任务七阶段式零序电流保护运行维护 2

1、项目三项目三 110kV 110kV线路保护装置性能检验与线路保护装置性能检验与运行维护运行维护任务七任务七 阶段式零序电流保护运行维护阶段式零序电流保护运行维护继电保护与自动装置运行维护继电保护与自动装置运行维护课程项目组编制课程项目组编制阶段式零序电流保护的工作原理阶段式零序电流保护的工作原理阶段式零序电流保护的整定阶段式零序电流保护的整定零序电流滤过器的工作原理零序电流滤过器的工作原理零序电流互感器的工作原理零序电流互感器的工作原理零序电流保护运维规定零序电流保护运维规定素质目标：素质目标：u培养学生的合作能力培养学生的合作能力u培养学生学习迁移的能力培养学生学习迁移的能力学习目标学习目

2、标u能分析零序电流滤过器和零序电流互感器的工作原理能分析零序电流滤过器和零序电流互感器的工作原理u能正确进行阶段式零序电流保护的维护能正确进行阶段式零序电流保护的维护u掌握零序电流滤过器的工作原理掌握零序电流滤过器的工作原理u掌握零序电流互感器的工作原理掌握零序电流互感器的工作原理u掌握零序电流保护的工作原理和整定原则掌握零序电流保护的工作原理和整定原则能力目标：能力目标：知识目标：知识目标：阶段式零序电流保护的工作原理阶段式零序电流保护的工作原理u阶段式零序电流保护的概念u阶段式零序电流保护的工作原理1阶段式零序电流保护的概念阶段式零序电流保护的概念-1我国我国110kV及以上及以上电压等级

3、的电网，中性点均直接电压等级的电网，中性点均直接接地接地。 在中性点直接接地电网中，线路正常运行，系统对称，线在中性点直接接地电网中，线路正常运行，系统对称，线路首端测得的路首端测得的零序电流约为零零序电流约为零；当发生接地故障时，将出现当发生接地故障时，将出现很大的零序电流很大的零序电流。统计表明，统计表明，中性点直接接地电网中接地故障占故障总数的中性点直接接地电网中接地故障占故障总数的80%以上。以上。 阶段式零序电流保护的概念阶段式零序电流保护的概念-2利用零序电流作判别量构成的保护利用零序电流作判别量构成的保护,称作称作零序电流保护零序电流保护。 为保证系统的安全运行，中性点直接接地电

4、网，为保证系统的安全运行，中性点直接接地电网，广泛采用广泛采用阶段式零序电流保护阶段式零序电流保护切除接地故障。切除接地故障。 零序电流的零序电流的分布分布，主要决定于送电线路的零序阻，主要决定于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数与电源的数目和位置无关目和位置无关。阶段式零序电流保护的工作原理阶段式零序电流保护的工作原理-1阶段式零序电流保护阶段式零序电流保护一般由零序一般由零序段保护、零段保护、零序电流序电流段保护和零序电流段保护和零序电流段保护相互配合段保护相互配合构成整套保护。构成整套保护。其其测量元件测量元件接在零序电流滤过器

5、的出口，也能接在零序电流滤过器的出口，也能加装方向元件加装方向元件构成零序方向电流保护，用于复构成零序方向电流保护，用于复杂电网。杂电网。 零序电流保护主要由零序电流保护主要由零序电流（电压）滤过器零序电流（电压）滤过器、电流继电电流继电器器和和零序方向继电器零序方向继电器三部分组成。三部分组成。阶段式零序电流保护的工作原理阶段式零序电流保护的工作原理-2零序电流保护的基零序电流保护的基本原理是本原理是基尔霍基尔霍夫电流定律夫电流定律：流：流入电路中任一节入电路中任一节点的复电流的代点的复电流的代数和等于零，即数和等于零，即I=0，它是用零，它是用零序序C.T作为取样元作为取样元件。件。 阶段

