方向电流保护和接地保护

方向电流保护和接地保护第1页，共139页，2023年，2月20日，星期五4.1方向性问题的提出及解决方法

为提高供电可靠性可采用双电源或单电源环形电网供电更可靠，但却带来新问题:(1)Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降(2)无法保证Ⅲ段动作选择性第2页，共139页，2023年，2月20日，星期五在两侧电源辐射形电网及单电源环形电网，须考虑保护的方向性问题。(a)两侧电源辐射形电网(b)单侧电源环形电网第3页，共139页，2023年，2月20日，星期五(1)Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降以P3Ⅰ段为例，整定电流应躲过本线路末端短路时的最大短路电流，除了躲过P母线处短路时A侧电源提供的短路电流，还必须躲过N母线背侧短路时B侧电源提供的短路电流。当两侧电源相差较大且B侧电源强于A侧电源时，可能使整定电流增大，缩短Ⅰ段保护区，严重时丧失保护区；电流保护Ⅱ段时也有类似的问题，除了与P5的Ⅰ段配合，还须与P2的Ⅰ段配合，可能导致灵敏度下降。第4页，共139页，2023年，2月20日，星期五(2)无法保证Ⅲ段动作选择性Ⅲ段动作时限采用“阶梯特性”，保护P2、P3的Ⅲ段动作时限分别为t2、t3，当k1故障时，保护P2、P3的电流Ⅲ段同时启动，按选择性要求应该保护P3动作，即要求t3<t2；而k2故障时，又希望保护P2动作，即要求t3>t2，显然无法同时满足两种情况下后备保护选择性。第5页，共139页，2023年，2月20日，星期五原因分析

造成电流保护在双电源线路上应用困难的原因是需要考虑“反向故障”

.以上图中保护P3为例.从保护安装处看出去，在“母线指向线路”方向上发生的故障称为正向故障，反之称为反向故障。第6页，共139页，2023年，2月20日，星期五解决办法

利用方向元件与电流元件结合就构成了方向电流保护。正方向故障时方向电流保护才可能动作，按正方向分组，图中保护可以分为两组：P1、P3、P5为一组，整定动作电流时考虑A侧电源提供的短路电流；P2、P4、P6为另一组，整定时考虑B侧电源提供的短路电流。第7页，共139页，2023年，2月20日，星期五双侧电源电网线路方向过流保护时限特性

(a)网络图；(b)保护时限特性第8页，共139页，2023年，2月20日，星期五加装了方向元件的电流保护叫做方向电流保护。这样，当双侧电源网络上的电流保护加装了方向元件后，就可以把它们拆开看成两个单侧电源网络的保护，其中保护1~3反应于G1供给的短路电流而动作，保护2~6反应于G2供给的短路电流而动作，这样前面所讲的三段式电流保护的工作原理和整定计算就可应用了。保护1、3、5为一组，保护2、4、6为另一组，各同方向保护间的时限配合仍按阶梯原则来整定。当k1点短路时，保护1、3、4、6因短路功率由母线流向线路，故都能起动，其中按动作方向时限最短的保护3和4动作，跳开QF3、4，将wl2切除，保护1、6返回，保证动作选择性。第9页，共139页，2023年，2月20日，星期五方向过流保护原理接线图方向过电流保护主要由方向元件（功率方向继电器）、启动元件（电流继电器）、时间元件组成。第10页，共139页，2023年，2月20日，星期五

两相式方向过电流保护接线图（原理图及展开图）

第11页，共139页，2023年，2月20日，星期五阶段式方向电流保护主要用于双电源辐射形网络和单电源环形网络，作为输电线路相间短路的主保护和后备保护。第12页，共139页，2023年，2月20日，星期五4.2功率方向继电器电压电流相量图

