零序電流保護(hù)

1、電網(wǎng)接地故障的電流電網(wǎng)接地故障的電流/ /電壓保護(hù)電壓保護(hù)主要內(nèi)容 一、零序分量的特點一、零序分量的特點 二、二、零序電壓、電流濾過器零序電壓、電流濾過器 三、多段式零序電流保護(hù)三、多段式零序電流保護(hù) 四、四、方向性零序電流保護(hù)方向性零序電流保護(hù) 五、對零序電流保護(hù)的評價五、對零序電流保護(hù)的評價變壓器中性點接地方式變壓器中性點接地方式 大電流接地系統(tǒng)大電流接地系統(tǒng) 小電流接地系統(tǒng)小電流接地系統(tǒng)35kV及以下電網(wǎng)：中性點不接地或不直接接地小接地電流系統(tǒng)110kV及以上電網(wǎng)：中性點直接接地大接地電流系統(tǒng)5410XX零序阻抗?jié)M足： 中性點直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障幾率達(dá)8090%，零序保護(hù)有較好效果

2、。我國：310XX有些國家：0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 一、零序分量的特點一、零序分量的特點零序網(wǎng)絡(luò)：與線路、接地變壓器的數(shù)目和位置相關(guān)，和發(fā)電機(jī)沒有關(guān)系。 0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 零序電壓：故障點零序電壓最高，離故障點越遠(yuǎn)，零序電零序電壓：故障點零序電壓最高，離故障點越遠(yuǎn)，零序電 壓越低，變壓器中性點接地處為零。壓越低，變壓器中性點接地處為零。0kU0AU0BU一、零序分量的特點一、零序分量的特點一、零序分量的特點一、零序分量的特點2. 2. 零序電流零序電流 分布：分布：與變壓器中性點接地的多少和位置有關(guān)；與變壓器中性點接地的多少和位

3、置有關(guān)； 大?。捍笮。号c線路及中性點接地變壓器的零序阻抗有關(guān)。與線路及中性點接地變壓器的零序阻抗有關(guān)。0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 一、零序分量的特點一、零序分量的特點3. 3. 零序功率零序功率 分布：短路點零序功率最大；分布：短路點零序功率最大； 方向：對于發(fā)生故障的線路，兩端的零序功率方向為方向：對于發(fā)生故障的線路，兩端的零序功率方向為 線路線路母線母線。0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 一、零序分量的特點一、零序分量的特點4.4.零序電壓與電流的相位關(guān)系零序電壓與電流的相位關(guān)系0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 正方向故障：

4、0AU0I900I900k0 . 1T00AXIU夾角取決于保護(hù)背后系統(tǒng)的零序阻抗，與被保護(hù)線路、故障位置、過渡電阻無關(guān)一、零序分量的特點一、零序分量的特點4.4.零序電壓與電流的相位關(guān)系零序電壓與電流的相位關(guān)系反方向故障：)(0 . 2T000AXXIUk12ABT1T2kk0U0kX01T .X02T .XAB0I0AU0AU0I900k 夾角取決于保護(hù)面對系統(tǒng)的零序阻抗。1.零序電壓濾過器(a)(a)用三個單相式電壓互感器0cbamn3UUUUU二、 零序電壓、電流濾過器CBA03UUUUaUbUcUABC1.零序電壓濾過器0cbamn3UUUUU二、 零序電壓、電流濾過器(b)(b)用

5、三相五柱式電壓互感器1.零序電壓濾過器二、 零序電壓、電流濾過器(c)(c)接于發(fā)電機(jī)中性點的單相電壓互感器(d)(d)內(nèi)部合成零序電壓加法器03UaUbUcUmn0UUUn1.零序電流濾過器二、 零序電壓、電流濾過器AIaIAIBIbIBICIcIAIrI)()()(1CCBBAATAcbarIIIIIInIIII)(1CBATAIIInunbI1.零序電流濾過器二、 零序電壓、電流濾過器優(yōu)點： 沒有不平衡電流 接線簡單三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)零序電流段保護(hù)零序電流IIII段保護(hù)零序電流IIIIII段保護(hù)（一）零序電流（一）零序電流I I段保護(hù)段保護(hù)0I3l（1 1）躲過

