零序电流保护

1、电网接地故障的电流电网接地故障的电流/ /电压保护电压保护主要内容 一、零序分量的特点一、零序分量的特点 二、二、零序电压、电流滤过器零序电压、电流滤过器 三、多段式零序电流保护三、多段式零序电流保护 四、四、方向性零序电流保护方向性零序电流保护 五、对零序电流保护的评价五、对零序电流保护的评价变压器中性点接地方式变压器中性点接地方式 大电流接地系统大电流接地系统 小电流接地系统小电流接地系统35kV及以下电网：中性点不接地或不直接接地小接地电流系统110kV及以上电网：中性点直接接地大接地电流系统5410XX零序阻抗满足： 中性点直接接地系统中发生接地故障几率达8090%，零序保护有较好效果

2、。我国：310XX有些国家：0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 一、零序分量的特点一、零序分量的特点零序网络：与线路、接地变压器的数目和位置相关，和发电机没有关系。 0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 零序电压：故障点零序电压最高，离故障点越远，零序电零序电压：故障点零序电压最高，离故障点越远，零序电 压越低，变压器中性点接地处为零。压越低，变压器中性点接地处为零。0kU0AU0BU一、零序分量的特点一、零序分量的特点一、零序分量的特点一、零序分量的特点2. 2. 零序电流零序电流 分布：分布：与变压器中性点接地的多少和位置有关；与变压器中性点接地的多少和位

3、置有关； 大小：大小：与线路及中性点接地变压器的零序阻抗有关。与线路及中性点接地变压器的零序阻抗有关。0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 一、零序分量的特点一、零序分量的特点3. 3. 零序功率零序功率 分布：短路点零序功率最大；分布：短路点零序功率最大； 方向：对于发生故障的线路，两端的零序功率方向为方向：对于发生故障的线路，两端的零序功率方向为 线路线路母线母线。0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 一、零序分量的特点一、零序分量的特点4.4.零序电压与电流的相位关系零序电压与电流的相位关系0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 正方向故障：

4、0AU0I900I900k0 . 1T00AXIU夹角取决于保护背后系统的零序阻抗，与被保护线路、故障位置、过渡电阻无关一、零序分量的特点一、零序分量的特点4.4.零序电压与电流的相位关系零序电压与电流的相位关系反方向故障：)(0 . 2T000AXXIUk12ABT1T2kk0U0kX01T .X02T .XAB0I0AU0AU0I900k 夹角取决于保护面对系统的零序阻抗。1.零序电压滤过器(a)(a)用三个单相式电压互感器0cbamn3UUUUU二、 零序电压、电流滤过器CBA03UUUUaUbUcUABC1.零序电压滤过器0cbamn3UUUUU二、 零序电压、电流滤过器(b)(b)用

5、三相五柱式电压互感器1.零序电压滤过器二、 零序电压、电流滤过器(c)(c)接于发电机中性点的单相电压互感器(d)(d)内部合成零序电压加法器03UaUbUcUmn0UUUn1.零序电流滤过器二、 零序电压、电流滤过器AIaIAIBIbIBICIcIAIrI)()()(1CCBBAATAcbarIIIIIInIIII)(1CBATAIIInunbI1.零序电流滤过器二、 零序电压、电流滤过器优点： 没有不平衡电流 接线简单三、三段式零序电流保护三、三段式零序电流保护零序电流段保护零序电流IIII段保护零序电流IIIIII段保护（一）零序电流（一）零序电流I I段保护段保护0I3l（1 1）躲过

6、本线路末端接地短路时的最大三倍零序电流）躲过本线路末端接地短路时的最大三倍零序电流0.maxIrelI0set3IKImax0I3)3 . 12 . 1K(IrelI0setI三、三段式零序电流保护三、三段式零序电流保护0.max3Imax03I的计算：的计算： 故障点：本线路末端故障点：本线路末端 故障类型：故障类型： （假设（假设 ） 21XX01) 1 (0233ZZEI0102202021)0 , 2(02333ZZEZZZZZZZZEI当当)0 , 2(0) 1 (01033IIXX当当)0 , 2(0) 1 (01033IIXX运行方式运行方式 本侧与对侧的电源应是最大运行方式；背

7、后的零序阻抗本侧与对侧的电源应是最大运行方式；背后的零序阻抗小，对侧的零序阻抗大。小，对侧的零序阻抗大。（2 2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大零序电流）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大零序电流0.unbIrelI0set3IKI0.unb3I的计算：的计算： 两相先合：两相先合：01NM02202021NM0.unb2333ZZEEZZZZZZZZEEI一相先合：一相先合：01NM0.unb233ZZEEI取两者较大者取两者较大者 三、三段式零序电流保护三、三段式零序电流保护（一）零序电流（一）零序电流I I段保护段保护0.unb3I（2 2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的

