方向電流保護和接地保護

方向電流保護和接地保護4.1方向性問題的提出及解決方法

為提高供電可靠性可采用雙電源或單電源環(huán)形電網(wǎng)供電更可靠，但卻帶來新問題:(1)Ⅰ、Ⅱ段靈敏度可能下降(2)無法保證Ⅲ段動作選擇性第2頁,共139頁，星期六，2024年，5月在兩側(cè)電源輻射形電網(wǎng)及單電源環(huán)形電網(wǎng)，須考慮保護的方向性問題。(a)兩側(cè)電源輻射形電網(wǎng)(b)單側(cè)電源環(huán)形電網(wǎng)第3頁,共139頁，星期六，2024年，5月(1)Ⅰ、Ⅱ段靈敏度可能下降以P3Ⅰ段為例，整定電流應(yīng)躲過本線路末端短路時的最大短路電流，除了躲過P母線處短路時A側(cè)電源提供的短路電流，還必須躲過N母線背側(cè)短路時B側(cè)電源提供的短路電流。當兩側(cè)電源相差較大且B側(cè)電源強于A側(cè)電源時，可能使整定電流增大，縮短Ⅰ段保護區(qū)，嚴重時喪失保護區(qū)；電流保護Ⅱ段時也有類似的問題，除了與P5的Ⅰ段配合，還須與P2的Ⅰ段配合，可能導(dǎo)致靈敏度下降。第4頁,共139頁，星期六，2024年，5月(2)無法保證Ⅲ段動作選擇性Ⅲ段動作時限采用“階梯特性”，保護P2、P3的Ⅲ段動作時限分別為t2、t3，當k1故障時，保護P2、P3的電流Ⅲ段同時啟動，按選擇性要求應(yīng)該保護P3動作，即要求t3<t2；而k2故障時，又希望保護P2動作，即要求t3>t2，顯然無法同時滿足兩種情況下后備保護選擇性。第5頁,共139頁，星期六，2024年，5月原因分析

造成電流保護在雙電源線路上應(yīng)用困難的原因是需要考慮“反向故障”

.以上圖中保護P3為例.從保護安裝處看出去，在“母線指向線路”方向上發(fā)生的故障稱為正向故障，反之稱為反向故障。第6頁,共139頁，星期六，2024年，5月解決辦法

利用方向元件與電流元件結(jié)合就構(gòu)成了方向電流保護。正方向故障時方向電流保護才可能動作，按正方向分組，圖中保護可以分為兩組：P1、P3、P5為一組，整定動作電流時考慮A側(cè)電源提供的短路電流；P2、P4、P6為另一組，整定時考慮B側(cè)電源提供的短路電流。第7頁,共139頁，星期六，2024年，5月雙側(cè)電源電網(wǎng)線路方向過流保護時限特性

(a)網(wǎng)絡(luò)圖；(b)保護時限特性第8頁,共139頁，星期六，2024年，5月加裝了方向元件的電流保護叫做方向電流保護。這樣，當雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)上的電流保護加裝了方向元件后，就可以把它們拆開看成兩個單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的保護，其中保護1~3反應(yīng)于G1供給的短路電流而動作，保護2~6反應(yīng)于G2供給的短路電流而動作，這樣前面所講的三段式電流保護的工作原理和整定計算就可應(yīng)用了。保護1、3、5為一組，保護2、4、6為另一組，各同方向保護間的時限配合仍按階梯原則來整定。當k1點短路時，保護1、3、4、6因短路功率由母線流向線路，故都能起動，其中按動作方向時限最短的保護3和4動作，跳開QF3、4，將wl2切除，保護1、6返回，保證動作選擇性。第9頁,共139頁，星期六，2024年，5月方向過流保護原理接線圖方向過電流保護主要由方向元件（功率方向繼電器）、啟動元件（電流繼電器）、時間元件組成。第10頁,共139頁，星期六，2024年，5月

兩相式方向過電流保護接線圖（原理圖及展開圖）

第11頁,共139頁，星期六，2024年，5月階段式方向電流保護主要用于雙電源輻射形網(wǎng)絡(luò)和單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，作為輸電線路相間短路的主保護和后備保護。第12頁,共139頁，星期六，2024年，5月4.2功率方向繼電器電壓電流相量圖

