电力系统继电保护-第二章第三节

1、第二章第二章 电网的电流保护电网的电流保护 第三节第三节 中性点直接接地电网中中性点直接接地电网中 接地短路的零序电流及方向保护接地短路的零序电流及方向保护第四节第四节 中性点非直接接地电网中中性点非直接接地电网中 单相接地故障的保护单相接地故障的保护包括单相接地故障和两相接地故障包括单相接地故障和两相接地故障接地故障保护的重要性接地故障保护的重要性单相接地故障占高压线路总故障次数的单相接地故障占高压线路总故障次数的70%以上以上单相接地故障占配网线路总故障的单相接地故障占配网线路总故障的80%以上以上绝大多数的相间故障都是由单相接地发展而来绝大多数的相间故障都是由单相接地发展而来接地故障与中

2、性点接地方式密切相关，接地故障特征接地故障与中性点接地方式密切相关，接地故障特征及危害完全不同，保护策略也不相同及危害完全不同，保护策略也不相同接地点状况也将影响接地电流的大小接地点状况也将影响接地电流的大小金属性接地金属性接地非金属性接地非金属性接地u电弧接地、树枝、杆塔电弧接地、树枝、杆塔u高阻接地高阻接地中性点直接接地系统中性点直接接地系统p故障特征：故障特征：接地点通过大地、中性点接地点通过大地、中性点N、相导线形成短路通、相导线形成短路通路；路；故障相有大短路电流，非故障相电流几乎不变；故障相有大短路电流，非故障相电流几乎不变；故障相电压降低，非故障相电压几乎不变。故障相电压降低，非

3、故障相电压几乎不变。p保护策略保护策略保护动作于跳闸保护动作于跳闸无过电压问题无过电压问题p 用户供电可靠性低用户供电可靠性低中性点不接地系统中性点不接地系统p单相接地故障特征：单相接地故障特征：系统没有形成短路电流通路，故障相和非故障相都流过正系统没有形成短路电流通路，故障相和非故障相都流过正常负荷电流；常负荷电流；线路存在分布电容，故障电流为容性短路电流；线路存在分布电容，故障电流为容性短路电流；线电压保持对称；故障相电压降低，中性点电压升高至相线电压保持对称；故障相电压降低，中性点电压升高至相电压，非故障相电压升高至线电压。电压，非故障相电压升高至线电压。p保护策略保护策略保护动作于警报

4、，短时不予以切除故障，保护动作于警报，短时不予以切除故障，容性短路电流在故障点以电弧形式存在，电弧高温会损坏容性短路电流在故障点以电弧形式存在，电弧高温会损坏设备，进而发展为相间故障；设备，进而发展为相间故障；存在过电压问题；存在过电压问题；尽快排查故障，或进行倒负荷操作尽快排查故障，或进行倒负荷操作p用户供电可靠性高用户供电可靠性高中性点经消弧线圈接地系统中性点经消弧线圈接地系统p单相接地故障特征：单相接地故障特征：正常时中性点电压为零，无电流流过线圈；正常时中性点电压为零，无电流流过线圈；单相接地故障时，中性点出现零序电压，感性电单相接地故障时，中性点出现零序电压，感性电流经过线圈流入地，

5、抵消接地点的容性短路电流；流经过线圈流入地，抵消接地点的容性短路电流；可消除或减轻电弧电流的危害；可消除或减轻电弧电流的危害；接地相电压降低，中性点电压升高为相电压，非接地相电压降低，中性点电压升高为相电压，非故障相电压升高为线电压。故障相电压升高为线电压。p保护策略保护策略同中性点不接地系统同中性点不接地系统p用户供电可靠性高用户供电可靠性高中性点经小电阻接地系统中性点经小电阻接地系统p故障特征：故障特征：中性点接地电阻限制了故障电流，但数值仍较大中性点接地电阻限制了故障电流，但数值仍较大故障后中性点电压不为零，非故障相电压升高故障后中性点电压不为零，非故障相电压升高p保护策略保护策略保护动

6、作于跳闸保护动作于跳闸与小电流接地系统相比，与小电流接地系统相比，抑制了过电压抑制了过电压p适用于大城市电缆网络适用于大城市电缆网络规模较大，接地电容电规模较大，接地电容电流太大，难以通过消弧流太大，难以通过消弧线圈补偿的系统线圈补偿的系统中性点接地方式中性点接地方式大电流接地系统（中性点有效接地系统）大电流接地系统（中性点有效接地系统）中性点直接接地系统中性点直接接地系统中性点经小电阻接地系统中性点经小电阻接地系统小电流接地系统（中性点非有效接地系统）小电流接地系统（中性点非有效接地系统）中性点不接地系统中性点不接地系统中性点经消弧线圈接地系统中性点经消弧线圈接地系统中性点接地方式的定量标准