8、最大零序电流）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大零序电流三、三段式零序电流保护三、三段式零序电流保护（一）零序电流（一）零序电流I I段保护段保护0.unb3I 整定值应选取（整定值应选取（1 1）和（）和（2 2）中较大者。原则（）中较大者。原则（2 2）所得定）所得定值一般较大，保护范围缩小，灵敏度降低。值一般较大，保护范围缩小，灵敏度降低。 在手动合闸以及三相自动重合闸时，使零序在手动合闸以及三相自动重合闸时，使零序I I段带有段带有一个小的延时（约一个小的延时（约0.1s0.1s），这样就无需考虑此条件。），这样就无需考虑此条件。（1 1）躲过本线路末端接地短路时的最大三倍零序电流

9、）躲过本线路末端接地短路时的最大三倍零序电流0.max3I（3 3）当线路上采用单相自动重合闸时）当线路上采用单相自动重合闸时F 按原则（按原则（1 1）整定，往往不能躲开非全相运行状态下又）整定，往往不能躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流发生系统振荡时所出现的最大零序电流F 按能躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的按能躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流整定，保护范围缩小最大零序电流整定，保护范围缩小矛盾！三、三段式零序电流保护三、三段式零序电流保护（一）零序电流（一）零序电流I I段保护段保护设置两个零序设置两个零序I I段保护段保护F 不

10、灵敏不灵敏I I段：按条件（段：按条件（3 3）整定）整定F 灵敏灵敏I I段：按条件（段：按条件（1 1）或（）或（2 2）整定）整定解决办法：全相运行时发挥作用，非全相时退出。全相运行时发挥作用，非全相时退出。非全相运行时发挥作用。非全相运行时发挥作用。三、三段式零序电流保护三、三段式零序电流保护（3 3）当线路上采用单相自动重合闸时）当线路上采用单相自动重合闸时0.bIset1IIrelIIset2/KIKI与相邻线路零序电流I I段配合 tttI01II02k0.ABIk0.BCIk0.BCIk0.ABIIIset2I03IlIset1I（二）零序电流（二）零序电流IIII段保护段保护

11、三、三段式零序电流保护三、三段式零序电流保护灵敏性校验：IIset2min0sen3IIK要求 Ksen1.5 改与相邻线段配合 用两个灵敏度不同的IIII段 改用接地距离保护若不满足要求按本线路末端发生接地故障时最小零序电流校验三、三段式零序电流保护三、三段式零序电流保护（二）零序电流（二）零序电流IIII段保护段保护 躲下级线路出口三相短路时流过保护装置的最大不平衡电流三、三段式零序电流保护三、三段式零序电流保护（二）零序电流（二）零序电流IIIIII段保护段保护unb.maxIIIrelIIIsetIKIk.maxerstnpunb.maxIKKKI式中0.bminIIIset1IIIr

12、elIIIset2/KIKI与下级线路零序IIIIII段保护在灵敏度上配合unb.maxI三、三段式零序电流保护三、三段式零序电流保护（二）零序电流（二）零序电流IIIIII段保护段保护灵敏性校验：灵敏性校验：min03I5 . 1I3IKIII01set0B.minsen1. 1. 近后备近后备: :按被保护线路末端短路时，流过保护的最小三倍零序电流校验按被保护线路末端短路时，流过保护的最小三倍零序电流校验2. 2. 远后备远后备：按相邻线路末端短路时，流过保护的最小三倍零序电流校验：按相邻线路末端短路时，流过保护的最小三倍零序电流校验2 . 1I3IKIII01set0C.minsen动作

13、时间：按阶梯时限原则来选择动作时间：按阶梯时限原则来选择tl1t2t3t4t5t03t04t05t零序过电流保护的时限特性零序过电流保护的时限特性 在同一线路上的零序过电流保护与相间短路的过电流保护在同一线路上的零序过电流保护与相间短路的过电流保护相比，将具有较小的时限，这是零序过电流保护的一大优点。相比，将具有较小的时限，这是零序过电流保护的一大优点。三、三段式零序电流保护三、三段式零序电流保护四、方向性零序电流保护四、方向性零序电流保护0.k1I0.k1I 0.k2I0.k2I 零序电流保护 + 零序功率方向继电器 = 方向性零序电流保护k1点短路时k2点短路时四、方向性零序电流保护四、方