(a)正向故障时；(b)反向故障时图中母线电压参考方向为“母线指向大地”，电流参考方向为“母线指向线路”。第13页，共139页，2023年，2月20日，星期五正向故障第14页，共139页，2023年，2月20日，星期五反向故障第15页，共139页，2023年，2月20日，星期五利用判别短路功率的方向或电流与电压之间的相位关系，就可以判别故障方向。即用短路功率的正负来判断故障的方向，依此原理构成的继电器称为功率方向继电器（方向元件）。k1点短路时 k2点短路时 第16页，共139页，2023年，2月20日，星期五短路功率所谓短路功率，一般指短路时某点电压与电流相乘所得到的感性功率，在无串联电容也不考虑分布电容的线路上短路时，认为短路功率从电源流向短路点。第17页，共139页，2023年，2月20日，星期五由此可见，随着短路电流的方向不同，功率方向继电器感受的功率也不相同。对于正方向的故障，其功率为正值，反方向故障，其功率为负值。因此，根据功率方向继电器的感受功率的正、负来判别短路功率方向即短路电流的方向，并决定保护是否动作于跳闸。这就是功率方向继电器之所以能判别短路电流方向的基本原理。第18页，共139页，2023年，2月20日，星期五功率方向继电器的基本要求①应具有明确的方向性，即在正方向发生各种故障（包括故障点有过渡电阻）时能可靠动作，而在反方向故障时，可靠不动作。②故障时功率方向继电器的动作有足够的灵敏度。一般的功率方向继电器当输入电压和电流的幅值不变时，其输出（转矩或电压）随两者间相位差的大小而改变，输出为最大时的相位差称为方向继电器的最大灵敏角。第19页，共139页，2023年，2月20日，星期五功率方向继电器动作方程第20页，共139页，2023年，2月20日，星期五功率方向继电器动作方程第21页，共139页，2023年，2月20日，星期五未采用90接线方式:采用90接线方式:功率方向继电器比相式动作方程第22页，共139页，2023年，2月20日，星期五功率方向继电器比幅式动作方程第23页，共139页，2023年，2月20日，星期五功率方向继电器的构成相位比较的两相量为:此时，动作方程为：比较两电气量相位原理构成的功率方向继电器，称为相位比较式功率方向继电器。可按比较两电气量的相位原理来构成,也可按幅值比较原理来构成。第24页，共139页，2023年，2月20日，星期五(a)θ=90°动作边界(b)θ<90°动作(c)θ>90°不动作

相位比较与幅值比较之间的转换关系第25页，共139页，2023年，2月20日，星期五动作情况第26页，共139页，2023年，2月20日，星期五第27页，共139页，2023年，2月20日，星期五相位比较与幅值比较之间的关系相位比较与幅值比较之间具有互换性。条件：均为正弦量。动作方程满足：第28页，共139页，2023年，2月20日，星期五IC-11整流型功率方向继电器接线图（幅值比较）交流回路图（电压形成）直流回路图（电压比较）第29页，共139页，2023年，2月20日，星期五幅值比较回路由整流和滤波、幅值比较、执行元件三个单元组成。常用的有循环电流比较式、均压比较式二种。幅值比较回路第30页，共139页，2023年，2月20日，星期五循环电流式比较回路接线图第31页，共139页，2023年，2月20日，星期五均压式比较回路接线图第32页，共139页，2023年，2月20日，星期五

1-铁芯；2-永久磁铁；3-衔铁；4-触点；5-右止档；6-左止档极化继电器原理结构图第33页，共139页，2023年，2月20日，星期五晶体管零指示器第34页，共139页，2023年，2月20日，星期五*集成电路型功率方向继电器

构成方向继电器的框图滤波滤波方波方波第35页，共139页，2023年，2月20日，星期五相位比较回路（用何种方法实现相位差比较？）

第36页，共139页，2023年，2月20日，星期五目前广泛使用的相位比较方法之一是测量两个电压瞬时值同时为正（或同时为负）的持续时间来进行的，例如当同相位时，其瞬时值同时为正的时间等于工频的半个周期，对50HZ而言，即为10ms，而当两个电压的相位差增至90°时，其瞬时值同时为正的时间减至5ms，因此，比较的相位差，可通过一定的逻辑关系，用测量两个电压量同时为正的时间来实现相位比较，当两者之间的相差≤90°时，其瞬时值同时为正的时间必然≥5ms，满足这个关系时，继电器应该动作。第37页，共139页，2023年，2月20日，星期五