7、中性点接地方式的定量标准04 5XX凡是中性点X0/X145的系统属于小接地电流系统（66kV及以下电网）；凡是中性点X0/X1 分析上图，并归纳后，可以知道：分析上图，并归纳后，可以知道： 1 1）内部接地时）内部接地时 2 2）N N侧外部接地时侧外部接地时 零序功率零序功率但故障点离保护安装处愈远，流过保护安但故障点离保护安装处愈远，流过保护安装处的零序电流愈小。装处的零序电流愈小。保护安装处保护安装处在保护安装处在保护安装处 ，零序电压，零序电压与零序电流之间的相位差取决于与零序电流之间的相位差取决于变压器的零序变压器的零序阻抗角阻抗角，而与被保护线路的零序阻抗及故障点，而与被保护线路

8、的零序阻抗及故障点的位置无关。的位置无关。0010ATUIZ 系统运行方式系统运行方式在电力系统运行方式变化时，只要送电线路在电力系统运行方式变化时，只要送电线路和和中性点中性点接地接地的变压器数目不变的变压器数目不变，则零序阻，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的，中性点接地抗和零序等效网络就是不变的，中性点接地的变压器数目越多，系统的零序阻抗越小，的变压器数目越多，系统的零序阻抗越小，接地故障点的零序电流越大。接地故障点的零序电流越大。1. 1.零序电压过滤器零序电压过滤器.bU.cU用三个单相式电压互感器用三个单相式电压互感器aUcUbUm mn nABC. . . . . . . . .

9、 . . . .用三相五柱式电压互感器用三相五柱式电压互感器ABCa ab bc cm mn n2.3.2 2.3.2 零序电压过滤器、零序电流过滤器零序电压过滤器、零序电流过滤器.03mnabcUUUUU.aU.mnU在集成电路保护装置在集成电路保护装置内部合成零序电压内部合成零序电压加加法法器器aUbUcU03U用接于发电机中性点用接于发电机中性点的电压互感器的电压互感器 m mn n. . .在微机保护中分为在微机保护中分为自产零序自产零序和和过滤器零序过滤器零序两种两种2. 2.零序电流过滤器零序电流过滤器03rabcIIIII零序电流过滤器零序电流过滤器. . . . . . . .

10、 . A AB BC C03I将三个将三个同型号同变比同型号同变比的单相电流互感器的单相电流互感器二次侧二次侧同极性端子同极性端子连接在一起作为输出，即构成零序连接在一起作为输出，即构成零序电流过滤器。电流过滤器。单相电流互感器等效电路单相电流互感器等效电路1I2II一次电流的一部分消耗在励磁上，一次电流的一部分消耗在励磁上，并没有全部线性传变到二次侧。并没有全部线性传变到二次侧。一次电流一次电流二次电流二次电流励磁电流励磁电流03rabcIIIII考虑励磁电流考虑励磁电流 的影响后，的影响后，211TAIIInI由于由于TATA一次电流中的一部分消耗在绕组励磁上一次电流中的一部分消耗在绕组励

11、磁上流入零序电流继电器的电流（理论上）为：流入零序电流继电器的电流（理论上）为：每相电流互感器输出的二次电流为：每相电流互感器输出的二次电流为：称为零序电流过滤器的称为零序电流过滤器的不平衡电流不平衡电流，当发生相间短路时，当发生相间短路时，电流互感器一次侧流过的电流值最大，且包含有非周期分量，电流互感器一次侧流过的电流值最大，且包含有非周期分量，故不平衡电流也最大，以表示。故不平衡电流也最大，以表示。maxunbI.1unbrABCTAIIIIIn当零序电流为零时当零序电流为零时零序电流过滤器依零序电流过滤器依然有输出！然有输出！在正常运行和一切不伴随有接地的相间短路时，三个电流在正常运行和

12、一切不伴随有接地的相间短路时，三个电流互感器一次侧电流的向量和必然为零，因此，流入零序电互感器一次侧电流的向量和必然为零，因此，流入零序电流继电器中的电流即为流继电器中的电流即为 ： 1rABCABCTAIIIIIIIn因此实际上流入零序电流继电器的电流为：因此实际上流入零序电流继电器的电流为：3I3I0 0TATAN NA A B B C C电缆电缆零序电流互感器接线示意图零序电流互感器接线示意图对于采用电缆引出的送电线路，对于采用电缆引出的送电线路，还广泛地采用了还广泛地采用了零序电流互感器零序电流互感器的接线以获得的接线以获得3 3I I0 0，此电流互感器此电流互感器就套在电缆的外面，

