繼電保護課件PPT零序電流保護

1、 中性點直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護3-1 3-1 中性點接地方式及特點中性點接地方式及特點 1、中性點接地方式 2、單相接地故障時，不同中性點接地方式的特點 (1)中性點不接地系統(tǒng) *無短路回路，無Id，只有經(jīng)等效對地C形成的大容抗回路，故障點只有較小的IC，允許系統(tǒng)繼續(xù)運行12h，保護不需跳閘，因此供電可靠性相對較高。 *故障相對地電壓降低，但非故障相對地電壓升高（若為金屬性接地故障，非故障相對地電壓將由正常時的相電壓升高為線電壓），因此對系統(tǒng)中設(shè)備的對地絕緣要求高。經(jīng)高阻接地經(jīng)消弧線圈接地不接地非直接接地直接接地3 3 電網(wǎng)接地故障的零序保護電網(wǎng)接地故障的零序保護(2)中性

2、點直接接地系統(tǒng) *有短路回路，有很大的Id，不允許系統(tǒng)繼續(xù)運行，保護必須立即切除故障，供電可靠性相對較低。 *由于中性點對地電壓被鉗制為0，則各相對地電壓不會超過相電壓(或超過不多)，因此系統(tǒng)中設(shè)備的對地絕緣要求不高。3、不同中性點接地方式的應(yīng)用特點由于110kV以上系統(tǒng)，其設(shè)備費用將隨著對地絕緣要求的提高而大幅增加，因此我國規(guī)定110kV及以上系統(tǒng)采用中性點直接接地系統(tǒng)（其供電可靠性可通過其他措施來保證，例如采用雙回線供電、環(huán)網(wǎng)供電等）； 110kV以下系統(tǒng)采用中性點非直接接地系統(tǒng)（不接地系統(tǒng)） 。當中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，若故障點對地電容電流IC大到一定程度，要求采取措施降低

3、IC，則可在中性點增設(shè)消弧線（或高阻）來降低IC 。 線路中性點直接接地電網(wǎng)（大接地電流系統(tǒng)）： 變壓器中性點直接接大地。110kV110kV及以上電網(wǎng)中性點直接接地及以上電網(wǎng)中性點直接接地66kV66kV及以下電網(wǎng)及以下電網(wǎng) 中性點不接地或不直接接地中性點不接地或不直接接地對于中性點直接接地電網(wǎng)，利用接地短路時出現(xiàn)很大零序?qū)τ谥行渣c直接接地電網(wǎng)，利用接地短路時出現(xiàn)很大零序電流的特點，構(gòu)成：電流的特點，構(gòu)成： （1 1）零序電流保護）零序電流保護 （2 2）零序方向電流保護）零序方向電流保護 正方向規(guī)定：零序電壓：零序電壓：線路大地線路大地 ；零序電流：零序電流：母線線路母線線路一、接地短路時

4、零序分量的特點一、接地短路時零序分量的特點（1）（1 1）零序電壓零序電壓 故障點最高，中性點最低故障點最高，中性點最低（2 2）零序電流零序電流 由故障零序附加電源由故障零序附加電源Ud0 產(chǎn)生產(chǎn)生; ; 從故障點流向接地的從故障點流向接地的 變壓器中性點。變壓器中性點。（3 3）零序功率零序功率 方向：線路方向：線路母線。母線。（4 4）零序阻抗角零序阻抗角 取決于取決于ZB0 ：（5 5）運行方式變化運行方式變化 線路、中性點不變，零序網(wǎng)不變；線路、中性點不變，零序網(wǎng)不變； 正負序阻抗變化間接影響零序正負序阻抗變化間接影響零序（Ud1、 Ud2、Ud0 ）0 . 100)(BAZIU電壓

5、互感器的二次側(cè)開口三角輸出零序電壓電壓互感器的二次側(cè)開口三角輸出零序電壓 。二、零序電壓、零序電流的獲取二、零序電壓、零序電流的獲取 1. 零序電壓的獲取零序電壓的獲取 （1） 零序電壓過濾器零序電壓過濾器cbaUUUU03（2） 加法器加法器（3） 微機保護內(nèi)直接利用程序微機保護內(nèi)直接利用程序（4） 發(fā)電機中性點電壓互感器或消弧線圈二次側(cè)發(fā)電機中性點電壓互感器或消弧線圈二次側(cè)加法器U aU bU c3U 0mnABCTV03U2 2零序電流的獲取零序電流的獲?。? 1）零序電流過濾器零序電流過濾器 接于相間保護電流互感器的中性線上。接于相間保護電流互感器的中性線上。 不平衡電流：不平衡電流：