6、本線路末端接地短路時的最大三倍零序電流）躲過本線路末端接地短路時的最大三倍零序電流0.maxIrelI0set3IKImax0I3)3 . 12 . 1K(IrelI0setI三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)0.max3Imax03I的計算：的計算： 故障點：本線路末端故障點：本線路末端 故障類型：故障類型： （假設(shè)（假設(shè) ） 21XX01) 1 (0233ZZEI0102202021)0 , 2(02333ZZEZZZZZZZZEI當(dāng)當(dāng))0 , 2(0) 1 (01033IIXX當(dāng)當(dāng))0 , 2(0) 1 (01033IIXX運行方式運行方式 本側(cè)與對側(cè)的電源應(yīng)是最大運行方式；背

7、后的零序阻抗本側(cè)與對側(cè)的電源應(yīng)是最大運行方式；背后的零序阻抗小，對側(cè)的零序阻抗大。小，對側(cè)的零序阻抗大。（2 2）躲斷路器三相觸頭不同時合閘而出現(xiàn)的最大零序電流）躲斷路器三相觸頭不同時合閘而出現(xiàn)的最大零序電流0.unbIrelI0set3IKI0.unb3I的計算：的計算： 兩相先合：兩相先合：01NM02202021NM0.unb2333ZZEEZZZZZZZZEEI一相先合：一相先合：01NM0.unb233ZZEEI取兩者較大者取兩者較大者 三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)（一）零序電流（一）零序電流I I段保護(hù)段保護(hù)0.unb3I（2 2）躲斷路器三相觸頭不同時合閘而出現(xiàn)的

8、最大零序電流）躲斷路器三相觸頭不同時合閘而出現(xiàn)的最大零序電流三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)（一）零序電流（一）零序電流I I段保護(hù)段保護(hù)0.unb3I 整定值應(yīng)選?。ㄕㄖ祽?yīng)選取（1 1）和（）和（2 2）中較大者。原則（）中較大者。原則（2 2）所得定）所得定值一般較大，保護(hù)范圍縮小，靈敏度降低。值一般較大，保護(hù)范圍縮小，靈敏度降低。 在手動合閘以及三相自動重合閘時，使零序在手動合閘以及三相自動重合閘時，使零序I I段帶有段帶有一個小的延時（約一個小的延時（約0.1s0.1s），這樣就無需考慮此條件。），這樣就無需考慮此條件。（1 1）躲過本線路末端接地短路時的最大三倍零序電流

9、）躲過本線路末端接地短路時的最大三倍零序電流0.max3I（3 3）當(dāng)線路上采用單相自動重合閘時）當(dāng)線路上采用單相自動重合閘時F 按原則（按原則（1 1）整定，往往不能躲開非全相運行狀態(tài)下又）整定，往往不能躲開非全相運行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時所出現(xiàn)的最大零序電流發(fā)生系統(tǒng)振蕩時所出現(xiàn)的最大零序電流F 按能躲開非全相運行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時所出現(xiàn)的按能躲開非全相運行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時所出現(xiàn)的最大零序電流整定，保護(hù)范圍縮小最大零序電流整定，保護(hù)范圍縮小矛盾！三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)（一）零序電流（一）零序電流I I段保護(hù)段保護(hù)設(shè)置兩個零序設(shè)置兩個零序I I段保護(hù)段保護(hù)F 不

10、靈敏不靈敏I I段：按條件（段：按條件（3 3）整定）整定F 靈敏靈敏I I段：按條件（段：按條件（1 1）或（）或（2 2）整定）整定解決辦法：全相運行時發(fā)揮作用，非全相時退出。全相運行時發(fā)揮作用，非全相時退出。非全相運行時發(fā)揮作用。非全相運行時發(fā)揮作用。三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)（3 3）當(dāng)線路上采用單相自動重合閘時）當(dāng)線路上采用單相自動重合閘時0.bIset1IIrelIIset2/KIKI與相鄰線路零序電流I I段配合 tttI01II02k0.ABIk0.BCIk0.BCIk0.ABIIIset2I03IlIset1I（二）零序電流（二）零序電流IIII段保護(hù)段保護(hù)