(a)正向故障時；(b)反向故障時圖中母線電壓參考方向為“母線指向大地”，電流參考方向為“母線指向線路”。第13頁,共139頁，星期六，2024年，5月正向故障第14頁,共139頁，星期六，2024年，5月反向故障第15頁,共139頁，星期六，2024年，5月利用判別短路功率的方向或電流與電壓之間的相位關(guān)系，就可以判別故障方向。即用短路功率的正負來判斷故障的方向，依此原理構(gòu)成的繼電器稱為功率方向繼電器（方向元件）。k1點短路時 k2點短路時 第16頁,共139頁，星期六，2024年，5月短路功率所謂短路功率，一般指短路時某點電壓與電流相乘所得到的感性功率，在無串聯(lián)電容也不考慮分布電容的線路上短路時，認為短路功率從電源流向短路點。第17頁,共139頁，星期六，2024年，5月由此可見，隨著短路電流的方向不同，功率方向繼電器感受的功率也不相同。對于正方向的故障，其功率為正值，反方向故障，其功率為負值。因此，根據(jù)功率方向繼電器的感受功率的正、負來判別短路功率方向即短路電流的方向，并決定保護是否動作于跳閘。這就是功率方向繼電器之所以能判別短路電流方向的基本原理。第18頁,共139頁，星期六，2024年，5月功率方向繼電器的基本要求①應(yīng)具有明確的方向性，即在正方向發(fā)生各種故障（包括故障點有過渡電阻）時能可靠動作，而在反方向故障時，可靠不動作。②故障時功率方向繼電器的動作有足夠的靈敏度。一般的功率方向繼電器當輸入電壓和電流的幅值不變時，其輸出（轉(zhuǎn)矩或電壓）隨兩者間相位差的大小而改變，輸出為最大時的相位差稱為方向繼電器的最大靈敏角。第19頁,共139頁，星期六，2024年，5月功率方向繼電器動作方程第20頁,共139頁，星期六，2024年，5月功率方向繼電器動作方程第21頁,共139頁，星期六，2024年，5月未采用90接線方式:采用90接線方式:功率方向繼電器比相式動作方程第22頁,共139頁，星期六，2024年，5月功率方向繼電器比幅式動作方程第23頁,共139頁，星期六，2024年，5月功率方向繼電器的構(gòu)成相位比較的兩相量為:此時，動作方程為：比較兩電氣量相位原理構(gòu)成的功率方向繼電器，稱為相位比較式功率方向繼電器?？砂幢容^兩電氣量的相位原理來構(gòu)成,也可按幅值比較原理來構(gòu)成。第24頁,共139頁，星期六，2024年，5月(a)θ=90°動作邊界(b)θ<90°動作(c)θ>90°不動作

相位比較與幅值比較之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系第25頁,共139頁，星期六，2024年，5月動作情況第26頁,共139頁，星期六，2024年，5月第27頁,共139頁，星期六，2024年，5月相位比較與幅值比較之間的關(guān)系相位比較與幅值比較之間具有互換性。條件：均為正弦量。動作方程滿足：第28頁,共139頁，星期六，2024年，5月IC-11整流型功率方向繼電器接線圖（幅值比較）交流回路圖（電壓形成）直流回路圖（電壓比較）第29頁,共139頁，星期六，2024年，5月幅值比較回路由整流和濾波、幅值比較、執(zhí)行元件三個單元組成。常用的有循環(huán)電流比較式、均壓比較式二種。幅值比較回路第30頁,共139頁，星期六，2024年，5月循環(huán)電流式比較回路接線圖第31頁,共139頁，星期六，2024年，5月均壓式比較回路接線圖第32頁,共139頁，星期六，2024年，5月

1-鐵芯；2-永久磁鐵；3-銜鐵；4-觸點；5-右止檔；6-左止檔極化繼電器原理結(jié)構(gòu)圖第33頁,共139頁，星期六，2024年，5月晶體管零指示器第34頁,共139頁，星期六，2024年，5月*集成電路型功率方向繼電器

構(gòu)成方向繼電器的框圖濾波濾波方波方波第35頁,共139頁，星期六，2024年，5月相位比較回路（用何種方法實現(xiàn)相位差比較？）

第36頁,共139頁，星期六，2024年，5月目前廣泛使用的相位比較方法之一是測量兩個電壓瞬時值同時為正（或同時為負）的持續(xù)時間來進行的，例如當同相位時，其瞬時值同時為正的時間等于工頻的半個周期，對50HZ而言，即為10ms，而當兩個電壓的相位差增至90°時，其瞬時值同時為正的時間減至5ms，因此，比較的相位差，可通過一定的邏輯關(guān)系，用測量兩個電壓量同時為正的時間來實現(xiàn)相位比較，當兩者之間的相差≤90°時，其瞬時值同時為正的時間必然≥5ms，滿足這個關(guān)系時，繼電器應(yīng)該動作。第37頁,共139頁，星期六，2024年，5月

