn)的方法證明繼電器 接線是否正確。在線路帶負(fù)荷情況下，檢查零序電流方向保護(hù)向量的步驟如下：（ 1）首先用一組 TV 專供零序電流方向保護(hù)做相量檢查用，其它線路運(yùn)行設(shè)備，由另 一組 TV 供電。（ 2）在 TV 端子箱處，將開(kāi)口三角繞組的接線進(jìn)行改接，使方向元件有電壓。由于各 站 TV 接線方式不同，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況模擬 A 相或 B 相或 C 相接地（見(jiàn)表 3-1 ）。表 3-1 帶負(fù)荷后零序電流方向保護(hù)相量的分析（

24、 3）在保護(hù)盤處，測(cè)量開(kāi)口三角的L 對(duì)星形端 A 、B、C 的電壓，以確定方向元件所加電壓相位是否正確。ggg（ 4）零序方向元件依次通入 I A、I B、I C電流。（5）測(cè)三相負(fù)荷電流相位，與盤表核對(duì)。確定功率因數(shù)角及功率送受情況。（ 6）開(kāi)口三角繞組改線后，方向元件端子上電壓，應(yīng)符合表3-1 所列數(shù)值。（ 7）分析判斷。 模擬哪相接地， 即應(yīng)以該相電壓為基準(zhǔn)， 根據(jù)功率繼電順的動(dòng)作特性，畫(huà)出繼電器動(dòng)作區(qū)。星形側(cè)線電壓 =100V ，相電壓 =1003為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算的，基準(zhǔn)值變化時(shí)，交影響L 點(diǎn)對(duì)星形通入哪些電流，即應(yīng)以該電流同相之相電壓為基準(zhǔn)，畫(huà)出四個(gè)象限?？v坐標(biāo)表示有功 線，橫坐標(biāo)表示

25、無(wú)功線。電流相量確定后，即可明顯看出繼電器動(dòng)作狀態(tài)，見(jiàn)表3-2。表 3-2 測(cè)量結(jié)果功率送受情況+P+QP+QPQ+PQ通入電流IAIBICIAIBICIAIBICIAIBIC模擬 A 相接地+0000+0+0相擬 B 接地+000+000+模擬 C 相接地0+000+00注 表中是功率因數(shù)角在 0° 90°間變化時(shí)繼電器動(dòng)作情況，當(dāng)功率因數(shù)角確定后，不定 應(yīng)為動(dòng)作或不動(dòng)。改接開(kāi)口三角繞組接線時(shí)，零序電壓回路出現(xiàn)100V ，應(yīng)采取措施，防止零序過(guò)壓繼電器燒毀。 L 端對(duì)星形接線繞組電壓值，按開(kāi)口三角繞組 TV 電壓=100V ，TV側(cè)各點(diǎn)的電壓值。3零序功率方向繼電器的使用

26、原則電力系統(tǒng)事故統(tǒng)計(jì)材料表明， 大接地電流系統(tǒng)電力網(wǎng)中， 線路接地故障占線路故障總數(shù) 的 80% 90%，零序電流方向保護(hù)的正確動(dòng)作率約97%，是高壓線路保護(hù)中正確動(dòng)作率最高的一種。零序電流方向保護(hù)具有原理簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠，設(shè)備投資小，運(yùn)行維護(hù)方便，正確動(dòng)作 率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。 因此， 在我國(guó)大接地電流系統(tǒng)不同電壓等級(jí)電力網(wǎng)的線路上， 都裝設(shè)了 這種保護(hù)作為基本保護(hù)。然而， 在運(yùn)行實(shí)踐中， 零序功率方向繼電器誤動(dòng)作時(shí)有發(fā)生。 為了提高零序電流保護(hù)動(dòng) 作可靠性，簡(jiǎn)化其回路，零序功率方向繼電器的使用原則如下：（1）除了采用方向元件后，能使保護(hù)性能有較顯著改善的情況外，對(duì)于動(dòng)作機(jī)率最多 的零序電流保護(hù)