13、从其铁芯中就套在电缆的外面，从其铁芯中穿过的电缆就是其一次绕组，这穿过的电缆就是其一次绕组，这个互感器的一次电流就是个互感器的一次电流就是 只当只当一次侧有零序电流时，在互感器一次侧有零序电流时，在互感器的二次侧才有相应的的二次侧才有相应的3 3I I0 0输出，故输出，故称它为称它为零序电流互感器零序电流互感器。ABCIII采用零序电流互感器的优点采用零序电流互感器的优点，和零序电流过滤器相比，和零序电流过滤器相比，主要的是没有不平衡电流主要的是没有不平衡电流，同时接线也更简单。，同时接线也更简单。 原则、方法与单电源的电流保护相类似。原则、方法与单电源的电流保护相类似。零序电流零序电流段保

14、护段保护 1 1）躲开线路末端的最大零序电流。）躲开线路末端的最大零序电流。 2 2）躲开断路器三相不同时合闸的）躲开断路器三相不同时合闸的 。 ( (如果会误动，靠延时如果会误动，靠延时 100ms 100ms 躲开躲开) ) 3 3）躲开非全相运行的负荷电流。）躲开非全相运行的负荷电流。 ( (如果会误动，一般退出运行如果会误动，一般退出运行) )0.unbI2.3.3 2.3.3 零序电流速断（零序零序电流速断（零序段）保护段）保护2.3.3 2.3.3 零序电流速断（零序零序电流速断（零序段）保护段）保护max03I1.2 1.3relK1 1）躲开相邻下一条线路出口处）躲开相邻下一条

15、线路出口处单相单相或或两相接地短路两相接地短路时可能出现的最大零序电流，引入可靠系时可能出现的最大零序电流，引入可靠系数数0 max3setrelIKI在确定最大零序电流时，要考虑使零序电流为最大的运行在确定最大零序电流时，要考虑使零序电流为最大的运行方式和接地故障类型。方式和接地故障类型。即应考虑系统正序阻抗即应考虑系统正序阻抗Z Z1 1为最小，为最小，保护安装侧变压器中性点接地数目最多，而线路末端变压保护安装侧变压器中性点接地数目最多，而线路末端变压器中性点接地数目最小或都不接地的情况。器中性点接地数目最小或都不接地的情况。BI.max. 03IsetI003I1A0IBl无时限零序电流

16、速断保护的作用原理说明无时限零序电流速断保护的作用原理说明 由于线路的零由于线路的零序阻抗远大于正序阻抗远大于正序阻抗，所以序阻抗，所以零零序电流曲线较陡序电流曲线较陡，因此因此零序零序I I段的保段的保护范围比相间电护范围比相间电流流I I大得多大得多。另一。另一方面由于零序电方面由于零序电流受运行方式的流受运行方式的变化影响小，因变化影响小，因此它的此它的保护范围保护范围也比较稳定也比较稳定。T T1 1T T2 2A AB BC C1 12 2 1k系统接线系统接线零序等效网络零序等效网络0kUX XT10T10A(M)A(M)B(N)B(N)X Xk0k0X Xk0k0X XT2.0T

17、2.00I0I03I= =03IX Xk0k0+X+XT2.0T2.0X Xk0k0+X+XT1.0T1.0+X+Xk0k0+X+XT2.0T2.003I= =03IX Xk0k0+X+XT1.0T1.0+X+Xk0k0+X+XT2.0T2.0X Xk0k0+X+XT10T10T2T2中性点接地：中性点接地：若母线若母线A A还还接有中性点接有中性点接地的变压接地的变压器，则零序器，则零序阻抗变小，阻抗变小，流过流过A A侧零侧零序电流增大。序电流增大。.0033II T2T2中性点不接地：中性点不接地：030I03I 02100KZZZEIp单相接地的零序电流单相接地的零序电流 0KI 0Z

18、 2Z 1Z 21ZZ：工程中，取工程中，取 0100K2ZZEIE故障点的等效零序电势故障点的等效零序电势1X2X0X故障点的等效正序故障点的等效正序阻抗阻抗 负序负序阻抗阻抗 零序阻抗零序阻抗E得：得：表达式，整理表达式，整理代入代入将将0K1IIKp两相接地的零序电流两相接地的零序电流 0KI 0Z 2Z 1ZK0KIZZZI1022 0210Z/ZZEI1K1KI 0100K2ZZEI至于是单相至于是单相接地短路时的接地短路时的3 3I I0 0（1 1）大，大，还是两相还是两相接地短路时的接地短路时的3 3I I0 0（1 1，1 1）大，大，可比较可比较 和和 ，若，若 ，则，则3