(a)臨界動作條件

(b)動作最靈敏條件

第38頁,共139頁，星期六，2024年，5月功率方向繼電器的動作特性第39頁,共139頁，星期六，2024年，5月功率方向繼電器的動作特性第40頁,共139頁，星期六，2024年，5月功率方向繼電器的動作特性第41頁,共139頁，星期六，2024年，5月功率方向繼電器的動作特性第42頁,共139頁，星期六，2024年，5月4.3功率方向繼電器的接線方式功率方向繼電器的接線方式:繼電器與電流互感器和電壓互感器之間的連接方式。應(yīng)滿足如下要求：(1)必須保證功率方向繼電器具有良好的方向性。即正向發(fā)生任何類型的故障都能動作，而反向故障時則不動作。(2)盡量使功率方向繼電器在正向故障時具有較高的靈敏度，φ

k接近φ

sen

。

第43頁,共139頁，星期六，2024年，5月減小電壓死區(qū)的措施

為減小和消除死區(qū)，實際上廣泛采用非故障相的相間電壓作為參考量去判別電流的相位，如對A相的方向繼電器加入電流和電壓。對于相間短路保護用的功率方向繼電器為滿足上述要求，廣泛采用90°接線，所謂90°接線是指系統(tǒng)三相對稱且相電流與相電壓又同相（即當系統(tǒng)為純有功負荷時的功率因數(shù)），每個功率方向繼電器的電流之間的相位角都為90°，這個定義僅是為了稱呼，無特別物理意義。

第44頁,共139頁，星期六，2024年，5月第45頁,共139頁，星期六，2024年，5月第46頁,共139頁，星期六，2024年，5月第47頁,共139頁，星期六，2024年，5月

功率方向繼電器的90o接線

第48頁,共139頁，星期六，2024年，5月功率方向繼電器90°接線方式的相量圖和接線圖

(a)以a相為例的相量圖；(b)接線圖第49頁,共139頁，星期六，2024年，5月第50頁,共139頁，星期六，2024年，5月功率方向繼電器的90o接線優(yōu)點：各種兩相故障均沒有電壓死區(qū)，因為繼電器加入的是非故障的兩相電壓，其值很高。適當選擇a角后，對線路上各種相間故障都保證動作的方向性。缺點：正方向出口三相短路時仍有死區(qū)。第51頁,共139頁，星期六，2024年，5月非故障相電流的影響及按相起動接線不對稱故障時非故障相仍有電流，稱為非故障相電流。小電流接地系統(tǒng)中非故障相電流為負荷電流。大電流接地系統(tǒng)中還應(yīng)考慮接地故障時由于零序電流分布系數(shù)與正負序電流分布系數(shù)不同造成的非故障電流。第52頁,共139頁，星期六，2024年，5月兩相短路對非故障相電流的影響第53頁,共139頁，星期六，2024年，5月所謂“按相啟動”接線是指接入同名相電流的電流測量元件和方向元件的觸點直接串聯(lián)，而后再接入時間繼電器線圈的接線形式。

可避免反方向不對稱短路時僅非故障相電流測量元件動作導(dǎo)致的保護誤動或僅由于功率方向元件誤動而導(dǎo)致的保護誤動。非按相啟動按相啟動第54頁,共139頁，星期六，2024年，5月4.4方向電流保護的整定原則

方向電流保護的整定有兩個方面的內(nèi)容：一是電流部分的整定，即動作電流、動作時間與靈敏度的校驗；二是方向元件是否需要裝設(shè)(投入)。第55頁,共139頁，星期六，2024年，5月1.方向電流保護電流部分的整定對于其中電流部分的整定，其原則與前述的三段式電流保護整定原則基本相同。不同的是與相鄰保護的定值配合時，只需要與相鄰的同方向保護的定值進行配合。在兩端供電或單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，Ⅰ段、Ⅱ段電流部分的整定計算可按照一般的不帶方向的電流Ⅰ段、Ⅱ段整定計算原則進行。第56頁,共139頁，星期六，2024年，5月第Ⅲ段整定原則