27、的瞬時(shí)段，特別是“躲非全相 I 段”，以及起后備作用的最末一段，應(yīng)不經(jīng) 方向元件動(dòng)作跳閘。（2）其它各段，如實(shí)際選用的定值，可以不經(jīng)方向元件能保證選擇性并有一定靈敏度 時(shí)，也不宜經(jīng)方向元件動(dòng)作跳閘。（3）對(duì)于平行雙回線，特別是對(duì)采用單相重合閘的平行雙回線，如果互感較大，零序 電流保護(hù)的有關(guān)延時(shí)段，必要時(shí)也包括靈敏 I 段，一般以經(jīng)過(guò)零序方向元件控制為宜，因?yàn)?這樣要以不必考慮非全相運(yùn)行情況下雙回線路保護(hù)之間的配合關(guān)系，可以改善保護(hù)工作性（4）方向繼電器的動(dòng)作功率，應(yīng)以不限制保護(hù)動(dòng)作靈敏度為原則，一般要求在發(fā)生接 地故障且當(dāng)零序電流為保護(hù)啟動(dòng)值時(shí)，應(yīng)有 2 以上的靈敏度。六、對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)

28、在大接地電流系統(tǒng)中， 采用零序電流保護(hù)與采用三相完全是形接線的電流保來(lái)反應(yīng)接地 故障相比較，前者具有較突出優(yōu)點(diǎn)：（ 1）相間短路的過(guò)電流保護(hù)，其動(dòng)作電流按躲過(guò)最大負(fù)荷電流來(lái)整定，一般為57A，而零序過(guò)電流保護(hù)則是按躲過(guò)最大不平衡電流整定的，其動(dòng)作電流一般為2 4A。由于發(fā)生g單相接地短路時(shí)， 故障相電流與零序電流 3I0相等。 因此， 零序過(guò)電流是保護(hù)有較高的靈敏 度。（2）零序過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限， 不必與 y，d 接線變壓器的 d側(cè)線路保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限 相配合，故動(dòng)作時(shí)限比相間保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限小。（ 3）線路零序阻抗較正序阻抗大， X0=（23.5 ） X 1，故線路始端與末端接地短路， 零序

29、電流變化顯著， 系統(tǒng)運(yùn)行方式改變時(shí)， 零序電流變化較小， 因此零序速斷保護(hù)的保護(hù)范 圍較大，對(duì)于一般的中、長(zhǎng)線路可以達(dá)到線路全長(zhǎng)的70% 80%，性能與距離保護(hù)相近，并且保護(hù)范圍比較穩(wěn)定，零序 II 段的靈敏系數(shù)也易于滿足要求。（ 4）保護(hù)安裝地點(diǎn)正方向附近接地短路，零序功率方向繼電器沒(méi)有電壓死區(qū)，而相間 短路保護(hù)功率方向繼電器有死區(qū)。（5）保護(hù)不受負(fù)荷和系統(tǒng)振蕩的影響，而相間短路電流保護(hù)則受系統(tǒng)振蕩、短時(shí)過(guò)負(fù) 荷的影響而可能誤動(dòng)作， 必須采取防止措施。 零序電流保護(hù)反應(yīng)于零序電流的絕對(duì)值， 受故 障過(guò)渡電阻的影響較小。零序電流保護(hù)也存在一些缺點(diǎn)，有： （1）當(dāng)電流回路斷線時(shí)，可能造成保護(hù)誤動(dòng)

30、作，這是一般較靈敏的保護(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(dòng)作。（ 2）當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，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(duì)稱運(yùn)行， 單相重合閘過(guò)程中的兩相運(yùn)行， 三相重合閘和手動(dòng)合閘時(shí)的三相斷路器 不同期， 母線倒閘操作時(shí)斷路器與隔離開(kāi)關(guān)并聯(lián)過(guò)程或斷路器正常環(huán)并運(yùn)行情況下，由于隔離開(kāi)關(guān)或者說(shuō)斷路器接觸電阻三相不一致而出現(xiàn)零序環(huán)流（圖3-41），以及空投變壓器時(shí)產(chǎn)生的不平衡勵(lì)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