19、 3I I0 0（1 1，1 1） 3 3I I0 0（1 1）若若 3 3I I0 0（1 1，1 1）。因为在因为在 = = 的条件下：的条件下：1X0X1X0X1X0X1X2X2) 2)躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流零序电流 ，引入可靠系数，引入可靠系数0.3unbI1.2 1.3relK03setrelunbIKI3 3I I0.unb0.unb的计算，一相先合与两相断线情况类同，两的计算，一相先合与两相断线情况类同，两相先合与一相断线情况类同。相先合与一相断线情况类同。若保护装置动作时间若保护装置动作时间大于大于断路器三相

20、不同期合闸断路器三相不同期合闸的时间，则可不考虑这一条件，若考虑则整定值应选的时间，则可不考虑这一条件，若考虑则整定值应选取其中较大者。取其中较大者。0 max0max3,3setrelrelunbIKIKI3) 3)当线路上采用单相自动重合闸时，要求最小保护当线路上采用单相自动重合闸时，要求最小保护范围范围不少于线路全长的不少于线路全长的15%15%，按上述）和），按上述）和）整定的零序整定的零序段段往往不能躲开在往往不能躲开在非全相运行状态非全相运行状态下下又发生又发生系统振荡系统振荡时，所出现的最大零序电流，时，所出现的最大零序电流，而若按这一条件整定，则正常情况下发生接地故而若按这一条

21、件整定，则正常情况下发生接地故障时，其保护范围又要缩小，不能充分发挥零序障时，其保护范围又要缩小，不能充分发挥零序段的作用。段的作用。其中一个按条件）或）整定（其中一个按条件）或）整定（定值小，保定值小，保护范围大，称为灵敏护范围大，称为灵敏段段），其主要任务是对全），其主要任务是对全相运行状态下的接地故障起保护作用，而当相运行状态下的接地故障起保护作用，而当单相单相自动重合闸时，重合期间将自动闭锁，待恢复全自动重合闸时，重合期间将自动闭锁，待恢复全相运行时才能重新投入；相运行时才能重新投入；为了解决这个矛盾，通常设置两个零序为了解决这个矛盾，通常设置两个零序段段另一个是按照条件）整定（另一个

22、是按照条件）整定（定值大，称为不定值大，称为不灵敏灵敏段段），主要作用是在），主要作用是在单相重合闸过程单相重合闸过程中，中，其它两相又发生接地故障时，用以弥补失去灵敏其它两相又发生接地故障时，用以弥补失去灵敏段的缺陷。段的缺陷。2.3.4 2.3.4 零序电流限时速断（零序零序电流限时速断（零序段）保护段）保护保护范围不超出相邻下一条线路零序保护范围不超出相邻下一条线路零序段段的保护范围的保护范围1) 1) 零序零序段整定其起动电流段整定其起动电流首先考虑和下一条首先考虑和下一条线路的零序线路的零序段相配合，并带有一个段相配合，并带有一个t t的的时限，以保证动作的选择性。时限，以保证动作的

23、选择性。.2.1setrelsetIKI时限为时限为t t21ttt1.11.2relK2 2）当两个保护之间的变电所母线上接有中性点接地的）当两个保护之间的变电所母线上接有中性点接地的变压器时，也将产生助增电流，引入零序电流的分变压器时，也将产生助增电流，引入零序电流的分支系数，则零序支系数，则零序段的起动电流应整定为：段的起动电流应整定为：0bK.2.10.relsetsetbKIIK 为了保证保护为了保证保护1 1的第的第段不误动段不误动, ,从公式和从公式和电流保护的概念可以得出：电流保护的概念可以得出： 整定值必须取最大整定值必须取最大对应的对应的分支系数取最小分支系数取最小( (分

24、流最大分流最大) )，保证不误动。保证不误动。(b)(b)零序等效网络零序等效网络3I3I0 0MMA AB BT1T1T2T21 12 2(a)(a)网络接线图网络接线图k kC C（c c）零序电流变化曲线）零序电流变化曲线l.0kU.0.kA BI.0.kB CI.0. 2kTIT1T1T2T21 12 2.0.kA BI.0.kB CI.1setI.2setIp当线路当线路B BC C上上发生接地短路时，发生接地短路时，流过保护流过保护1 1和和2 2的零的零序电流分别为序电流分别为 和和 ， p两者之差就是从两者之差就是从变压器中性点流回变压器中性点流回的电流的电流 .0.kA BI

25、.0.kB CI.0. 2kTI.0.0.0. 2k B Ck A Bk TIII.0.0.0.kB CbkA BIKI(b)(b)零序等效网络零序等效网络3I3I0 0MMA AB BT1T1T2T21 12 2(a)(a)网络接线图网络接线图k kC C（c c）零序电流变化曲线）零序电流变化曲线l.0kU.0.kA BI.0.kB CI.0. 2kTIT1T1T2T21 12 2.0.kA BI.0.kB CI.1setI.2setI当变压器切除当变压器切除或中性点改为或中性点改为不接地运行时，不接地运行时，则该支路即从则该支路即从零序等效网络零序等效网络中断开，此中断开，此时时 。0.