一、Ⅲ段保護動作電流①

Ⅲ段動作電流需躲過被保護線路的最大負荷電流，即其中IL.max為考慮故障切除后電動機自啟動的最大負荷電流。第57頁,共139頁，星期六，2024年，5月②Ⅲ段動作電流還需要躲過非故障相的電流Iunf。在小接地電流電網(wǎng)中，非故障相電流為負荷電流。對于大電流接地系統(tǒng)，非故障相電流除了負荷電流外，還包括零序電流I0，則按照下式整定動作電流式中K為非故障相中的零序電流與故障相電流的比例系數(shù)，顯然，對于單相接地故障K為1/3。第58頁,共139頁，星期六，2024年，5月Ⅲ段保護動作時間方向電流保護Ⅲ段動作時間按照同方向階梯原則整定，即前一段線路保護的動作時間比同方向后一段線路保護的動作時間長一個級差。③保護的靈敏度配合方向電流保護的靈敏度，主要由電流元件決定，其電流元件的靈敏度校驗方法與不帶方向性的電流保護相同。對于方向元件，一般因為方向元件的靈敏度較高，故不需要校驗靈敏度。第59頁,共139頁，星期六，2024年，5月

圖中標明了各個保護的動作方向，其中1、3、5、7為動作方向相同的一組保護，，2、4、6、8為另一組同方向保護，于是它們的動作電流、動作時間的配合關(guān)系應(yīng)為：第60頁,共139頁，星期六，2024年，5月方向電流保護的動作時限第61頁,共139頁，星期六，2024年，5月是否裝設(shè)方向元件

圖中如果t4≥t5+Δt,則動作時間較長的一側(cè)(保護4)可以不裝方向元件,保護5必須加裝方向元件.結(jié)論:對裝設(shè)在同一母線上的保護來說,動作時間較長者,可不裝設(shè)方向元件;動作時間較短者,必須裝設(shè)方向元件;如兩保護動作時間相同,則在兩保護上都必須裝設(shè)方向元件.第62頁,共139頁，星期六，2024年，5月單側(cè)電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)同方向保護的靈敏系數(shù)配合問題第63頁,共139頁，星期六，2024年，5月雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中電流保護整定特點

在兩個及兩個以上電源的網(wǎng)絡(luò)接線中，必須采用方向性保護才有可能保證各保護之間動作的選擇性，這是方向保護的主要優(yōu)點。但當增加方向元件后將使接線復(fù)雜、投資增加；同時方向元件還存在電壓死區(qū)的問題。鑒于此，在繼電保護中，應(yīng)根據(jù)各個地點、各段電流保護的工作情況和具體的整定計算來確定是否有必要加設(shè)方向元件。

第64頁,共139頁，星期六，2024年，5月

電流速斷保護圖中紅色曲線為電源EI

供給的電流，紫色曲線為電源EⅡ供給的電流，兩端電源容量不同，因此電流大小也不同。EI的容量>EⅡ的容量。

第65頁,共139頁，星期六，2024年，5月對保護1而言，如果反方向線路出口處K1點短路時，由電源EII供給的最大短路電流IK1max小于本保護裝置的起動電流，則反方向任何地點短路時，由電流EII供給的短路電流都不會引起保護1誤動作。這時保護1的第I段已從定值上躲開了反方向短路，因此可不設(shè)方向元件（電源容量大的一側(cè)的保護可不設(shè)方向）。但保護2必須裝設(shè)方向元件。這樣保護1和保護2的電流I段整定仍按前面介紹的進行。

第66頁,共139頁，星期六，2024年，5月限時電流速斷保護對用于雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中的限時電流速斷保護，其整定原則基本同于單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)，仍應(yīng)與下一級保護的電流速斷相配合，但要考慮保護安裝地點與短路點之間有電源或有分支電路的影響。第67頁,共139頁，星期六，2024年，5月電網(wǎng)相間短路方向電流保護的總體評價

選擇性電流速斷保護是依靠選擇動作電流的方法來獲得選擇性；限時電流保護則同時依靠選擇動作電流和動作時限的方法獲得選擇性。而過電流保護依靠選擇動作時限的方法保證選擇性。當它們用于單側(cè)電源電網(wǎng)組成三段式保護時，一般能滿足電力系統(tǒng)對選擇性的要求；當它們用于雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)或單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)時，借助于方向元件，一般也能滿足電力系統(tǒng)對選擇性的要求。第68頁,共139頁，星期六，2024年，5月