(a)临界动作条件

(b)动作最灵敏条件

第38页，共139页，2023年，2月20日，星期五功率方向继电器的动作特性第39页，共139页，2023年，2月20日，星期五功率方向继电器的动作特性第40页，共139页，2023年，2月20日，星期五功率方向继电器的动作特性第41页，共139页，2023年，2月20日，星期五功率方向继电器的动作特性第42页，共139页，2023年，2月20日，星期五4.3功率方向继电器的接线方式功率方向继电器的接线方式:继电器与电流互感器和电压互感器之间的连接方式。应满足如下要求：(1)必须保证功率方向继电器具有良好的方向性。即正向发生任何类型的故障都能动作，而反向故障时则不动作。(2)尽量使功率方向继电器在正向故障时具有较高的灵敏度，φ

k接近φ

sen

。

第43页，共139页，2023年，2月20日，星期五减小电压死区的措施

为减小和消除死区，实际上广泛采用非故障相的相间电压作为参考量去判别电流的相位，如对A相的方向继电器加入电流和电压。对于相间短路保护用的功率方向继电器为满足上述要求，广泛采用90°接线，所谓90°接线是指系统三相对称且相电流与相电压又同相（即当系统为纯有功负荷时的功率因数），每个功率方向继电器的电流之间的相位角都为90°，这个定义仅是为了称呼，无特别物理意义。

第44页，共139页，2023年，2月20日，星期五第45页，共139页，2023年，2月20日，星期五第46页，共139页，2023年，2月20日，星期五第47页，共139页，2023年，2月20日，星期五

功率方向继电器的90o接线

第48页，共139页，2023年，2月20日，星期五功率方向继电器90°接线方式的相量图和接线图

(a)以a相为例的相量图；(b)接线图第49页，共139页，2023年，2月20日，星期五第50页，共139页，2023年，2月20日，星期五功率方向继电器的90o接线优点：各种两相故障均没有电压死区，因为继电器加入的是非故障的两相电压，其值很高。适当选择a角后，对线路上各种相间故障都保证动作的方向性。缺点：正方向出口三相短路时仍有死区。第51页，共139页，2023年，2月20日，星期五非故障相电流的影响及按相起动接线不对称故障时非故障相仍有电流，称为非故障相电流。小电流接地系统中非故障相电流为负荷电流。大电流接地系统中还应考虑接地故障时由于零序电流分布系数与正负序电流分布系数不同造成的非故障电流。第52页，共139页，2023年，2月20日，星期五两相短路对非故障相电流的影响第53页，共139页，2023年，2月20日，星期五所谓“按相启动”接线是指接入同名相电流的电流测量元件和方向元件的触点直接串联，而后再接入时间继电器线圈的接线形式。

可避免反方向不对称短路时仅非故障相电流测量元件动作导致的保护误动或仅由于功率方向元件误动而导致的保护误动。非按相启动按相启动第54页，共139页，2023年，2月20日，星期五4.4方向电流保护的整定原则

方向电流保护的整定有两个方面的内容：一是电流部分的整定，即动作电流、动作时间与灵敏度的校验；二是方向元件是否需要装设(投入)。第55页，共139页，2023年，2月20日，星期五1.方向电流保护电流部分的整定对于其中电流部分的整定，其原则与前述的三段式电流保护整定原则基本相同。不同的是与相邻保护的定值配合时，只需要与相邻的同方向保护的定值进行配合。在两端供电或单电源环形网络中，Ⅰ段、Ⅱ段电流部分的整定计算可按照一般的不带方向的电流Ⅰ段、Ⅱ段整定计算原则进行。第56页，共139页，2023年，2月20日，星期五第Ⅲ段整定原则