6、 原因：鐵心磁化曲線不一致以及制造過程中的差別。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相間短路時不平衡電流達到最大值Ibp.max。 接地短路時接地短路時3I0 相對很大。相對很大。03IIIIIcbaJI0 （2）零序電流互感器（電纜線路）零序電流互感器（電纜線路） 一次電流：一次電流： 優(yōu)點：無不平衡電流，接線簡單優(yōu)點：無不平衡電流，接線簡單)(/ )()()(LCLBLAllLCCLBBLAAcbabpIIInnIIIIIIIIII1LI1I2ICBAIIII03三、中性點直接接地系統(tǒng)的接地保護三、中性點直接接地系統(tǒng)的接地保護 中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)

7、生接地故障時產(chǎn)生很大的零序電流，反應(yīng)零序電流增大的保護成為零序保護。零序電流保護可裝設(shè)在上圖中的斷路器1和2處。 由于零序電流保護對單相接地故障具有較高的靈敏度。零序電流保護是高壓線路保護中必配備的保護之一。 高壓線路保護（110kV及以上）配備的保護有： （1）零序（電流）保護；（2）距離保護；（3）高頻保護三段式零序電流保護三段式零序電流保護（1）零序電流速斷保護（零序段）（2）零序電流限時速斷保護（零序段）（3）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反映線電流的電流保護。 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。1 1零序電流速斷保護

8、（零序零序電流速斷保護（零序段）段） 整定原則：整定原則： （1 1）起動電流整定值起動電流整定值 躲開（大于）本線路末端發(fā)生單相或兩相接地故障可能出現(xiàn)躲開（大于）本線路末端發(fā)生單相或兩相接地故障可能出現(xiàn)的最大零序電流的最大零序電流 3 I0 . m a x 。 是零序段可靠系數(shù)，一般取1.21.3。 （2 2） 動作時限，一般為： 所以，零序段的保護范圍仍為本線路首端一部分。 max. 03IKIkdz00 tkK 零序零序段整定起動電流時需考慮的特殊情況段整定起動電流時需考慮的特殊情況（3）躲開斷路器三相觸頭不同期合閘的最大零序電流躲開斷路器三相觸頭不同期合閘的最大零序電流3 I0. b

9、tbtkdzIKI. 03其中， 是大于1的可靠系數(shù)。kK如果有：max. 0. 033IKIKkbtk 則整定定值取為最大者，即btkdzIKI. 03 按以上原則（即條件按以上原則（即條件3 3）所得定值一般較大，會使保護范圍）所得定值一般較大，會使保護范圍縮小，靈敏度降低。此時可考慮使零序縮小，靈敏度降低。此時可考慮使零序段帶一小的延時段帶一小的延時（0.1s0.1s）躲開不同時合閘時間，這時可不考慮按這一條件來整）躲開不同時合閘時間，這時可不考慮按這一條件來整定，只按照條件定，只按照條件1 1進行整定。進行整定。 （4 4）采用單相自動重合閘（例如采用單相自動重合閘（例如220kV22

10、0kV及以上線路）時，還應(yīng)及以上線路）時，還應(yīng)躲過非全相運行期間系統(tǒng)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，發(fā)生振蕩所出現(xiàn)的最大零序電流 3 I0. f q。 零序零序段整定起動電流時需考慮的特殊情況段整定起動電流時需考慮的特殊情況dzIdzfqII. 03 則設(shè)立兩個零序則設(shè)立兩個零序段，分別為：段，分別為：， 是按上述是按上述2 2個條件整定的起動電流個條件整定的起動電流靈敏靈敏段：段： （動作值小，靈敏度高）按按（1 1）（）（3 3）條條件整定件整定, ,非全相運行時退出非全相運行時退出不靈敏不靈敏段：段： （動作值大，靈敏度低）按按（4 4）整定整定, ,非全相運行時