快速性速段保護無時間元件，只有保護本身繼電器固有動作時間（0.06~0.1s），所以動作迅速；限時電流速斷保護的動作時間一般為（0.5~1s），動作較快。過電流保護動作時間較長，特別是靠近電源的保護，有時可長達數(shù)秒，所以只能作為后備保護。第69頁,共139頁，星期六，2024年，5月靈敏性電流保護的靈敏性和保護范圍直接受系統(tǒng)運行方式的影響，當系統(tǒng)運行方式變化時，靈敏性和保護范圍往往不能滿足要求。對電流I段，當被保護線路阻抗與保護背后系統(tǒng)阻抗之比很小時，它的保護范圍降到零；對電流II段，當相鄰線路阻抗很小時，靈敏度也往往達不到要求。過電流保護的靈敏度一般很高，但用在重負荷的長線路時，靈敏度也不能滿足要求，當線路阻抗很大時，作為遠后備其靈敏度也達不到要求。保護范圍受運行方式影響大及靈敏度低，是電流保護的主要缺點。第70頁,共139頁，星期六，2024年，5月

可靠性電流保護的組成元件都是簡單的繼電器，且數(shù)量不多，整定計算和調(diào)試也較簡單，所以可靠性高，電流、電壓保護是繼電保護中最簡單、最可靠的保護。方向過電流保護常用于35KV及以下兩側(cè)電源輻射型電網(wǎng)和單電源環(huán)網(wǎng)中作為相間短路主保護，在35KV及110KV輻射型電網(wǎng)，常與電流I段配合使用，構(gòu)成三段方向電流保護，作為線路相間短路的整套保護。電流、電壓保護廣泛用于35KV及以下電網(wǎng)，在此電壓等級的電網(wǎng)中，保護的“四性”均能滿足要求，而在超高壓電網(wǎng)中，不再使用，代替它們的是距離保護、高頻保護及零序電流保護。第71頁,共139頁，星期六，2024年，5月第四章作業(yè)如下圖所示，各斷路器上定時限過電流保護的動作時間為多少？哪些過電流保護應(yīng)裝方向元件？（提示：分別在斷路器9QF和12QF后取短路點K1和K2）第72頁,共139頁，星期六，2024年，5月保護方向相同的保護有：一組保護1、2、4、6、12；另一組保護5、5、7、8.

t1=3s、t2=2.5s、t3=1.5s、t4=1.5s、t5=2.5s、t6=1s、t7=3s、t8=3.5s、t13=2.5s

保護3、4、6要裝方向元件；保護2、5、7可不裝方向元件。第73頁,共139頁，星期六，2024年，5月第五章電網(wǎng)的接地保護5.1中性點直接接地電網(wǎng)接地故障保護5.2中性點非直接接地電網(wǎng)接地故障保護電網(wǎng)中性點運行方式：中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地和中性點直接接地三種。第74頁,共139頁，星期六，2024年，5月電網(wǎng)中性點運行方式中性點直接接地的系統(tǒng)X0/X1≤4～5,當發(fā)生接地故障時,通過變壓器接地點構(gòu)成短路通路,使故障相流過很大的短路電流（大于500A），則出現(xiàn)很大的零序電流，故中性點直接接地電網(wǎng)又稱為大接地電流電網(wǎng)。(110KV、220KV、330KV、500KV)110kV及以上的電壓等級電網(wǎng)及380V以下低壓部分——中性點直接接地系統(tǒng)(大接地電流系統(tǒng))3-35KV及以下的電壓等級電網(wǎng)——中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)電阻接地系統(tǒng)(小接地電流系統(tǒng))。第75頁,共139頁，星期六，2024年，5月運行接地方式的選擇，需要綜合考慮電網(wǎng)的絕緣水平、電壓等級、通信干擾、單相接地短路電流、繼電保護配置、電網(wǎng)過電壓水平、系統(tǒng)接線、供電可靠性和穩(wěn)定性等因素。第76頁,共139頁，星期六，2024年，5月2002年220KV電網(wǎng)輸電線路故障統(tǒng)計表在大接地電流電網(wǎng)中，線路發(fā)生單相接地短路故障占所有故障次數(shù)中的大多數(shù)，約為80%~90%。第77頁,共139頁，星期六，2024年，5月裝設(shè)零序電流保護的好處若用帶方向和不帶方向電流保護，且用三相完全星形接線方式，也能反映接地短路，但靈敏度較低和動作時間較長。由于接地短路時必有零序電流，而在運行負荷狀態(tài)下，零序電流是沒有或很小的，因此采用只反映接地短路時所特有的零序電流或零序電壓的零序保護，可提高保護的靈敏性和快速性。而且三相只要一個電流繼電器，使接地保護裝置非常簡單。