一、Ⅲ段保护动作电流①

Ⅲ段动作电流需躲过被保护线路的最大负荷电流，即其中IL.max为考虑故障切除后电动机自启动的最大负荷电流。第57页，共139页，2023年，2月20日，星期五②Ⅲ段动作电流还需要躲过非故障相的电流Iunf。在小接地电流电网中，非故障相电流为负荷电流。对于大电流接地系统，非故障相电流除了负荷电流外，还包括零序电流I0，则按照下式整定动作电流式中K为非故障相中的零序电流与故障相电流的比例系数，显然，对于单相接地故障K为1/3。第58页，共139页，2023年，2月20日，星期五Ⅲ段保护动作时间方向电流保护Ⅲ段动作时间按照同方向阶梯原则整定，即前一段线路保护的动作时间比同方向后一段线路保护的动作时间长一个级差。③保护的灵敏度配合方向电流保护的灵敏度，主要由电流元件决定，其电流元件的灵敏度校验方法与不带方向性的电流保护相同。对于方向元件，一般因为方向元件的灵敏度较高，故不需要校验灵敏度。第59页，共139页，2023年，2月20日，星期五

图中标明了各个保护的动作方向，其中1、3、5、7为动作方向相同的一组保护，，2、4、6、8为另一组同方向保护，于是它们的动作电流、动作时间的配合关系应为：第60页，共139页，2023年，2月20日，星期五方向电流保护的动作时限第61页，共139页，2023年，2月20日，星期五是否装设方向元件

图中如果t4≥t5+Δt,则动作时间较长的一侧(保护4)可以不装方向元件,保护5必须加装方向元件.结论:对装设在同一母线上的保护来说,动作时间较长者,可不装设方向元件;动作时间较短者,必须装设方向元件;如两保护动作时间相同,则在两保护上都必须装设方向元件.第62页，共139页，2023年，2月20日，星期五单侧电源环形网络同方向保护的灵敏系数配合问题第63页，共139页，2023年，2月20日，星期五双侧电源网络中电流保护整定特点

在两个及两个以上电源的网络接线中，必须采用方向性保护才有可能保证各保护之间动作的选择性，这是方向保护的主要优点。但当增加方向元件后将使接线复杂、投资增加；同时方向元件还存在电压死区的问题。鉴于此，在继电保护中，应根据各个地点、各段电流保护的工作情况和具体的整定计算来确定是否有必要加设方向元件。

第64页，共139页，2023年，2月20日，星期五

电流速断保护图中红色曲线为电源EI

供给的电流，紫色曲线为电源EⅡ供给的电流，两端电源容量不同，因此电流大小也不同。EI的容量>EⅡ的容量。

第65页，共139页，2023年，2月20日，星期五对保护1而言，如果反方向线路出口处K1点短路时，由电源EII供给的最大短路电流IK1max小于本保护装置的起动电流，则反方向任何地点短路时，由电流EII供给的短路电流都不会引起保护1误动作。这时保护1的第I段已从定值上躲开了反方向短路，因此可不设方向元件（电源容量大的一侧的保护可不设方向）。但保护2必须装设方向元件。这样保护1和保护2的电流I段整定仍按前面介绍的进行。

第66页，共139页，2023年，2月20日，星期五限时电流速断保护对用于双侧电源网络中的限时电流速断保护，其整定原则基本同于单侧电源网络，仍应与下一级保护的电流速断相配合，但要考虑保护安装地点与短路点之间有电源或有分支电路的影响。第67页，共139页，2023年，2月20日，星期五电网相间短路方向电流保护的总体评价