11、不退出非全相運行時不退出如果 系統(tǒng)全相運行時： 靈敏I段起作用 （單相故障時保護首次動作由靈敏I段切除）。 系統(tǒng)非全相運行時（保護已首次動作跳開故障相QF）： 靈敏I段退出（即被閉鎖），不靈敏I段起作用 （若ZCH重合于永久故障上，保護由不靈敏I段再次切除；若不靈敏I段動不了，則只能由帶延時的II段或后備保護切除）2、保護范圍： 零序電流I段也不能保護本線路全長， 但保護范圍比相間短路電流I段大3、動作時限：tI0s二、零序電流限時速斷保護（零序電流II段）1、整定原則：與下條線路的零序電流I段配合。 動作電流整定：躲開下條線路零序電流I段保護范圍末端接地短路時（即流過下條線路的零序電流剛好為

12、其零序電流I段整定值時）流過本保護的最大零序電流。IIIdz.1KkII3Id0.AB.maxKkIIIIdz.2 /Kfz.min KkII：取1.11.2； 分支系數(shù)Kfz3Id0.BC/3Id0.AB，Kfz.min：Kfz可能的最小值。動作時限：tII1tI2+tt0.5s 2、校驗靈敏度： 要求：Klm1.5 （3Id0.bm.min：本線路末端接地短路時所出現(xiàn)的最小零序電流） 若Klm不滿足要求，采用以下方式解決： (1)本線路零序電流II段與下條線路的零序電流II段相配合： IIIdz.1KkIIIIIdz.2 /Kfz.min ； tII1tII2+t2t1.0s(2)保留0.

13、5s的零序II段，并增加按(1)整定的零序電流II段(3)改用接地距離保護 當被整定保護與被配合保護間有接地變壓器時，考慮當被整定保護與被配合保護間有接地變壓器時，考慮K 0 f z。200102020010. 01BABBBBABBfzXXXXXXXK三、零序過電流保護（零序電流III段）1、整定原則：躲開下條線路出口處相間短路時所測的最大不平衡電流： IIIIdzKkIII3I0.bp.max 實際整定：應(yīng)考慮滿足各級線路靈敏系數(shù)按逐級配合的原則，即本保護零序電流III段的保護范圍不超出下條線路零序電流III段的保護范圍，即本線路零序電流III段與下條線路的零序電流III段配合： IIII

14、dz.1KkIIIIIIIdz.2/Kfz.min （KkIII1.11.2） 動作時限按“階梯原則”配合. （保證各級線路保護的動作選擇性） 由于零序電流不會穿越Y(jié)/接線的變壓器T，因此安裝在受端T上的零序電流III段保護可以瞬動，即零序電流III段是以受端T為時限配合起點（相間短路電流III段是以整個電網(wǎng)終端負荷支路為時限配合起點）。 零序網(wǎng)范圍 正序網(wǎng)范圍 零序電流III段動作時限 相間短路電流III段動作時限2、校驗靈敏度： 近后備： 要求：Klm 1.5 遠后備： 要求：Klm 1.2 3Id0.bm.min：本線路末端接地短路時，流過本保護的最小零序電流。 3Id0.xm.min：

15、下條線路末端接地短路時，流過本保護的最小零序電流。3、對于220kV及以上的高壓線路，當對后備保護的動作速度要求較高時，本線路零序電流III段可采用與下條線路的零序電流II段配合（在靈敏度滿足要求的前提下）： IIIIdz.1KkIIIIIIdz.2/Kfz.min ；tIII1tII2+t2t1.0s 同時可增設(shè)與下條線路零序電流III段配合的零序電流IV段： IIVdz.1KkIVIIIIdz.2/Kfz.min ；tIV1tIII2+t 四、方向性零序電流保護四、方向性零序電流保護分析：分析： d1短路，保護短路，保護3可能誤動；可能誤動； d2短路，保護短路，保護2可能誤動。可能誤動。

16、措施：系統(tǒng)中有多個變壓器中性點接地。措施：系統(tǒng)中有多個變壓器中性點接地。 在可能誤動的元件上裝功率方向元件在可能誤動的元件上裝功率方向元件GJ0。 正方向：正方向：線路母線；線路母線； 反方向：反方向：母線線路。母線線路。 保護正方向接地短路時： 超前 ：(180-d0) 則GJ0的最靈敏角應(yīng)為：lm=(180-d0) 例如d0=70，則lm取為110 保護越靠近接地短路點，3U0越大， 則零序電流保護的零序電流保護的GJGJ0 0不存在死區(qū)。不存在死區(qū)。GJ0靈敏性校驗：靈敏性校驗：（1 1）出口短路時出口短路時 GJ0無電壓死區(qū)無電壓死區(qū)（2 2）遠處故障時，可能不動，須校驗靈敏性。遠處故

