三段式零序電流保護(hù)

1、實習(xí)（實訓(xùn)）報告實習(xí)（實訓(xùn)）名稱： 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計 學(xué) 院： 專 業(yè)、 班 級： 指 導(dǎo) 教 師： 報 告 人： 學(xué) 號： 時 間： 2017年1月5日 實習(xí)主要內(nèi)容： 兩相接地短路零序電流整定計算及其相應(yīng)M側(cè)保護(hù)1的整定,線路N側(cè)零序電流速斷保護(hù)段的整定值及保護(hù)范圍。主要收獲體會與存在的問題：通過本次的實習(xí)過程，更加熟悉了整定計算的主要內(nèi)容和相應(yīng)的方法?？傮w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)了一點問題。實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

2、日備注：目 錄1設(shè)計題目.32 分析設(shè)計要求.42.1設(shè)計規(guī)定.52.2本線路保護(hù)計.62.3 系統(tǒng)等效電路圖.73 三段式零序電流保護(hù)整定計算.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)段整定.103.3 N側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)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.135 總結(jié).14參考文獻(xiàn).151 設(shè)計題目 如圖1所示為雙電源網(wǎng)絡(luò)中，已知線路的阻抗，兩側(cè)系統(tǒng)等值電源的參數(shù)：相電動勢：各電源阻抗：,。設(shè)計要求：決定線路MN兩側(cè)零序電流速斷保護(hù)段的整定值及保護(hù)范圍。圖1 雙電源網(wǎng)絡(luò)2 分析設(shè)計要求2.1 設(shè)計規(guī)定 根

3、據(jù)電力工程設(shè)計手冊上的相關(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)，如不能滿足要求，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 本線路保護(hù)設(shè)計 在電力系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生接地故障時，通過變壓器接地丶構(gòu)成短路通路，故障相流過很大的短路電流

4、。110kV及以上電網(wǎng)，為中性點直接接地系統(tǒng)；335kV及以上電網(wǎng)，為中性點不接地或不直接接地（小接地電流系統(tǒng)）。中性點直接接地電網(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，中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路，將產(chǎn)

5、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，可以用來實現(xiàn)短路接地保護(hù)。 該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是兩端電源中性點直接接地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

6、接地短路的保護(hù)。2.3 系統(tǒng)等效電路圖經(jīng)過計算，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。其中各阻抗的計算結(jié)果如下：正序等值電路：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：圖4 零序等值電路圖3 三段式零序電流保護(hù)整定計算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：零序電流段為瞬時零序電流速斷，只保護(hù)線路的一部分；零序電流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，它與零序電流段共同構(gòu)成本線路接地故障的主保護(hù)；零序電流段為零序過電流保護(hù)，動作時限按階梯原

7、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（零序段）保護(hù)零序電流與線路的阻抗有關(guān)，可以作出3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,即-可靠系數(shù)，取1.21.3.-線路末端的最大零序電流求故障點：本線路末端故障類型：（假設(shè)）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：單相接地短路M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)段整定值：圖5 單相短路接地復(fù)合序網(wǎng)圖兩相接地短路

8、最大零序電流：兩相接地短路M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)段整定值：圖6 兩相短路接地復(fù)合序網(wǎng)圖兩者中取較大者：（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3求：-可靠系數(shù)，取1.11.2。兩相先合，一相斷線：一相先合，兩相斷線：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)揮零序段的作用。應(yīng)分別設(shè)靈敏段和不靈敏段套保護(hù)。3.

9、2 M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)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)段進(jìn)行整定。本線路末端N處：單相接地短路最大零序電流：=單相接地短路M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)段整定值：兩相接地短路最大零序電流： 兩相接地短路M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)段整定值：兩者中取較大者：保護(hù)范圍校驗：校驗最小保護(hù)范圍時，取值與上述計算真好相反；即整定時，若按單相計算，那么，校驗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： （滿足保護(hù)范圍要求）保護(hù)延時的整定：段帶小的延時（0.1S）躲開不同時合閘時間，避免保護(hù)誤動。3.3 N側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)段整定根據(jù)上述零序

10、電流保護(hù)原則（1）對M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)段進(jìn)行整定。本線路末端M處：單相接地短路最大零序電流：單相接地短路M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)段整定值：兩相接地短路最大零序電流：兩相接地短路M側(cè)保護(hù)1零序電流保護(hù)段整定值：兩者中取較大者：保護(hù)范圍校驗： （滿足保護(hù)范圍要求）保護(hù)延時的整定：段帶小的延時（0.1S）躲開不同時合閘時間，避免保護(hù)誤動。4 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

11、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

12、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)缺點零序電流保護(hù)的優(yōu)點： 在中性點直接接地的電網(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：(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地短路時，零序電流變化顯著，曲線較陡，因此零序電流段和零序電流段保護(hù)范圍較長。零序過電流

13、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。因為系統(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

14、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，因此在中性點直接接地的高壓和超高壓系統(tǒng)中獲得普遍應(yīng)用。零序電流保護(hù)的缺點：(1)受變壓器中性點接地數(shù)目和分布的影響顯著。對于運(yùn)行方式變化或接地點變化很

15、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。(2)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。(3)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護(hù)的共同弱點,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

16、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

17、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，通過變壓器接地丶構(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，中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短

18、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，可以用來實現(xiàn)短路接地保護(hù)。 通過本次的實習(xí)過程，更加熟悉了整定計算的主要內(nèi)容和相應(yīng)的方法?？傮w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)了一點問題。實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)。參考文獻(xiàn)1 袁甄. 從“