11、三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)靈敏性校驗：IIset2min0sen3IIK要求 Ksen1.5 改與相鄰線段配合 用兩個靈敏度不同的IIII段 改用接地距離保護(hù)若不滿足要求按本線路末端發(fā)生接地故障時最小零序電流校驗三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)（二）零序電流（二）零序電流IIII段保護(hù)段保護(hù) 躲下級線路出口三相短路時流過保護(hù)裝置的最大不平衡電流三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)（二）零序電流（二）零序電流IIIIII段保護(hù)段保護(hù)unb.maxIIIrelIIIsetIKIk.maxerstnpunb.maxIKKKI式中0.bminIIIset1IIIr

12、elIIIset2/KIKI與下級線路零序IIIIII段保護(hù)在靈敏度上配合unb.maxI三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)（二）零序電流（二）零序電流IIIIII段保護(hù)段保護(hù)靈敏性校驗：靈敏性校驗：min03I5 . 1I3IKIII01set0B.minsen1. 1. 近后備近后備: :按被保護(hù)線路末端短路時，流過保護(hù)的最小三倍零序電流校驗按被保護(hù)線路末端短路時，流過保護(hù)的最小三倍零序電流校驗2. 2. 遠(yuǎn)后備遠(yuǎn)后備：按相鄰線路末端短路時，流過保護(hù)的最小三倍零序電流校驗：按相鄰線路末端短路時，流過保護(hù)的最小三倍零序電流校驗2 . 1I3IKIII01set0C.minsen動作

13、時間：按階梯時限原則來選擇動作時間：按階梯時限原則來選擇tl1t2t3t4t5t03t04t05t零序過電流保護(hù)的時限特性零序過電流保護(hù)的時限特性 在同一線路上的零序過電流保護(hù)與相間短路的過電流保護(hù)在同一線路上的零序過電流保護(hù)與相間短路的過電流保護(hù)相比，將具有較小的時限，這是零序過電流保護(hù)的一大優(yōu)點。相比，將具有較小的時限，這是零序過電流保護(hù)的一大優(yōu)點。三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)四、方向性零序電流保護(hù)四、方向性零序電流保護(hù)0.k1I0.k1I 0.k2I0.k2I 零序電流保護(hù) + 零序功率方向繼電器 = 方向性零序電流保護(hù)k1點短路時k2點短路時四、方向性零序電流保護(hù)四、方

14、向性零序電流保護(hù)0I30U30rU3U0rI3I110sen靜態(tài)功率方向繼電器靜態(tài)功率方向繼電器LHYH0r0rU3U,I3I 四、方向性零序電流保護(hù)四、方向性零序電流保護(hù)1. 1. 零序功率方向繼電器的接線：零序功率方向繼電器的接線：1. 1. 零序功率方向繼電器的接線：零序功率方向繼電器的接線：0I30U3 0rU3U03U0rI3I11070sen0r0rU3U,I3I 整流型和晶體管型零序功率方向繼電器整流型和晶體管型零序功率方向繼電器LHYH四、方向性零序電流保護(hù)四、方向性零序電流保護(hù)1.零序過電流保護(hù)的靈敏度高2.受系統(tǒng)運行方式的影響要小3.不受系統(tǒng)振蕩和過負(fù)荷的影響4.方向性零序