6、式零序电流保阶段式零序电流保护装置接线图。护装置接线图。阶段式零序电流保护的整定阶段式零序电流保护的整定u阶段式零序电流保护的整定原则2阶段式零序电流保护的整定原则阶段式零序电流保护的整定原则-1零序电流零序电流I I段段保护保护1 1、躲过本线路末端接地短路时的最大三倍零序电躲过本线路末端接地短路时的最大三倍零序电流流0.max3I0I3lmax0I3I0setI0.maxIrelI0set3IKI)3 . 12 . 1K(Irel阶段式零序电流保护的整定原则阶段式零序电流保护的整定原则-4零序电流零序电流I I段段保护保护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

7、头不同时合闸而出现的最大零序电流0.max3I0.unbIrelI0set3IKI阶段式零序电流保护的整定原则阶段式零序电流保护的整定原则-5零序电流零序电流I I段段保护保护（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.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

8、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。0.max3I（1 1）躲过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阶段式零序电流保护的整定原则阶段式零序电流保护的整定原则-6零序电流零序电流I I段段保护保护（3 3）当线路上采用）当线路上采用单相自动重合单相自动重合闸时闸时F 按原则按原则（1 1）整定，往往不能躲开整定，往往不能躲开非全相运行状态非全相运行状态下又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 按能按能躲开非全相运行状态下躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的又发生系

9、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！阶段式零序电流保护的整定原则阶段式零序电流保护的整定原则-7零序电流零序电流I I段段保护保护设置两个零序设置两个零序I I段保护段保护F 不灵敏不灵敏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。（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零序电流零序电流IIII段段保护保护0.bIset1I

10、IrelIIset2/KIKItttI01II02k0.ABIk0.BCIk0.BCIk0.ABIIIset2I03IlIset1I与相邻线路零序电流I I段配合 阶段式零序电流保护的整定原则阶段式零序电流保护的整定原则-8零序电零序电流流IIII段段保护保护灵敏性校验：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阶段式零序电流保护的整定原则阶段式零序电流保护的整定原则-9阶段式零序电流保护的整定原则阶段式零序电流保护的整定原则-10零序电流零序电流IIIIII段段

11、保护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unb.maxIIIrelIIIsetIKI0.bminIIIset1IIIrelIIIset2/KIKI与下级线路零序与下级线路零序IIIIII段保护在灵敏度上配合段保护在灵敏度上配合unb.maxI阶段式零序电流保护的整定原则阶段式零序电流保护的整定原则-11零序电流零序电流IIIIII段段保护保护灵敏性校验：灵敏性校验：min03I5 . 1I3IKIII01set0B.minsen1. 1. 近后备近后备: :按被保护按被保护线路末端线路末端短路时，流过保护的最小三倍零序电流

12、校验短路时，流过保护的最小三倍零序电流校验2 2. . 远远后备后备：按相邻：按相邻线路末端线路末端短路时，流过保护的最小三倍零序电流校验短路时，流过保护的最小三倍零序电流校验2 . 1I3IKIII01set0C.minsen阶段式零序电流保护的整定原则阶段式零序电流保护的整定原则-12零序电流零序电流IIIIII段段保护保护动作时间动作时间：按阶梯时限按阶梯时限原则来选择原则来选择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 在同一线路上的在同一线路上的零序过电流保护与相零序过电流保护与相间短路的过电流保护间短路的过电流保护相比，将具有相比，将

13、具有较小的较小的时限时限，这是零序过电，这是零序过电流保护的一大流保护的一大优点优点。u零序电流滤过器有零序电流滤过器有三种形式三种形式，一一是将是将三相电流互感器二次侧同极性并联，三相电流互感器二次侧同极性并联，构成零序电流滤过器；构成零序电流滤过器；二是二是用于电缆用于电缆引出的线路的零序电流互感器；引出的线路的零序电流互感器；三是三是微机型继电保护中自产微机型继电保护中自产3倍零序电流（倍零序电流（直接计算）。直接计算）。P20、21零序电流滤过器的工作原理零序电流滤过器的工作原理-1u零序电流滤过器零序电流滤过器就是取出零序电流的工具。零序电流滤就是取出零序电流的工具。零序电流滤过器过