14、向性零序电流保护0I30U30rU3U0rI3I110sen静态功率方向继电器静态功率方向继电器LHYH0r0rU3U,I3I 四、方向性零序电流保护四、方向性零序电流保护1. 1. 零序功率方向继电器的接线：零序功率方向继电器的接线：1. 1. 零序功率方向继电器的接线：零序功率方向继电器的接线：0I30U3 0rU3U03U0rI3I11070sen0r0rU3U,I3I 整流型和晶体管型零序功率方向继电器整流型和晶体管型零序功率方向继电器LHYH四、方向性零序电流保护四、方向性零序电流保护1.零序过电流保护的灵敏度高2.受系统运行方式的影响要小3.不受系统振荡和过负荷的影响4.方向性零序

15、电流保护没有电压死区5.简单、可靠优点：五、五、对零序电流保护的评价对零序电流保护的评价1.对短线路或运行方式变化很大时，保护往往不能满足要求2.单相重合闸的过程中可能误动3.当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电网时，将使保护的整定配合复杂化，且将增大第IIIIII段保护的动作时间缺点：五、五、对零序电流保护的评价对零序电流保护的评价2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护中性点非直接接地系统(小接地电流系统)中性点不接地中性点经消弧线圈接地中性点经电阻接地在小接地电流系统中发生单相接地时，一般都允许再继续运行12个小时F 要求保护能选出接地线路并及时发出信号F 对人身和设备的安全有危

16、险时，应动作于跳闸1、对保护的要求2.4 2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护中性点非直接接地系统中的零序电流保护线路线路I线路线路IIC0IC0IIC0GGBGICGIABC 2、中性点不接地系统2.4 2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护中性点非直接接地系统中的零序电流保护结论：结论：3. 3. 在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和，方向为从线路流向母线。地电容电流之总和，方向为从线路流向母线。1. 1. 发生单相接地时，全系统都会出现零序电压；发生单相接地时，全系统都会出现零序电压；2. 2. 在非故障线路上

17、有零序电流，其数值等于该线路在非故障线路上有零序电流，其数值等于该线路本身的电容电流，方向为从母线流向线路。本身的电容电流，方向为从母线流向线路。2.4 2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护中性点非直接接地系统中的零序电流保护3 3、中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障的特点、中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障的特点CLkIII 2.4 2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护中性点非直接接地系统中的零序电流保护 在中性点接入消弧线圈以后，单相接地时，通过接地点的在中性点接入消弧线圈以后，单相接地时，通过接地点的总电流为电感电流与全系统总电容电流的向量和。即总电流为电感电流与

18、全系统总电容电流的向量和。即 CLIII 由于由于 和和 的相位相差的相位相差180180，因此，因此 将因消弧线圈的将因消弧线圈的补偿而减小。根据对电容电流补偿程度的不同，可以分为补偿而减小。根据对电容电流补偿程度的不同，可以分为完全完全补偿、欠补偿和过补偿补偿、欠补偿和过补偿三种补偿方式。三种补偿方式。CILII过补偿方式没有发生过电压的危险性。因而得到广泛的应用。过补偿方式没有发生过电压的危险性。因而得到广泛的应用。 2.4 2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护中性点非直接接地系统中的零序电流保护3 3、中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障的特点、中性点经消弧线圈接地系统中单相

19、接地故障的特点中性点非直接接地系统中单相接地保护中性点非直接接地系统中单相接地保护（1 1）零序电压保护（绝缘监视装置）零序电压保护（绝缘监视装置） 绝缘监视装置是利用单相接地时出现的零序电压，带延绝缘监视装置是利用单相接地时出现的零序电压，带延时动作于信号。时动作于信号。 0U0U3ln该保护只能监测出接地故障，该保护只能监测出接地故障，但不能判别出是哪条线路的接但不能判别出是哪条线路的接地。为了找出故障线路，还需地。为了找出故障线路，还需要由运行人员依次短时断开各要由运行人员依次短时断开各条线路，再以自动重合闸纠正。条线路，再以自动重合闸纠正。当断开某条线路时，零序电压当断开某条线路时，零序电压信号消失，即说明该线路单相信号消失，即说明该线路单相接地。接地。（2 2）零序电流保护）零序电流保护 零序电流保护是利用故障线路的零序电流比非故障线路零序电流保护是利用故障线路的零序电流比非故障线路零序电流大的特点来实现选择性的保护。零序电流大的特点来实现选择性的保护。 0I为了保证动作的选择性，为了保证动作的选择性，零序电流保护