26、1bK3 3）零序）零序段灵敏系数：段灵敏系数：.21.5sensetKI本线路末端接地短路时最小零序电流零序零序段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验，并应满足时的最小零序电流来校验，并应满足K Ksensen1.51.5的要的要求。求。 2.3.5 2.3.5 零序过电流（零序零序过电流（零序段）保护段）保护作为接地保护的后备作为接地保护的后备1) 1) 在零序过电流保护中，起动电流的整定原则上按照躲开在零序过电流保护中，起动电流的整定原则上按照躲开相邻下一条线路出口处相邻下一条线路出口处相间短路时相间短路时零序互感器出现的零序互

27、感器出现的最最大不平衡电流大不平衡电流来整定，引入可靠系数来整定，引入可靠系数 ，则，则: :maxunbIrelK.2maxsetrelunbIKI二次侧动作电流二次侧动作电流 目前的工程中，通常取一次的零序电流为目前的工程中，通常取一次的零序电流为300300800A800A（保（保证高阻接地时的灵敏度），再换算成二次值，作为证高阻接地时的灵敏度），再换算成二次值，作为段定段定值值。 （单相高阻接地故障时，灵敏度最高）。（单相高阻接地故障时，灵敏度最高）。(3).max.maxunbnpsterrkIK K KIKnp:非周期分量系数，非周期分量系数，采用重合闸后加速时，取采用重合闸后加速

28、时，取1.521.52；否则取；否则取1 1；Kst :互感器同型系数，同型号取互感器同型系数，同型号取0.50.5，否则取，否则取1 1；Kerr :互感器误差取互感器误差取0.10.1。.2maxsetrelunbIKI2) 2) 同时要求各保护之间在灵敏系数上要互相配合，同时要求各保护之间在灵敏系数上要互相配合，本保护零序本保护零序段的保护范围不能超出相邻线路零段的保护范围不能超出相邻线路零序序段，当段，当两个保护之间具有分支电路时两个保护之间具有分支电路时，起动，起动电流应按如下整定：电流应按如下整定：.2.10.relsetsetbKIIK：可靠系数：可靠系数1.11.1-1.2-1

29、.2relK：在相邻线路的零序：在相邻线路的零序段保护范围末端发生接地段保护范围末端发生接地短路时，故障线路中零序电流与流过本保护装置中零短路时，故障线路中零序电流与流过本保护装置中零序电流之比。序电流之比。0.bK0 min3 1.31.5setIKIsen.近近后备:本线路末端接地短路最小零序电流0 min3 1.2setIKIsen.远远后备:相邻下一条线路末端最小零序电流p 与电流保护相同，还需要验证近后备、远后备的灵敏度。与电流保护相同，还需要验证近后备、远后备的灵敏度。 在在段灵敏度满足要求后，由于通常存在段灵敏度满足要求后，由于通常存在“段电流定值段电流定值 0 0U延时延时信号

30、信号 网络单相接地的信号装置原理接线图网络单相接地的信号装置原理接线图+ +0 03U电压互感器电压互感器二次接成开二次接成开口三角形口三角形过电压继电器过电压继电器采用过电压继电器采用过电压继电器接于电压互感器二接于电压互感器二次接成开口三角形次接成开口三角形的一侧只要出现零的一侧只要出现零序电压继电器动作序电压继电器动作发出告警信号发出告警信号 正常运行时：正常运行时：没有零序电压，三只电压表读数相等，没有零序电压，三只电压表读数相等，KV不动。不动。 当系统任一出线发生接地故障时：当系统任一出线发生接地故障时：接地相对地电接地相对地电压为零，而其他两相对地电压升高。压为零，而其他两相对地

31、电压升高。同时在开口三角同时在开口三角处出现处出现零序电压，零序电压，过电压继电器过电压继电器KV动作，给出接地动作，给出接地信号。信号。2.4.4 2.4.4 零序电流和零序功率方向保护零序电流和零序功率方向保护 1. 1.零序电流保护零序电流保护利用故障线路利用故障线路零序电流较非故障线路为大的特零序电流较非故障线路为大的特点点来实现有选择性地发出信号或动作于跳闸。根据来实现有选择性地发出信号或动作于跳闸。根据网络的具体结构和对电容电流的补偿情况，有时可网络的具体结构和对电容电流的补偿情况，有时可以使用，有时难于使用。以使用，有时难于使用。这种保护一般使用在有条件安装这种保护一般使用在有条