15、電流保護(hù)沒有電壓死區(qū)5.簡單、可靠優(yōu)點：五、五、對零序電流保護(hù)的評價對零序電流保護(hù)的評價1.對短線路或運行方式變化很大時，保護(hù)往往不能滿足要求2.單相重合閘的過程中可能誤動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)時，將使保護(hù)的整定配合復(fù)雜化，且將增大第IIIIII段保護(hù)的動作時間缺點：五、五、對零序電流保護(hù)的評價對零序電流保護(hù)的評價2.4 中性點非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)中性點非直接接地系統(tǒng)(小接地電流系統(tǒng))中性點不接地中性點經(jīng)消弧線圈接地中性點經(jīng)電阻接地在小接地電流系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，一般都允許再繼續(xù)運行12個小時F 要求保護(hù)能選出接地線路并及時發(fā)出信號F 對人身和設(shè)備的安全有危

16、險時，應(yīng)動作于跳閘1、對保護(hù)的要求2.4 2.4 中性點非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)中性點非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)線路線路I線路線路IIC0IC0IIC0GGBGICGIABC 2、中性點不接地系統(tǒng)2.4 2.4 中性點非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)中性點非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)結(jié)論：結(jié)論：3. 3. 在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之總和，方向為從線路流向母線。地電容電流之總和，方向為從線路流向母線。1. 1. 發(fā)生單相接地時，全系統(tǒng)都會出現(xiàn)零序電壓；發(fā)生單相接地時，全系統(tǒng)都會出現(xiàn)零序電壓；2. 2. 在非故障線路上

17、有零序電流，其數(shù)值等于該線路在非故障線路上有零序電流，其數(shù)值等于該線路本身的電容電流，方向為從母線流向線路。本身的電容電流，方向為從母線流向線路。2.4 2.4 中性點非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)中性點非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)3 3、中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障的特點、中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障的特點CLkIII 2.4 2.4 中性點非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)中性點非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù) 在中性點接入消弧線圈以后，單相接地時，通過接地點的在中性點接入消弧線圈以后，單相接地時，通過接地點的總電流為電感電流與全系統(tǒng)總電容電流的向量和。即總電流為電感電流與

18、全系統(tǒng)總電容電流的向量和。即 CLIII 由于由于 和和 的相位相差的相位相差180180，因此，因此 將因消弧線圈的將因消弧線圈的補償而減小。根據(jù)對電容電流補償程度的不同，可以分為補償而減小。根據(jù)對電容電流補償程度的不同，可以分為完全完全補償、欠補償和過補償補償、欠補償和過補償三種補償方式。三種補償方式。CILII過補償方式?jīng)]有發(fā)生過電壓的危險性。因而得到廣泛的應(yīng)用。過補償方式?jīng)]有發(fā)生過電壓的危險性。因而得到廣泛的應(yīng)用。 2.4 2.4 中性點非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)中性點非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)3 3、中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障的特點、中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相

19、接地故障的特點中性點非直接接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)中性點非直接接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)（1 1）零序電壓保護(hù)（絕緣監(jiān)視裝置）零序電壓保護(hù)（絕緣監(jiān)視裝置） 絕緣監(jiān)視裝置是利用單相接地時出現(xiàn)的零序電壓，帶延絕緣監(jiān)視裝置是利用單相接地時出現(xiàn)的零序電壓，帶延時動作于信號。時動作于信號。 0U0U3ln該保護(hù)只能監(jiān)測出接地故障，該保護(hù)只能監(jiān)測出接地故障，但不能判別出是哪條線路的接但不能判別出是哪條線路的接地。為了找出故障線路，還需地。為了找出故障線路，還需要由運行人員依次短時斷開各要由運行人員依次短時斷開各條線路，再以自動重合閘糾正。條線路，再以自動重合閘糾正。當(dāng)斷開某條線路時，零序電壓當(dāng)斷開某條線路時，零序電壓信號消失，即說明該線路單相信號消失，即說明該線路單相接地。接地。（2 2）零序電流保護(hù)）零序電流保護(hù) 零序電流保護(hù)是利用故障線路的零序電流比非故障線路零序電流保護(hù)是利用故障線路的零序電流比非故障線路零序電流大的特點來實現(xiàn)選擇性的保護(hù)。零序電流大的特點來實現(xiàn)選擇性的保護(hù)。 0I為了保證動作的選擇性，為了保證動作的選擇性，零序電流保護(hù)