电力系统继电保护 23中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护

1、杨 力系统继电保护22 电网的电流保护2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护2.2 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护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2.4 中性点非直接接地系统中单相接地故障的保护中性点直接接地电网，变压器中性点接地，接地短路时出现很大零序电流，构成：零序电流保护方向性零序电流保护 110kV及以上电网中性点直接接地（大接地电流系统）35kV及以下电网 中性点不接地或不直接接地32.3.1 接地短路时零序电压、电流和功率的分布4零序电压正方向：线路高于大地为正特点：故障点最高，离故障点越远越低，中性点最低，取决于测量点到大地

2、间阻抗的大小。5零序电流由零序电压产生，从故障点流向接地的变压器中性点。正方向：母线-线路（与实际零序电流方向相反）其分布决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，与电源的数目和位置无关。6零序功率发生故障的线路，零序功率方向：线路母线，与正序功率方向相反。保护安装处零序电压和电流相位差由变压器的零序阻抗角决定，与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关。用零序电流和零序电压的幅值以及他们的相位关系即可实现接地短路时的零序电流和方向保护。72.3.2 零序电压、电流滤过器8零序电压滤过器9零序电压滤过器10零序电流过滤器：接入相间保护的三相电流互感器的中性线上。存在不平衡电流零序电流

3、的获取11零序电流过滤器：接入相间保护的三相电流互感器的中性线上。存在不平衡电流原因：铁心磁化曲线不一致以及制造过程中的差别。相间短路时，不平衡电流达到最大值Iunb.max。接地短路时3I0 相对很大。零序电流的获取12零序电流的获取零序电流互感器接线简单没有不平衡电流13三段式零序电流保护零序电流瞬时速断保护（零序段）零序电流限时速断保护（零序段）零序过电流保护（零序段）零序电流保护的起动电流整定类似相间短路电流保护原则。必须基于故障零序电流的计算，根据不同地点接地故障时零序电流大小的不同来整定。142.3.3 零序电流I段（速断）保护为保证选择性，保护范围不超过线路全长。15整定原则(1

4、)躲开下级线路出口发生单相或两相接地短路可能出现的最大零序电流 16整定原则(1)躲开下级线路出口发生单相或两相接地短路可能出现的最大零序电流 (2)躲开断路器三相触头不同期合闸时的最大零序电流整定电流一般较大，保护范围缩小，灵敏度降低。使零序段带一小的延时（0.1s），使保护装置的动作时间断路器三相不同期合闸时间，可不考虑该条件，只按条件1整定。17整定原则(1)躲开下级线路出口发生单相或两相接地短路可能出现的最大零序电流 (2)躲开断路器三相触头不同期合闸时的最大零序电流(3)采用单相自动重合闸时，躲过非全相运行期间系统发生振荡所出现的最大零序电流整定值较高，正常情况下发生接地故障，保护范

5、围缩小。18零序I段灵敏I段：按条件(1)或(2)整定保护全相运行状态时对接地短路，定值小，保护范围较大单相重合闸启动时（非全相运行），自动闭锁不灵敏I段按条件(3)整定反应全相运行状态下的接地短路，定值大，保护范围小单相重合闸过程中，其他两相发生接地短路时保护192.3.4 零序电流段保护20工作原理同相间短路电流II段保护。启动电流首先考虑与下级线路的零序电流I段保护范围的末端配合增加一个时间阶段，以保证动作的选择性。21两个保护之间的变电所母线上接有中性点接地的变压器时 助增电流22两个保护之间的变电所母线上接有中性点接地的变压器时 助增电流 电流整定值计算采用最小零序电流分支系数。23

6、灵敏度校验: 如果不满足要求与相邻线路零序段配合；用2个灵敏度不同的零序段：原有段+与相邻线路零序段配合的段；改用接地距离保护。242.2.5零序电流段保护25作用：后备保护，终端线路可作主保护启动电流整定躲开下级线路出口相间短路时所出现的最大不平衡电流。逐级配合: 本保护零序三段的保护范围不能超出相邻线路零序三段的保护范围。 考虑分支电路影响26灵敏度校验近后备：本线路末端接地短路时的最小零序电流。远后备：相邻元件末端接地短路时，流过本保护的最小零序电流（考虑分支电路使电流减小的影响）校验。（分支系数取最大值）27动作时限：从零序网最末级开始， 按阶梯原则向电源方向推算。 282.3.6 方

7、向性零序电流保护29工程背景中性点直接接地系统一般应用在高压输电网络，通常为多电源网络或环网，因此存在故障方向判别的问题。即使是非环网线路，当网络中接地中性点不止一个时，由于零序网的特殊性，仍存在零序电流方向的判别问题。30 系统中有多个变压器中性点接地。 k1短路，保护3可能误动； k2短路，保护2可能误动。31措施：在可能误动的元件上装功率方向元件。32输入零序功率方向元件33零序功率方向元件34输入KW0灵敏性校验：出口短路时KW0无电压死区远处故障时，可能不动，须校验灵敏性35362.3.7 对零序电流保护的评价37优点整定值小，灵敏度高：不受负荷电流影响相间过电流保护：按负荷电流整定

8、，一般为57A；零序过电流保护：按躲开不平衡电流整定一般为23A。 故障电流大：单相短路时，故障相电流动作速度快：零序网络结构通常比正常网络要简化，因而其过流保护配合级数要小于相间过电流保护。38优点受运行方式变化的影响小分布只与接地中性点变化有关X023.5X1，零序电流曲线较陡，I段保护范围大、稳定，II段易满足灵敏系数的要求。 不受系统的对称性振荡和三相过负荷影响方向性零序保护没有电压死区系统绝大多数是由接地故障或由接地故障发展成相间故障，零序保护为绝大部分故障情况提供了保护。39缺点灵敏度方面：对于运行方式变化很大或接地点变化很大时，可能无法满足要求可靠性方面： 受单相重合闸的影响大。非全相运行又发生振荡时，可能引起误动。速动性： 对自耦合变压器联系的两个不同等级的电压网络，整定计算复杂化，将增大零序III段保护的动作时间