32、件安装零序电流互感器零序电流互感器的线路上的线路上（如电缆线路或经电缆引出的架空线路）；（如电缆线路或经电缆引出的架空线路）；当单相接地电流较大，足以克服零序电流过滤器中的当单相接地电流较大，足以克服零序电流过滤器中的不平衡电流的影响时，保护装置也可以接于三个电流不平衡电流的影响时，保护装置也可以接于三个电流互感器构成的零序回路中。互感器构成的零序回路中。 当某一线路上发生单相接地时，非故障线路上的零序当某一线路上发生单相接地时，非故障线路上的零序电流为本身的电容电流，因此，为了保证动作的选择电流为本身的电容电流，因此，为了保证动作的选择性，保护装置的起动电流应大于本线路的电容电流，性，保护装

33、置的起动电流应大于本线路的电容电流，即即: :03setrelIKUC式中式中C C0 0 为被保护线路每相的对地电容为被保护线路每相的对地电容非故障线路上流过的零序电流非故障线路上流过的零序电流按上式整定以后，还需要校验在本线路上发生单相接按上式整定以后，还需要校验在本线路上发生单相接地故障时的灵敏系数，由于流经故障线路上的零序电地故障时的灵敏系数，由于流经故障线路上的零序电流为全网络中非故障线路电容电流的总和，因此灵敏流为全网络中非故障线路电容电流的总和，因此灵敏系数为：系数为：00003()3senrelrelUCCCCKKUCK C式中式中 为同一电压等级网络中，各元件每相对地电容之和

34、。为同一电压等级网络中，各元件每相对地电容之和。C校验时应采用系统最小运行方式时的电容电流，校验时应采用系统最小运行方式时的电容电流，也就是也就是 为最小时的电容电流。为最小时的电容电流。 C流经故障线路上的零序电流流经故障线路上的零序电流保护装置的起动电流保护装置的起动电流p 在中性点不接地电网中，当出线较少情况下，非故障相零序电流与故障相零序电流差别可能不大，采用零序电流保护不能满足灵敏性要求;p 在变压器接地数目比较多的复杂环形网络中，为了简化整定计算及保护之间相互的配合，并保证保护的选择性，就需要考虑零序电流保护动作的方向性问题;p 在零序电流保护上增加功率方向元件，利用正方向和反方向

35、故障时，零序功率方向的差别，来闭锁可能误动作的保护，才能保证动作的选择性。 这时可采用零序功率方向保护。零序功率方向继电器的最大灵敏角为90，采用正极性接入方式，接入3U0和3I0，功率方向元件采用正弦型功率方向继电器KWD，动作方程为： 2. 2.零序功率方向保护零序功率方向保护sin0r rrU I2. 2.零序功率方向保护零序功率方向保护000arg/(180)UI 000arg/UI 正向故障时正向故障时 反向故障时反向故障时p零序功率方向测量元件的特点 根据大接地电流系统接地短路短路零序电压的分布特征可知，越近故障点零序电压越高，因此零序功率方向测量元件无保护出口的电压死区；零序功率

36、测量元件不受系统全相振荡和过负荷的影响；零序功率方向测量元件在远离故障点时，由于保护安装处的零序电压很小，继电器可能拒动。2. 2.零序功率方向保护零序功率方向保护利用故障线路与非故障线路零序功率方向不同的利用故障线路与非故障线路零序功率方向不同的特点来实现有选择性的保护，动作于信号或跳闸。这特点来实现有选择性的保护，动作于信号或跳闸。这种保护在中性点经消弧线圈过补偿工作方式时，难于种保护在中性点经消弧线圈过补偿工作方式时，难于适用。适用。直到目前为止，直到目前为止，对于中性点非直接接地电网，还没有一对于中性点非直接接地电网，还没有一种原理完善、动作可靠、实现简单的保护种原理完善、动作可靠、实

37、现简单的保护。随着对供电可靠性。随着对供电可靠性要求的提高，停电检修时间缩短、城市配电网环网供电和大量要求的提高，停电检修时间缩短、城市配电网环网供电和大量采用电缆，对迅速、有选择性的选出单相接地线路的要求日益采用电缆，对迅速、有选择性的选出单相接地线路的要求日益紧迫，因而，对中性点非直接接地电网单相接地保护的研究仍紧迫，因而，对中性点非直接接地电网单相接地保护的研究仍然是一个重要的课题。然是一个重要的课题。例例1 1unb.maxnpsterk.maxIK K K I式中不平衡电流来源零序电压过滤器互感器误差、三相不完全对称、三次谐波零序电流过滤器励磁电流不对称故障类型故障类型正序分量正序分