选择性电流速断保护是依靠选择动作电流的方法来获得选择性；限时电流保护则同时依靠选择动作电流和动作时限的方法获得选择性。而过电流保护依靠选择动作时限的方法保证选择性。当它们用于单侧电源电网组成三段式保护时，一般能满足电力系统对选择性的要求；当它们用于双侧电源网络或单电源环形网络时，借助于方向元件，一般也能满足电力系统对选择性的要求。第68页，共139页，2023年，2月20日，星期五

快速性速段保护无时间元件，只有保护本身继电器固有动作时间（0.06~0.1s），所以动作迅速；限时电流速断保护的动作时间一般为（0.5~1s），动作较快。过电流保护动作时间较长，特别是靠近电源的保护，有时可长达数秒，所以只能作为后备保护。第69页，共139页，2023年，2月20日，星期五灵敏性电流保护的灵敏性和保护范围直接受系统运行方式的影响，当系统运行方式变化时，灵敏性和保护范围往往不能满足要求。对电流I段，当被保护线路阻抗与保护背后系统阻抗之比很小时，它的保护范围降到零；对电流II段，当相邻线路阻抗很小时，灵敏度也往往达不到要求。过电流保护的灵敏度一般很高，但用在重负荷的长线路时，灵敏度也不能满足要求，当线路阻抗很大时，作为远后备其灵敏度也达不到要求。保护范围受运行方式影响大及灵敏度低，是电流保护的主要缺点。第70页，共139页，2023年，2月20日，星期五

可靠性电流保护的组成元件都是简单的继电器，且数量不多，整定计算和调试也较简单，所以可靠性高，电流、电压保护是继电保护中最简单、最可靠的保护。方向过电流保护常用于35KV及以下两侧电源辐射型电网和单电源环网中作为相间短路主保护，在35KV及110KV辐射型电网，常与电流I段配合使用，构成三段方向电流保护，作为线路相间短路的整套保护。电流、电压保护广泛用于35KV及以下电网，在此电压等级的电网中，保护的“四性”均能满足要求，而在超高压电网中，不再使用，代替它们的是距离保护、高频保护及零序电流保护。第71页，共139页，2023年，2月20日，星期五第四章作业如下图所示，各断路器上定时限过电流保护的动作时间为多少？哪些过电流保护应装方向元件？（提示：分别在断路器9QF和12QF后取短路点K1和K2）第72页，共139页，2023年，2月20日，星期五保护方向相同的保护有：一组保护1、2、4、6、12；另一组保护5、5、7、8.

t1=3s、t2=2.5s、t3=1.5s、t4=1.5s、t5=2.5s、t6=1s、t7=3s、t8=3.5s、t13=2.5s

保护3、4、6要装方向元件；保护2、5、7可不装方向元件。第73页，共139页，2023年，2月20日，星期五第五章电网的接地保护5.1中性点直接接地电网接地故障保护5.2中性点非直接接地电网接地故障保护电网中性点运行方式：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种。第74页，共139页，2023年，2月20日，星期五电网中性点运行方式中性点直接接地的系统X0/X1≤4～5,当发生接地故障时,通过变压器接地点构成短路通路,使故障相流过很大的短路电流（大于500A），则出现很大的零序电流，故中性点直接接地电网又称为大接地电流电网。(110KV、220KV、330KV、500KV)110kV及以上的电压等级电网及380V以下低压部分——中性点直接接地系统(大接地电流系统)3-35KV及以下的电压等级电网——中性点不接地、经消弧线圈接地或经电阻接地系统(小接地电流系统)。第75页，共139页，2023年，2月20日，星期五运行接地方式的选择，需要综合考虑电网的绝缘水平、电压等级、通信干扰、单相接地短路电流、继电保护配置、电网过电压水平、系统接线、供电可靠性和稳定性等因素。第76页，共139页，2023年，2月20日，星期五2002年220KV电网输电线路故障统计表在大接地电流电网中，线路发生单相接地短路故障占所有故障次数中的大多数，约为80%~90%。第77页，共139页，2023年，2月20日，星期五装设零序电流保护的好处若用带方向和不带方向电流保护，且用三相完全星形接线方式，也能反映接地短路，但灵敏度较低和动作时间较长。由于接地短路时必有零序电流，而在运行负荷状态下，零序电流是没有或很小的，因此采用只反映接地短路时所特有的零序电流或零序电压的零序保护，可提高保护的灵敏性和快速性。而且三相只要一个电流继电器，使接地保护装置非常简单。