17、障時，可能不動，須校驗靈敏性。5 . 1mindzlmSSK若保護越遠離接地短路點，3U0、3I0， 則對于長線路，零序電流保護的GJ0需校驗Klm： 近后備：Klm 要求：Klm 2 遠后備：Klm 要求：Klm 1.5 （Sdz.0：GJ0的啟動功率） 三段式零序電流保護原理接線：三段式零序電流保護原理接線：五、零序電流保護的評價和應(yīng)用五、零序電流保護的評價和應(yīng)用優(yōu)點：優(yōu)點：1零序過電流保護整定值??；靈敏度高，動作速度快零序過電流保護整定值小；靈敏度高，動作速度快 相間短路：按負荷電流整定，一般為57A； 零序電流保護：按躲開不平衡電流整定一般為23A。 故障相電流 線路內(nèi)部接地故障時，一

18、側(cè)零序I段動后，另一側(cè)零序電流增加， 零序 I 段相繼動作。 2受運行方式變化的影響小受運行方式變化的影響小 X023.5X1，因此零序電流變化曲線較陡，保護范圍大且較穩(wěn)定， 易滿足靈敏系數(shù)的要求。 3不受系統(tǒng)的對稱性振蕩和三相過負荷影響不受系統(tǒng)的對稱性振蕩和三相過負荷影響4單相接地故障發(fā)生的概率多單相接地故障發(fā)生的概率多 相間電流保護三相星形接線也可保護單相接地相間電流保護三相星形接線也可保護單相接地，但，但零序電流保護有其優(yōu)點。零序電流保護有其優(yōu)點。 03I03I缺點：缺點：1. 1. 受線路長度變化的影響。受線路長度變化的影響。2. 2. 受單相重合閘的影響大。受單相重合閘的影響大。3.

19、 3. 對自耦合變壓器聯(lián)系的兩個不同等級的電壓網(wǎng)絡(luò)對自耦合變壓器聯(lián)系的兩個不同等級的電壓網(wǎng)絡(luò), ,整定計算整定計算 復(fù)雜化。復(fù)雜化。4-3 4-3 中性點非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的零序電壓、中性點非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的零序電壓、電流及方向保護電流及方向保護一、中性點不接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點 以線路II上A相金屬性接地故障為例(忽略線路上阻抗壓降) 1、零序電壓： ACCDABBDADEEUEEUU 0AACABCDBDADCBAEEEEEUUUUEEE3300則：又：2、零序電流： 各元件對地電容電流：各元件出口處所 測零序電流：* 非故障元件： * 故障元件：（C：系統(tǒng)所有

20、元件對地電容的總和） 003)(3UCjUUUCjIIIIICDBDADICIBIAII0033UCjIIIII0033UCjITT000333UCjIIIII000333UCjIITTT000003)(3)()33(3UCCjUCCjIIIIITITIII3、結(jié)論：(1)系統(tǒng)單相接地時(A相),全系統(tǒng)都出現(xiàn)零序電壓 (2)流過非故障元件的零序電流等于其本身對地電容電流。 方向：母線 元件（ ：90） (3)流過故障元件的零序電流等于全系統(tǒng)所有非故障元件對地電容電流的總和。 方向：元件 母線（ ：90）二、中性點不接地電網(wǎng)中單相接地的保護 1、絕緣監(jiān)視裝置 (1)系統(tǒng)正常及相間短路時： UJU

21、bp Udz.J 裝置延時動作于發(fā)信號。 * 此裝置可確定故障相別， （UA0，UBUC EX ）* 但無法確定故障線路，無選擇性。 需由運行人員手動依次短時拉開各線路QF加以判斷（或按接地檢查按鈕，短時跳開QF，再由重合閘重合），若接地信號短時消失，則接地故障點位于本線路上。（適用于要求不高，且出線少的變電所） 32、零序電流保護（有選擇性保護） 系統(tǒng)正常及相間短路時：3I00 其他線路單相接地時：3I0Cb3EX (小) 本線路單相接地時：3I0(CCb)3EX (大) 保護整定動作電流：IdzKKCb3EX 靈敏系數(shù)： (出線越少CKlm)3、零序功率方向保護（有選擇性保護） 系統(tǒng)正常及相間短路：3U00 3I00 GJ0不動 單相接地時的非故障元件： ：90GJ0不動 單相接地時的故障元件： ：90 GJ0動作 保護中只有方向元件GJ0