38、量 比例系数比例系数附加电抗附加电抗 单相短路单相短路3 3两相短路两相短路两相短路接两相短路接地地三相短路三相短路1 10 0)(nm)n(z(1)f(1)f(2)f(3)f(1.1)f zz)1(0fUfzzz3)0()2(32)0()2()2()0()xx(xx13fzz)2(2)(0)/(3 )fzzZ zz)1(0fU zz)1 (0fU zz)1(0fU478.812A相间短路相间短路接地短路接地短路-单侧电源单侧电源-双侧电源双侧电源短路电流分布短路电流分布、三段式电流保护、三段式电流保护、反时限过电流保护、反时限过电流保护、接线方式、接线方式背侧误动问题背侧误动问题、功率方向继

39、电器、功率方向继电器、整定、整定、死区与、死区与9090度接线度接线零序分量特点零序分量特点 、过滤器、过滤器、零序电流保护的整定、零序电流保护的整定短路电流特点短路电流特点 、消弧线圈、消弧线圈-中性点直接接地电网-中性点非直接接地电网小结：电流保护小结：三段式电流保护小结：三段式电流保护I I段段IIII段段IIIIII段段电流整定电流整定方法方法动作电流躲过动作电流躲过下级线路出口下级线路出口处短路时流过处短路时流过保护安装处的保护安装处的电流电流动作电流躲过不超动作电流躲过不超过下级线路过下级线路I I段保段保护范围末端处短路护范围末端处短路时流过保护安装处时流过保护安装处的电流的电流

40、返回电流躲过正常返回电流躲过正常运行时可能出现的运行时可能出现的最大负荷电流最大负荷电流保护范围保护范围部分本级线路部分本级线路本级线路全长本级线路全长 + + 部分下级线路部分下级线路本级线路全长本级线路全长 + + 下级线路全长下级线路全长可靠返回可靠返回不需要不需要只需考虑时间配合只需考虑时间配合需考虑返回电流值需考虑返回电流值和时间配合和时间配合动作时间动作时间0.10.10.1+120.1+12t t0.1+n0.1+nt t校验校验保护范围校验保护范围校验本线路灵敏度校验本线路灵敏度校验本、下级线路灵敏本、下级线路灵敏度校验度校验两种接线方式的比较两种接线方式的比较两相星形两相星形

41、三相星形三相星形三相短路三相短路两个继电器动作两个继电器动作三个继电器动作三个继电器动作相间短路相间短路2/32/3的情况下一个继电器的情况下一个继电器动作动作两个继电器动作两个继电器动作中性点非直接接地系统中性点非直接接地系统（串联型）（串联型）2/32/3的概率保证选择性的概率保证选择性确保选择性确保选择性中性点非直接接地系统中性点非直接接地系统（并联型）（并联型）2/32/3的概率保证选择性的概率保证选择性两套保护时间整定相同时两套保护时间整定相同时无法保证选择性无法保证选择性继电器灵敏性（假设继电器灵敏性（假设ABAB相间短路）相间短路）Y-DY-D变压器后在中线上接变压器后在中线上接

42、入继电器一提高灵敏度入继电器一提高灵敏度Y-DY-D变压器后变压器后B B相灵敏度高相灵敏度高设备用量设备用量3 3个继电器、个继电器、2 2台电流互感台电流互感器、接线相对简单器、接线相对简单3 3个继电器、个继电器、3 3台电流互感台电流互感器，接线不平衡器，接线不平衡特殊要求特殊要求所有线路都安装于相同的所有线路都安装于相同的两相上两相上无无 2-16 2-16 电力系统零序电流保护采用三相五柱式电电力系统零序电流保护采用三相五柱式电压互感器，其二次绕组接成开口三角形，则开压互感器，其二次绕组接成开口三角形，则开口三角形出口口三角形出口MNMN端子上电压端子上电压 _，而零序，而零序电流

43、过滤器电流过滤器 _。2-17 2-17 中性点直接接地电网发生接地短路时，零中性点直接接地电网发生接地短路时，零序电流的大小和分布主要取决于变压器接地中序电流的大小和分布主要取决于变压器接地中性点的性点的_和和_。MNUKabcIIII2-18 2-18 中性点直接接地电网发生单相接地短路时，中性点直接接地电网发生单相接地短路时，零序电压最高值应在零序电压最高值应在_处，最低值在处，最低值在_处。处。2-19 2-19 中性点直接接地电网中，零序保护的零序中性点直接接地电网中，零序保护的零序电流可以从电流可以从_取得，零序电压可以从取得，零序电压可以从_取得。取得。 2-20 2-20 三段