因此，线路除装设反映相间短路的保护外，还应装设反映接地故障的零序电流保护装置。第78页，共139页，2023年，2月20日，星期五中性点直接接地电网在发生

各种故障时的电气参数特征1．正常运行或三相短路时，由于三相电压和电流是对称的，故即没有零序电压和零序电流。第79页，共139页，2023年，2月20日，星期五2．两相短路（如BC两相）时，在故障点因此故障点的零序电压和零序电流为：在正常运行及相间短路时，均没有零序电压和零序电流。第80页，共139页，2023年，2月20日，星期五3.单相接地短路故障时，如A相接地短路，则故障相电压、电流为：故障点的零序电压、零序电流为第81页，共139页，2023年，2月20日，星期五4．若两相接地短路，以BC两相接地短路为例，则在故障点有由此可见，出现零序电流和零序电压是接地故障区别于正常运行和相间短路的基本特征。第82页，共139页，2023年，2月20日，星期五小结：系统图中假定零序电流的参考正方向为母线指向线路，零序电压的参考正方向由线路指向大地。第83页，共139页，2023年，2月20日，星期五5.零序电流和零序电压的分布特点第84页，共139页，2023年，2月20日，星期五故障点的零序电压保护安装处零序电电压故障点的零序电流第85页，共139页，2023年，2月20日，星期五零序电压和零序电流的特点零序电压故障点Uk0最高,离故障点越远,Uk0

越低,变压器中性点接地处Uk0=0。零序电流：系统中出现零序电流，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；分布与变压器中性点接地的数目和位置有关，而与电源的数目和位置无关。第86页，共139页，2023年，2月20日，星期五零序电压和零序电流的相位在正方向短路下，保护安装处母线零序电压与零序电流的相位关系，取决于母线背后元件的零序阻抗(一般为70o-80o)，而与被保护线路的零序阻抗和故障点的位置无关。零序功率在线路正方向故障时，零序功率由故障线路流向母线，为负值；在线路反方向故障时，零序功率由母线流向故障线路，为正值。

第87页，共139页，2023年，2月20日，星期五变压器中性点接地方式的考虑大电流接地电网中，中性点接地变压器的数目及分布，决定了零序网络结构，影响着零序电压和零序电流的大小和分布。为了保持零序网络的稳定，有利于继电保护的整定，使接地保护有较稳定的保护区和灵敏性，希望中性点接地变压器的数目及分布基本保持不变；为防止由于失去接地中性点后发生接地故障时引起的过电压，应尽可能地使各个变电所的变压器保持有一台中性点接地；同时为降低零序电流，应减少中性点接地变压器的数目。第88页，共139页，2023年，2月20日，星期五变压器中性点接地方式的选择原则①中间变电所母线有穿越电流或变压器低压侧有电源，因此至少要有一台变压器中性点接地，以防止由于接地短路引起的过电压。②电厂并列运行的变压器，应将部分变压器的中性点接地。这样，当一台中性点接地的变压器由于检修或其它原因切除时，将另一台变压器中性点接地，以保持系统零序电流的大小和分布不变。③终端变电所变压器低压侧无电源，为提高零序保护的灵敏性，变压器应不接地运行。④对于双母线按固定连接方式运行的变电所，每组母线上至少应有一台变压器中性点直接接地。这样，当母联开关断开后，每组母线上仍然保留一台中性点直接接地的变压器。⑤变压器中性点绝缘水平较低时，中性点必须接地。第89页，共139页，2023年，2月20日，星期五零序电流和零序电压的获取方法