14、器由三台相同型号和相同变比由三台相同型号和相同变比K KTATA的电流互感器构成的电流互感器构成。 零序电流滤过器的工作原理零序电流滤过器的工作原理-2AIaIAIbIBICIcIAIrI)()()(1CCBBAATAcbarIIIIIInIIII)(1CBATAIIInunbIBI零序电流互感器工作原理零序电流互感器工作原理-3零序电流互感器零序电流互感器(a)(a)结构图；（结构图；（b b）接线图）接线图为防止故障电流沿电缆铅皮为防止故障电流沿电缆铅皮由电缆头接地线入地，使继电由电缆头接地线入地，使继电器器因无电流流过而拒绝动作因无电流流过而拒绝动作。电缆铅皮和铠装从电缆头至零电缆铅皮和

15、铠装从电缆头至零序电流互感器一端应序电流互感器一端应与地绝缘与地绝缘，电缆头接地线必须，电缆头接地线必须穿过零序穿过零序电流互感器后接地电流互感器后接地。 零序电流互感器是一种零序电流互感器是一种利用利用单相接地故障线路的零序电流单相接地故障线路的零序电流值值较较非故障电路大的特征非故障电路大的特征， 用用电流互感器电流互感器取出零序电流信取出零序电流信号使继电器动作，号使继电器动作，实现实现有选择性跳闸或发出信号有选择性跳闸或发出信号的装置。的装置。 零序电流互感器工作原理零序电流互感器工作原理-4由于零序电流互感器的一次绕组就是三相星形由于零序电流互感器的一次绕组就是三相星形接线的中性线，

16、接线的中性线，在正常情况下在正常情况下，三相电流之和等，三相电流之和等于零，于零，中性线（一次绕组）无电流中性线（一次绕组）无电流，互感器的铁，互感器的铁芯中不产生磁通，二次绕组中没有感应电流。芯中不产生磁通，二次绕组中没有感应电流。当被保护设备或系统上发生当被保护设备或系统上发生单相接地故障单相接地故障时，时，三相电流之和不再等于零，一次绕组将流三相电流之和不再等于零，一次绕组将流 过电流过电流，此电流等于每相零序电流的三倍，此时，此电流等于每相零序电流的三倍，此时铁芯中铁芯中产生磁通，二产生磁通，二 次绕组将感应出电流次绕组将感应出电流。 零序电流保护运维规定零序电流保护运维规定-1 当电

17、流回路断线时，可能造成保护误动作。这是一般较当电流回路断线时，可能造成保护误动作。这是一般较灵敏的保护的共同弱点，需要在运行中注意防止。就断灵敏的保护的共同弱点，需要在运行中注意防止。就断线机率而言，它比距离保护电压回路断线的机率要小得线机率而言，它比距离保护电压回路断线的机率要小得多。如果确有必要，还可以利用相邻电流互感器零序电多。如果确有必要，还可以利用相邻电流互感器零序电流闭锁的方法防止这种误动作。流闭锁的方法防止这种误动作。 地理位置靠近的平行线路，当其中一条线路，当其中地理位置靠近的平行线路，当其中一条线路，当其中一条线路故障时，可能引起另一条线路出现感应零电一条线路故障时，可能引起

18、另一条线路出现感应零电流，造成反方向侧零序方向继电器误动作。如确有此流，造成反方向侧零序方向继电器误动作。如确有此可能时，可以改用负序方向继电器，来防止上述方向可能时，可以改用负序方向继电器，来防止上述方向继电器误动判断。继电器误动判断。零序电流保护运维规定零序电流保护运维规定-2 当电力系统出现当电力系统出现不对称运行不对称运行时，也会时，也会出现零序电流出现零序电流，例如，例如变压器三相参数不同所引起的不对称运行，母线倒闸操作变压器三相参数不同所引起的不对称运行，母线倒闸操作时开关与闸刀并联过程或开关正常环并运行情况下，由于时开关与闸刀并联过程或开关正常环并运行情况下，由于闸刀或开关接触电阻三相不一致而出现零序环流，以及空闸刀或开关接触电阻三相不一致而出现零序环流，以及空投变压器在运行中的情况下，可出现较长时间的不平衡励投变压器在运行中的情况下，可出现较长时间的不平衡励磁涌流和直流分量等等，都可能使磁涌流和直流分量等等，都可能使零序电流保护启动零序电流保护启动。 由于零序方向继电器交流回路平时没有零序电流和零由于零序方向继电器交流回路平时没有零序电流和零序电压，序电压