因此，線路除裝設(shè)反映相間短路的保護外，還應(yīng)裝設(shè)反映接地故障的零序電流保護裝置。第78頁,共139頁，星期六，2024年，5月中性點直接接地電網(wǎng)在發(fā)生

各種故障時的電氣參數(shù)特征1．正常運行或三相短路時，由于三相電壓和電流是對稱的，故即沒有零序電壓和零序電流。第79頁,共139頁，星期六，2024年，5月2．兩相短路（如BC兩相）時，在故障點因此故障點的零序電壓和零序電流為：在正常運行及相間短路時，均沒有零序電壓和零序電流。第80頁,共139頁，星期六，2024年，5月3.單相接地短路故障時，如A相接地短路，則故障相電壓、電流為：故障點的零序電壓、零序電流為第81頁,共139頁，星期六，2024年，5月4．若兩相接地短路，以BC兩相接地短路為例，則在故障點有由此可見，出現(xiàn)零序電流和零序電壓是接地故障區(qū)別于正常運行和相間短路的基本特征。第82頁,共139頁，星期六，2024年，5月小結(jié)：系統(tǒng)圖中假定零序電流的參考正方向為母線指向線路，零序電壓的參考正方向由線路指向大地。第83頁,共139頁，星期六，2024年，5月5.零序電流和零序電壓的分布特點第84頁,共139頁，星期六，2024年，5月故障點的零序電壓保護安裝處零序電電壓故障點的零序電流第85頁,共139頁，星期六，2024年，5月零序電壓和零序電流的特點零序電壓故障點Uk0最高,離故障點越遠,Uk0

越低,變壓器中性點接地處Uk0=0。零序電流：系統(tǒng)中出現(xiàn)零序電流，大小與線路的零序阻抗及中性點接地變壓器的零序阻抗有關(guān)；分布與變壓器中性點接地的數(shù)目和位置有關(guān)，而與電源的數(shù)目和位置無關(guān)。第86頁,共139頁，星期六，2024年，5月零序電壓和零序電流的相位在正方向短路下，保護安裝處母線零序電壓與零序電流的相位關(guān)系，取決于母線背后元件的零序阻抗(一般為70o-80o)，而與被保護線路的零序阻抗和故障點的位置無關(guān)。零序功率在線路正方向故障時，零序功率由故障線路流向母線，為負值；在線路反方向故障時，零序功率由母線流向故障線路，為正值。

第87頁,共139頁，星期六，2024年，5月變壓器中性點接地方式的考慮大電流接地電網(wǎng)中，中性點接地變壓器的數(shù)目及分布，決定了零序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，影響著零序電壓和零序電流的大小和分布。為了保持零序網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，有利于繼電保護的整定，使接地保護有較穩(wěn)定的保護區(qū)和靈敏性，希望中性點接地變壓器的數(shù)目及分布基本保持不變；為防止由于失去接地中性點后發(fā)生接地故障時引起的過電壓，應(yīng)盡可能地使各個變電所的變壓器保持有一臺中性點接地；同時為降低零序電流，應(yīng)減少中性點接地變壓器的數(shù)目。第88頁,共139頁，星期六，2024年，5月變壓器中性點接地方式的選擇原則①中間變電所母線有穿越電流或變壓器低壓側(cè)有電源，因此至少要有一臺變壓器中性點接地，以防止由于接地短路引起的過電壓。②電廠并列運行的變壓器，應(yīng)將部分變壓器的中性點接地。這樣，當一臺中性點接地的變壓器由于檢修或其它原因切除時，將另一臺變壓器中性點接地，以保持系統(tǒng)零序電流的大小和分布不變。③終端變電所變壓器低壓側(cè)無電源，為提高零序保護的靈敏性，變壓器應(yīng)不接地運行。④對于雙母線按固定連接方式運行的變電所，每組母線上至少應(yīng)有一臺變壓器中性點直接接地。這樣，當母聯(lián)開關(guān)斷開后，每組母線上仍然保留一臺中性點直接接地的變壓器。⑤變壓器中性點絕緣水平較低時，中性點必須接地。第89頁,共139頁，星期六，2024年，5月零序電流和零序電壓的獲取方法