(1)微机保护自产：微机保护根据数据采集系统得到的三相电流值再用软件进行相加得到值。(2)微机保护外接：如下图所示。第90页，共139页，2023年，2月20日，星期五零序电流的获取方法对于架空线路，可用零序电流滤过器。对于电缆线路，可用零序电流互感器（TAN）来获得零序电流。第91页，共139页，2023年，2月20日，星期五零序电流滤过器第92页，共139页，2023年，2月20日，星期五(3)零序电流滤过器，其最大不平衡电流Knp为短路电流非周期分量系数,采用重合闸加速时，取1.5~2，否则取1。Kst为TA的同型系数，相同型号取0.5，不同型号取1；Ker为TA的10%电流误差，取0.1。最大外部三相短路电流。

第93页，共139页，2023年，2月20日，星期五零序电流互感器第94页，共139页，2023年，2月20日，星期五零序电压的获取方法1第95页，共139页，2023年，2月20日，星期五零序电压的获取方法2第96页，共139页，2023年，2月20日，星期五三相五柱式电压互感器第97页，共139页，2023年，2月20日，星期五三相五柱式电压互感器

第98页，共139页，2023年，2月20日，星期五三相五柱式TV的磁路及接线(a)磁路(b)接线第99页，共139页，2023年，2月20日，星期五零序电压的获取方法3、4第100页，共139页，2023年，2月20日，星期五自产3U0方式微机保护根据数据采集系统得到的三相电压值再用软件进行矢量相加得到3U0值，在线路保护中3U0主要用于接地故障时判别故障方向。零序电压的获取方法5第101页，共139页，2023年，2月20日，星期五零序电流保护作为接地短路保护的后备保护，一般配置三段式或四段式零序电流保护。(1)零序电流Ⅰ段为无时限零序电流速断保护；(2)零序电流Ⅱ段为带时限零序电流速断保护；(3)零序电流Ⅲ段为零序过电流保护。第102页，共139页，2023年，2月20日，星期五三段式零序电流保护原理接线图第103页，共139页，2023年，2月20日，星期五1.无时限零序电流速断保护(零序电流I段)无时限零序电流速断保护工作原理，与无时限电流速断保护相似，靠整定零序电流的大小来获得选择性。第104页，共139页，2023年，2月20日，星期五为保证保护的动作选择性，零序电流I段保护区不能超出本线路末端，其动作电流按下述原则整定：(1)躲过被保护线路末端发生单相或两相接地短路时流过本线路的最大零序电流，即：第105页，共139页，2023年，2月20日，星期五(2)躲过手动合闸或自动重合闸期间断路器三相触头不同时合上所出现的最大零序电流.(3)躲过非全相运行期间振荡所造成的最大零序电流：三个原则中取大值作为零序I段的动作电流，零序电流保护I段的最小保护范围要求不小于本线路全长的15%~20%，其动作时间为0。第106页，共139页，2023年，2月20日，星期五零序Ⅰ段与电流Ⅰ段一样，也是按躲开线路未端短路整定，因此，它只能保护本线路的一部分，但由于线路的零序阻抗远较正序阻抗大（x0=(2~3.5)x1），3I0=f(l)

曲线较陡，因此零序Ⅰ段的保护范围比相间电流Ⅰ段要大得多。另一方面由于零序电流受运行方式的变化影响小，因此它的保护范围较稳定（由于系统运行方式变化时，一般变压器中性点接地数目和分布保护不变，也即零序阻抗保护不变，所以零序Ⅰ段受运行方式变化影响小）。第107页，共139页，2023年，2月20日，星期五

带时限零序电流速段保护(零序电流II段)

第108页，共139页，2023年，2月20日，星期五带时限零序电流速断保护动作电流的整定原则与相间短路的限时电流速断保护相同。整定时应注意将零序电流的分流因素考虑在内。动作时限：比下一条线路零序电流I段的动作时限大一个时限级差Δt。第109页，共139页，2023年，2月20日，星期五3.零序过电流保护(零序电流III段)零序电流III段的作用与电流保护Ⅲ段相同；但其动作时限从零序网的最末级开始按阶梯原则向电流方向推算。