44、式零序电流保护由瞬时零序电流速断三段式零序电流保护由瞬时零序电流速断保护、保护、_保护和保护和_保护组成。保护组成。2-21 2-21 零序电流速断保护与反应相间短路的电流速断保护比较，零序电流速断保护与反应相间短路的电流速断保护比较，其保护区其保护区_，而且，而且_；其灵敏性；其灵敏性_、动作时限、动作时限_。2-22 2-22 中性点经消弧线圈接地根据补偿程度可分为中性点经消弧线圈接地根据补偿程度可分为_、_和和_三种方式，实际应用中都采用三种方式，实际应用中都采用_方式，其中方式，其中 称为称为_，一般取，一般取P=_P=_。LCCIIPI2-35 2-35 在中性点直接接地电网中，发生

45、单相接地短路时，故在中性点直接接地电网中，发生单相接地短路时，故障点零序电流和零序电压的相位关系是障点零序电流和零序电压的相位关系是_。（A A）电流超前电压约）电流超前电压约9090；（B B）电压超前电流约）电压超前电流约9090；（C C）电压电流同相位。）电压电流同相位。 3 3中性点经消弧线圈接地电网，通常采用的补偿方式是中性点经消弧线圈接地电网，通常采用的补偿方式是A A完全补偿完全补偿 B B欠补偿欠补偿 C C过补偿过补偿 D D电流相应补偿方式电流相应补偿方式 17. 17. 双侧电源线路的电流速断保护为提高灵敏性，方向元件双侧电源线路的电流速断保护为提高灵敏性，方向元件应装

46、在应装在_。（A A）动作电流大的一侧）动作电流大的一侧（B B）动作电流小的一侧）动作电流小的一侧（C C）两侧）两侧选择题选择题 2-232-23电流速断保护的动作电流应大于电流速断保护的动作电流应大于_。（A A）被保护线路末端短路时的最大短路电流；）被保护线路末端短路时的最大短路电流； （B B）线路的最大负载电流；）线路的最大负载电流；（C C）相邻下一线路末端短路时的最大短路电流。）相邻下一线路末端短路时的最大短路电流。2-242-24电流速断保护的保护范围在电流速断保护的保护范围在_运行方式下最小。运行方式下最小。（A A）最大；）最大；（B B）正常；）正常；（C C）最小。）

47、最小。2-25 2-25 双侧电源线路的电流速断保护为提高灵敏性，方向元件应装双侧电源线路的电流速断保护为提高灵敏性，方向元件应装在在_。（A A）动作电流大的一侧；）动作电流大的一侧；（B B）动作电流小的一侧；）动作电流小的一侧；（C C）两侧。）两侧。2-26 2-26 若装有定时限过电流保护的线路，其末端变电所母线上有若装有定时限过电流保护的线路，其末端变电所母线上有三条出线，各自的过电流保护动作时限分别为三条出线，各自的过电流保护动作时限分别为1.5s1.5s、0.5s0.5s、1s1s，则该线路过电流保护的时限应该定为，则该线路过电流保护的时限应该定为_（A A）1.5s1.5s；

48、（B B）2s2s；（C C）3.5s3.5s；2-27 2-27 定时限过电流保护的动作电流需要考虑返回系数，是为了定时限过电流保护的动作电流需要考虑返回系数，是为了_。（A A）提高保护的灵敏性；）提高保护的灵敏性；（B B）外部故障切除后保护可靠返回）外部故障切除后保护可靠返回; ;（C C）解决选择性。）解决选择性。2-28 2-28 装有三段式电流保护的线路装有三段式电流保护的线路, ,当线路末端短路时，一般由当线路末端短路时，一般由_动作切除故障。动作切除故障。（A A）瞬时电流速断保护；）瞬时电流速断保护；（B B）限时电流速断保护；）限时电流速断保护；（C C）定时限过电流保护。）定时限过电流保护。2-29 2-29 三段式电流保护中灵敏性最好的是三段式电流保护中灵敏性最好的是_。（A A）I I段；段；（B B）II II段；段；（C C）IIIIII段段。2-30 2-30 三段式电流保护中三段式电流保护中, ,保护范围最小的是保护范围最小的是_。（A A）I I段；段；（B B）II II段；段；（C C）IIIIII段。段。2-31 2-31 有一段线路，拟定采用两段式电流保护，一般采用三段式电流有一段线路，拟定采用两段式电流保护，一般采用三段式电流保护中的保护中的_。（A A）I I