第23章中性点直接接地系统零序及方向保护

1、2.3 中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护110kV电网220kV电网330kV电网500kV电网中性点直接接地电网当系统中主变压器中性点直接接地时310XX /中性点直接接地的电网又称大接地电流系统110kV及以上电网-中性点直接接地60kV及以下电网-中性点不接地或不直接接地正常运行相间短路系统振荡无零序分量单相接地两相接地一相断线两相断线有零序分量包括零序电压、零序电流、零序功率。主要内容一、接地短路时零序电压、电流和功率的分布二、零序电压、电流滤过器三、零序电流速断保护(I I段)四、零序电流限时速断保护(IIII段)五、零序过电流保护(IIIIII段)六、方向性零序电流

2、保护七、对零序电流保护的评价一、接地短路时零序电压、电流和功率的分布k0U0kX0kX 01T .X02T .XAB0I0I 1.零序电压：故障点U0最高，离故障点越远，U0越低，变压器中性点接地处U0 = 0。 0kU0AU0BU2.零序电流分布与变压器中性点接地的多少及位置有关。大小与线路的零序阻抗及中性点接地变压器的零序阻抗有关。k0U0kX0kX 01T .X02T .XAB0I0I k0U0kX0kX 01T .X02T .XAB0I0I 3. 零序功率短路点S0最大，越靠近变压器中性点接地处S0越小。 对于发生故障的线路，两端S0的方向与S1方向相反，从线路母线。 k0U0kX0k

3、X 01T .X02T .XAB0I0I 4.保护安装处零序电压与电流的相位关系：01T00A.ZIU0AU0I 800k 100 0AU二、零序电压、电流滤过器1.零序电压滤过器(a)用三个单相式电压互感器0cbamnUUUUU3aUbUcU1.零序电压滤过器(b)用三相五柱式电压互感器0cbamnUUUUU3mnUCBAamcnb1.零序电压滤过器(c)用接于发电机中性点的电压互感器(d)内部合成零序电压加法器0U3aUbUcU2.零序电流滤过器AIaIAIBIbIBICIcIAIrIcbarIIII)()()(CCBBAATA1IIIIIIn)(CBATA1IIInunbI2.零序电流滤

4、过器优点： 没有不平衡电流 接线简单三、零序电流速断保护(I段)03Il（1）躲过下一个线路出口接地短路的最大三倍零序电流3I0max max0IrelIset3IKImax03I).(3121IrelKIsetImax0I3的计算：的计算： 故障点：本线路末端 故障类型： （假设 ） 21XX0110ZZ2E3I3 )(0102202021020Z2ZE3ZZZZZZZZE3I3 ),(当当),()(0201010I3I3XX 当当),()(0201010I3I3XX 运行方式 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。（2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大

5、三倍零序电流3I0unbunb0IrelIset3IKI0.unb3I的计算： 两相先合：01NM02202021NM0.unb2333ZZEEZZZZZZZZEEI 一相先合：01NM0.unb233ZZEEI （2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大三倍零序电流3I0unbunb0IrelIset3IKI整定值应选其中较大者在按条件(2)整定，定值较大，保护范围较小时。 在手动合闸以及三相自动重合闸时，使零序I段带有一个小的延时（约0.1s），这样就无需考虑条件（2）。（3）当线路上采用单相自动重合闸时F 按条件(1)、(2)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

6、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最大零序电流整定，保护范围缩小。矛盾！（3）当线路上采用单相自动重合闸时，按能躲开在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。设置两个零序I段保护F 不灵敏I段：按条件3整定F 灵敏I段：按条件1或2整定四、零序电流限时速断保护(II段)0.b.minIset1IIrelIIset2/ KIKI与相邻线路零序电流I段配合 tttI01II02k0.ABIk0.BCIk0.BCIk0.ABIIIset2I03IlIset1I灵敏性校验：IIset20sen3IIKmin要求 Ksen1.5 与相邻线段配合 用两个灵

7、敏度不同的II段 改用接地距离保护若不满足要求五、零序过电流保护(III段)unb.maxIIIrelIIIsetIKI (1)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Iunb.max )3(k.maxerstnpunb.maxIKKKI式中(3)k.maxI线路末端三相短路时流过保护的最大短路电流 npK非周期分量系数，t=0s时，取1.52；t=0.5 s时取1 stK同型系数，型号相同时取0.5、不相同时取1 erK电流互感器的10%误差，取0.1 1.2)1.1(KIIIrel 其中其中: (2)与下级线路零序III段保护在灵敏度上配合0.bIIIset1IIIrelIII

8、set2KIKI/灵敏性校验：IIIset0sen3IIKminF 作为近后备时应按被保护线路末端接地短路时，流过保护的最小三倍零序电流来校验，要求 Ksen1.5F 作为远后备时应按下级线路末端接地短路时，流过保护的最小三倍零序电流来校验，要求 Ksen1.2III01set0B.minsenI3IK 1.作为近后备时：应按被保护线路末端接地短路时，流过保护的最小三倍零序电流来校验，要求1.5Ksen 2.作为远后备时：应按相邻线路末端接地短路时，流过保护的最小三倍零序电流来校验，要求III01set0C.minsenI3IK 1.2Ksen min0I3动作时限tl1t2t3t4t5t零序

9、过电流保护的时限特性6t相间保护04t05t06t零序保护 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。六、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点短路时零序功率方向继电器的接线方式03I03U0r3UU03U0r3II110 70sen 0r0r33UUII,TATV0I30U30r3UU0r3II110sen 零序功率方向继电器的接线方式TATV0r0r33UUII,三段式零序功率方向电流保护的原理接线 没有死区 灵敏性的校验op000sen33.min)(SIUK要求 Ksen1.5零序功率方向继电器的灵敏性七、对零序电流保护的评价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