动作电流的整定：(1)躲下一级线路出口三相短路时，流过保护的最大不平衡电流

相邻线路始端三相短路时，零序电流滤过器中出现的最大不平衡电流。第110页，共139页，2023年，2月20日，星期五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。零序保护相间保护第111页，共139页，2023年，2月20日，星期五方向性零序电流保护

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。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。第112页，共139页，2023年，2月20日，星期五零序方向电流保护工作原理说明图

(a)网络接线图；(b)K1点短路零序网络；(c)K2点短路零序网络

零序电流保护+零序功率方向继电器=方向性零序电流保护第113页，共139页，2023年，2月20日，星期五零序功率方向继电器的接线方式第114页，共139页，2023年，2月20日，星期五零序功率方向继电器的接线方式第115页，共139页，2023年，2月20日，星期五第116页，共139页，2023年，2月20日，星期五中性点非直接接地电网的零序电流保护

第117页，共139页，2023年，2月20日，星期五中性点非直接接地电网的零序电流保护

中性点非直接接地电网（又称小接地电流系统）发生单相接地故障时，虽然系统的中性点电位发生变化，相电压不对称，但由于故障的电流很小，而且三相线电压仍保持对称，对负荷供电没有影响，一般情况下允许带故障继续运行1-2小时，而不必立即跳开该故障线路的断路器（在危及人身、设备安全时则应立即跳闸），但为防止事故扩大，应发出报警信号，以便运行人员及时检查和排除故障。第118页，共139页，2023年，2月20日，星期五中性点非直接接地电网的特点第119页，共139页，2023年，2月20日，星期五中性点不接地系统单相接地短路特点第120页，共139页，2023年，2月20日，星期五单电源多线路中性点不接地电网单相接地时电压、电流相量图第121页，共139页，2023年，2月20日，星期五第122页，共139页，2023年，2月20日，星期五第123页，共139页，2023年，2月20日，星期五第124页，共139页，2023年，2月20日，星期五第125页，共139页，2023年，2月20日，星期五故障线路的零序电流等于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，恰好与非故障线路零序电流的方向相反。第126页，共139页，2023年，2月20日，星期五在非故障线路WL1上：零序电流为线路I本身的电容电流；方向为从母线流向线路；发电机出线端的零序电流：零序电流为发电机本身的电容电流；方向为从母线流向发电机。在故障线路WL3上：故障线路的零序电流等于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，恰好与非故障线路零序电流的方向相反。第127页，共139页，2023年，2月20日，星期五中性点不接地系统发生单相接地时有以下特征①中性点不接地系统发生单相接地时，电网各处故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高至电网电压，全系统中出现零序电压，大小等于电网正常时的相电压。②非故障线保护安装处流过的零序电流为非故障相的对地电容电流之和，方向由母线指向线路且超前零序电压90度。③故障线路保护安装处的零序电流为全系统其他元件非故障相的零序电容电流之和，其值远大于非故障线的零序电流，其方向由故障线路指向母线，滞后零序电压90度。④故障线的零序功率与非故障线的零序功率方向相反。第128页，共139页，2023年，2月20日，星期五中性点不接地系统单相接地故障保护根据中性点不接地系统发生单相接地时的各种特征，这种系统可构成以下原理的接地短路保护方式。1、绝缘监视装置2、零序电流保护3、零序功率方向保护

第129页，共139页，2023年，2月20日，星期五绝缘监视装置的构成及工作原理用途：利用发生单相接地故障时系统出现零序电压的特点，构成反映零序电压的增加而发出报警信号的保护装置。广泛用于小接地电流系统作为单相接地故障的保护。组成：它是以三相五柱式电压互感器为基础，在星形接线的二次侧绕组上每相接入一只电压表，以测量母线电压；