(1)微機保護自產(chǎn)：微機保護根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的三相電流值再用軟件進行相加得到值。(2)微機保護外接：如下圖所示。第90頁,共139頁，星期六，2024年，5月零序電流的獲取方法對于架空線路，可用零序電流濾過器。對于電纜線路，可用零序電流互感器（TAN）來獲得零序電流。第91頁,共139頁，星期六，2024年，5月零序電流濾過器第92頁,共139頁，星期六，2024年，5月(3)零序電流濾過器，其最大不平衡電流Knp為短路電流非周期分量系數(shù),采用重合閘加速時，取1.5~2，否則取1。Kst為TA的同型系數(shù)，相同型號取0.5，不同型號取1；Ker為TA的10%電流誤差，取0.1。最大外部三相短路電流。

第93頁,共139頁，星期六，2024年，5月零序電流互感器第94頁,共139頁，星期六，2024年，5月零序電壓的獲取方法1第95頁,共139頁，星期六，2024年，5月零序電壓的獲取方法2第96頁,共139頁，星期六，2024年，5月三相五柱式電壓互感器第97頁,共139頁，星期六，2024年，5月三相五柱式電壓互感器

第98頁,共139頁，星期六，2024年，5月三相五柱式TV的磁路及接線(a)磁路(b)接線第99頁,共139頁，星期六，2024年，5月零序電壓的獲取方法3、4第100頁,共139頁，星期六，2024年，5月自產(chǎn)3U0方式微機保護根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的三相電壓值再用軟件進行矢量相加得到3U0值，在線路保護中3U0主要用于接地故障時判別故障方向。零序電壓的獲取方法5第101頁,共139頁，星期六，2024年，5月零序電流保護作為接地短路保護的后備保護，一般配置三段式或四段式零序電流保護。(1)零序電流Ⅰ段為無時限零序電流速斷保護；(2)零序電流Ⅱ段為帶時限零序電流速斷保護；(3)零序電流Ⅲ段為零序過電流保護。第102頁,共139頁，星期六，2024年，5月三段式零序電流保護原理接線圖第103頁,共139頁，星期六，2024年，5月1.無時限零序電流速斷保護(零序電流I段)無時限零序電流速斷保護工作原理，與無時限電流速斷保護相似，靠整定零序電流的大小來獲得選擇性。第104頁,共139頁，星期六，2024年，5月為保證保護的動作選擇性，零序電流I段保護區(qū)不能超出本線路末端，其動作電流按下述原則整定：(1)躲過被保護線路末端發(fā)生單相或兩相接地短路時流過本線路的最大零序電流，即：第105頁,共139頁，星期六，2024年，5月(2)躲過手動合閘或自動重合閘期間斷路器三相觸頭不同時合上所出現(xiàn)的最大零序電流.(3)躲過非全相運行期間振蕩所造成的最大零序電流：三個原則中取大值作為零序I段的動作電流，零序電流保護I段的最小保護范圍要求不小于本線路全長的15%~20%，其動作時間為0。第106頁,共139頁，星期六，2024年，5月零序Ⅰ段與電流Ⅰ段一樣，也是按躲開線路未端短路整定，因此，它只能保護本線路的一部分，但由于線路的零序阻抗遠較正序阻抗大（x0=(2~3.5)x1），3I0=f(l)

曲線較陡，因此零序Ⅰ段的保護范圍比相間電流Ⅰ段要大得多。另一方面由于零序電流受運行方式的變化影響小，因此它的保護范圍較穩(wěn)定（由于系統(tǒng)運行方式變化時，一般變壓器中性點接地數(shù)目和分布保護不變，也即零序阻抗保護不變，所以零序Ⅰ段受運行方式變化影響?。?。第107頁,共139頁，星期六，2024年，5月

帶時限零序電流速段保護(零序電流II段)

第108頁,共139頁，星期六，2024年，5月帶時限零序電流速斷保護動作電流的整定原則與相間短路的限時電流速斷保護相同。整定時應(yīng)注意將零序電流的分流因素考慮在內(nèi)。動作時限：比下一條線路零序電流I段的動作時限大一個時限級差Δt。第109頁,共139頁，星期六，2024年，5月3.零序過電流保護(零序電流III段)零序電流III段的作用與電流保護Ⅲ段相同；但其動作時限從零序網(wǎng)的最末級開始按階梯原則向電流方向推算。

動作電流的整定：(1)躲下一級線路出口三相短路時，流過保護的最大不平衡電流

相鄰線路始端三相短路時，零序電流濾過器中出現(xiàn)的最大不平衡電流。第110頁,共139頁，星期六，2024年，5月在同一線路上的零序過電流保護與相間短路的過電流保護相比，將具有較小的時限，這是零序過電流保護的一大優(yōu)點。零序保護相間保護第111頁,共139頁，星期六，2024年，5月方向性零序電流保護