31、的情況 下，可能出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的不平衡勵(lì)磁涌流和直流分量等等，都可能使零序電流保護(hù)起動(dòng)。（3）地理位置靠近的平行線路，當(dāng)其中一條線路故障時(shí)，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(dòng)作。 對(duì)于此種情況， 可以改用負(fù)序方向繼電 器，來(lái)防止上述方向繼電器誤判斷。七、零序電流保護(hù)與重合閘配合使用 1在采用單相重合閘的線路上，零序電流保護(hù)最末一段的時(shí)間要躲過(guò)線路的重合閘周 期，其原因是：1）零序電流保護(hù)最末一段通常都要求作相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)以及保證本線經(jīng)較大的 過(guò)渡電阻（ 220KV 為 100 ）接地仍有足夠的靈敏度，其定值一般整定得較小。線路重合 過(guò)程中非全相運(yùn)行時(shí)，

32、在較大負(fù)荷電流的影響下， 非全相零序電流有可能超過(guò)其整定值而引 起保護(hù)動(dòng)作。2）為了保證本線路重合過(guò)程中健全相發(fā)生接地故障能有保護(hù)可靠動(dòng)和切降故障，零序 電流保護(hù)最末一段在重合閘啟動(dòng)后不能被閉鎖而退出運(yùn)行。綜合上述兩點(diǎn)， 零序電流保護(hù)最末一段只有靠延長(zhǎng)時(shí)間來(lái)躲過(guò)重合閘周期， 在重合過(guò)程g 中既可不退出運(yùn)行， 又可避免誤動(dòng)。 當(dāng)其定值躲不過(guò)相鄰線非全相運(yùn)行時(shí)流過(guò)本線的 3I0 時(shí)， 其整定時(shí)間還應(yīng)躲過(guò)相鄰線的重合閘周期。2與三相重合閘配合使用的零序電流方向保護(hù)（1）零序電流一段保護(hù) 階段式零序電流方向保護(hù)的一段， 在整定時(shí)要避越正常運(yùn)行和正常檢修方式下線路末端 （不帶方向時(shí)應(yīng)為兩端母線）單相及兩

33、相接地故障時(shí)流經(jīng)被保護(hù)線路的最大零序電流。當(dāng)零序電流保護(hù)與三相重合閘配合使用時(shí)， 由于線路后重合側(cè)斷路器合閘不同期造成瞬 時(shí)性（斷路器三相合閘不同期時(shí)間，實(shí)際可能達(dá)到40 60ms）非全相運(yùn)行，也產(chǎn)生零序電流。當(dāng)躲不過(guò)這種非全相的最大零序電流時(shí)，不帶時(shí)限的一段保護(hù)將發(fā)生誤動(dòng)作。避越線路末端故障整定是絕對(duì)必須的。 如果該定值又大于避越斷路器不同期引起的非全 相零序電流整定值， 那么， 只需要設(shè)置一個(gè)不帶時(shí)限的一段電流保護(hù)。 如果斷路器不同期引 起的非全相零序電流大于末端故障的零序電流時(shí)， 或者按躲非全相情況整定； 或者在三相重 合閘時(shí)給躲不開(kāi)非全相運(yùn)行零序電流的第一段帶 0.1s 的時(shí)限；或者按

34、兩個(gè)第一段，一個(gè)按 躲非全相情況整定不帶時(shí)限，另一個(gè)按躲末端故障整定，但在重合閘后加 0.1s 時(shí)限或退出 工作。綜上所述， 在三相重合閘配合作用時(shí)， 零序電流方向保護(hù)裝置必須具備實(shí)現(xiàn)兩個(gè)第一段 （靈敏一段與不靈敏一段）保護(hù)的可能性和無(wú)時(shí)限的一段保護(hù)在重合閘時(shí)帶 0.1s 時(shí)限的可 能性。（2）零序電流方向保護(hù)裝置中帶時(shí)限的后備保護(hù)段數(shù)根據(jù)規(guī)程規(guī)定， 多段式零序電流方向保護(hù)之間必須按逐極配合原則整定， 即要求靈敏度 和時(shí)間兩方面的配合。 為了適應(yīng)不同電壓等級(jí)的電力網(wǎng)對(duì)后備作用以及特殊用途的保護(hù) （例 如旁路斷路器的保護(hù)） 對(duì)保護(hù)段數(shù)的要求， 按現(xiàn)在系統(tǒng)實(shí)際的配置， 要求零序電流方向保護(hù) 除有兩個(gè)第一段外，還應(yīng)有三個(gè)時(shí)間后備段。3、與綜合重合閘配合使用時(shí)的零序電流方向保護(hù)裝置（1）