在變壓器接地數(shù)目比較多的復(fù)雜環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，為了簡化整定計算及保護之間相互的配合，并保證保護的選擇性，就需要考慮零序電流保護動作的方向性問題。在零序電流保護上增加功率方向元件，利用正方向和反方向故障時，零序功率方向的差別，來閉鎖可能誤動作的保護，才能保證動作的選擇性。第112頁,共139頁，星期六，2024年，5月零序方向電流保護工作原理說明圖

(a)網(wǎng)絡(luò)接線圖；(b)K1點短路零序網(wǎng)絡(luò)；(c)K2點短路零序網(wǎng)絡(luò)

零序電流保護+零序功率方向繼電器=方向性零序電流保護第113頁,共139頁，星期六，2024年，5月零序功率方向繼電器的接線方式第114頁,共139頁，星期六，2024年，5月零序功率方向繼電器的接線方式第115頁,共139頁，星期六，2024年，5月第116頁,共139頁，星期六，2024年，5月中性點非直接接地電網(wǎng)的零序電流保護

第117頁,共139頁，星期六，2024年，5月中性點非直接接地電網(wǎng)的零序電流保護

中性點非直接接地電網(wǎng)（又稱小接地電流系統(tǒng)）發(fā)生單相接地故障時，雖然系統(tǒng)的中性點電位發(fā)生變化，相電壓不對稱，但由于故障的電流很小，而且三相線電壓仍保持對稱，對負荷供電沒有影響，一般情況下允許帶故障繼續(xù)運行1-2小時，而不必立即跳開該故障線路的斷路器（在危及人身、設(shè)備安全時則應(yīng)立即跳閘），但為防止事故擴大，應(yīng)發(fā)出報警信號，以便運行人員及時檢查和排除故障。第118頁,共139頁，星期六，2024年，5月中性點非直接接地電網(wǎng)的特點第119頁,共139頁，星期六，2024年，5月中性點不接地系統(tǒng)單相接地短路特點第120頁,共139頁，星期六，2024年，5月單電源多線路中性點不接地電網(wǎng)單相接地時電壓、電流相量圖第121頁,共139頁，星期六，2024年，5月第122頁,共139頁，星期六，2024年，5月第123頁,共139頁，星期六，2024年，5月第124頁,共139頁，星期六，2024年，5月第125頁,共139頁，星期六，2024年，5月故障線路的零序電流等于全系統(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，恰好與非故障線路零序電流的方向相反。第126頁,共139頁，星期六，2024年，5月在非故障線路WL1上：零序電流為線路I本身的電容電流；方向為從母線流向線路；發(fā)電機出線端的零序電流：零序電流為發(fā)電機本身的電容電流；方向為從母線流向發(fā)電機。在故障線路WL3上：故障線路的零序電流等于全系統(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，恰好與非故障線路零序電流的方向相反。第127頁,共139頁，星期六，2024年，5月中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時有以下特征①中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，電網(wǎng)各處故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高至電網(wǎng)電壓，全系統(tǒng)中出現(xiàn)零序電壓，大小等于電網(wǎng)正常時的相電壓。②非故障線保護安裝處流過的零序電流為非故障相的對地電容電流之和，方向由母線指向線路且超前零序電壓90度。③故障線路保護安裝處的零序電流為全系統(tǒng)其他元件非故障相的零序電容電流之和，其值遠大于非故障線的零序電流，其方向由故障線路指向母線，滯后零序電壓90度。④故障線的零序功率與非故障線的零序功率方向相反。第128頁,共139頁，星期六，2024年，5月中性點不接地系統(tǒng)單相接地故障保護根據(jù)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的各種特征，這種系統(tǒng)可構(gòu)成以下原理的接地短路保護方式。1、絕緣監(jiān)視裝置2、零序電流保護3、零序功率方向保護

第129頁,共139頁，星期六，2024年，5月絕緣監(jiān)視裝置的構(gòu)成及工作原理用途：利用發(fā)生單相接地故障時系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓的特點，構(gòu)成反映零序電壓的增加而發(fā)出報警信號的保護裝置。廣泛用于小接地電流系統(tǒng)作為單相接地故障的保護。組成：它是以三相五柱式電壓互感器為基礎(chǔ)，在星形接線的