中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中接地短路的 零序電流及方向保護(hù)

1、,《繼電保護(hù)》教案,2.3 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中接地短路的 零序電流及方向保護(hù),電力系統(tǒng)中性點(diǎn)工作方式：中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。,大電流接地系統(tǒng)：中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，使故障相產(chǎn)生很大的短路電流。----110kV及以上電網(wǎng)。,小電流接地系統(tǒng)：在中性點(diǎn)非直接接地的系統(tǒng)中，在發(fā)生單相接地時(shí)，因構(gòu)不成短路回路，在故障點(diǎn)流過(guò)比負(fù)荷電流小得多的電流。---- 3～35kV及以下電網(wǎng)

2、。,一、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)工作方式和應(yīng)用場(chǎng)合,單相接地故障的特征： 將出現(xiàn)很大的零序電壓和零序電流。,利用對(duì)稱分量法，可以分解出零序、負(fù)序、正序分量。正序、負(fù)序和零序是為了分析系統(tǒng)電壓、電流出現(xiàn)不對(duì)稱現(xiàn)象時(shí)，把三相不對(duì)稱的分量分解成對(duì)稱分量（正序、負(fù)序）及同相的零序分量。三相對(duì)稱時(shí)，負(fù)序和零序分量為零。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，三相不對(duì)稱。,正方向規(guī)定：零序電流方向：母線流向故障點(diǎn)為正零序電壓方向：線路高于大地的電壓為正。,零序分量參數(shù)的

3、特點(diǎn)：,一、接地短路時(shí)零序電壓、電流和功率的分布,運(yùn)行方式的變化，間接影響零序分量的大小。,故障點(diǎn)零序電壓最高，距離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)零序電壓越低。變壓器中性點(diǎn)接地處電壓為零。,1、零序電壓,2、零序電流 1）零序電流由故障點(diǎn)零序電壓產(chǎn)生，由故障點(diǎn)經(jīng)線路流向大地，必須經(jīng)變壓器中性點(diǎn)構(gòu)成回路；中性點(diǎn)不接地的網(wǎng)絡(luò)不存在零序電流。,,,2）零序電流與零序電壓的相位關(guān)系。規(guī)定：電流的方向母線流向線路為正；如圖所示：,3）零序電流的大小和分布，取決

4、于送電線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗，而與電源的數(shù)目和位置無(wú)關(guān)。,4）零序電流保護(hù)的靈敏度直接決定于系統(tǒng)中性點(diǎn)接地的數(shù)目和分布，所以要求變壓器中性點(diǎn)不應(yīng)任意改變其接線方式。,3、零序功率及其分布,大?。憾搪伏c(diǎn)U0最大，零序功率最大，變壓器中性點(diǎn)零序功率為零。方向：從故障線路指向母線，與正序方向相反。,4、保護(hù)安裝處電壓、電流相位關(guān)系,它們之間的相位與ZT1.0（母線背后元件的零序阻抗）有關(guān)，而與被保護(hù)線路的零序阻抗及故障點(diǎn)

5、位置無(wú)關(guān)。,從任一保護(hù)安裝處得零序電壓和零序電流之間的關(guān)系看，由于A母線上的零序電壓實(shí)際上是從該點(diǎn)到零序網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)之間的零序阻抗上的電壓降，可表示為：,,,,二、零序電壓、零序電流過(guò)濾器,,(1)三個(gè)單相電壓互感器，如圖(a)。,,(2)三相五柱式三繞組電壓互感器，如圖（b）。,1、零序電壓過(guò)濾器,(3)對(duì)于發(fā)電機(jī)。當(dāng)發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)經(jīng)電壓互感器或消弧線圈接地時(shí)，從他的二次繞組中獲得零序電壓，如圖（c）。,從TV來(lái)口三角處獲取,可由三個(gè)單

6、相電壓互感器或三相五柱式電壓互感器的次級(jí)繞組接成開(kāi)口三角，即首尾相連得到的電壓就是3U0。,發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)電壓互感器或消弧線圈接地時(shí)，可以通過(guò)他們的二次側(cè)獲得。,總結(jié)：,注意：1.正常運(yùn)行和電網(wǎng)相間短路時(shí)，由于電壓互感器的誤差以及三相系統(tǒng)對(duì)地不完全平衡，在開(kāi)口三角處也可能有數(shù)值不大的電壓輸出，此電壓稱為不平衡電壓。2.當(dāng)系統(tǒng)中存在三次諧波分量時(shí)，一般三相中的三次諧波電壓是同相位的，在零序電壓過(guò)濾器的輸出端也有三次諧波電壓輸出。

7、 對(duì)反應(yīng)于零序電壓而動(dòng)作的保護(hù)裝置，應(yīng)該考慮躲開(kāi)他們的影響。,2、零序電流過(guò)濾器,對(duì)于架空線路，通常采用三個(gè)單相電流互感器，實(shí)際就是中線流過(guò)的電流。（零序電流過(guò)濾器）,對(duì)于電纜線路（零序電流互感器）,原理：,三、零序電流保護(hù),無(wú)時(shí)限零序電流速斷保護(hù)（零序電流Ⅰ段保護(hù)） 限時(shí)零序電流速斷保護(hù)（零序電流Ⅱ段保護(hù)） 零序過(guò)電流保護(hù)（零序電流Ⅲ段保護(hù)）,（1）躲開(kāi)下級(jí)線路出口處單相或兩相接地短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大零序電流：,,1、零序電流Ⅰ段

8、保護(hù),取1.2～1.3,,（2）躲開(kāi)斷路器三相觸頭不同期合閘時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流：,取1.1～1.2,說(shuō)明：1.按上述原則整定時(shí)，應(yīng)選取較大者作為零序電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流。2.若零序Ⅰ段的動(dòng)作時(shí)間大于斷路器三相不同時(shí)合閘的時(shí)間，則不需考慮 的影響，按原則1整定。3.若按原則2整定使啟動(dòng)電流過(guò)大，保護(hù)范圍過(guò)小，可在合閘時(shí)使零序Ⅰ段帶一個(gè)小延時(shí)，按原則1來(lái)整定，以躲過(guò)三相不同時(shí)合閘的時(shí)間。,（3）當(dāng)線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)，

9、按躲開(kāi)在非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流。,若按條件3計(jì)算的動(dòng)作電流大于條件1、2的動(dòng)作電流，則將按條件1、2計(jì)算的結(jié)果設(shè)置為靈敏Ⅰ段；在非全相振蕩時(shí)閉鎖；將條件3的結(jié)果設(shè)為不靈敏Ⅰ段。,2. 零序電流Ⅱ段保護(hù),,（3）靈敏度校驗(yàn)：,兩保護(hù)之間有中性點(diǎn)接地的變壓器。,兩保護(hù)之間沒(méi)有中性點(diǎn)接地的變壓器。 同一般的電流Ⅱ段,（1）動(dòng)作電流,（2）動(dòng)作時(shí)限,3.零序電流Ⅲ段保護(hù),② 大于非全相運(yùn)行時(shí)3I0,①

10、 躲開(kāi)下級(jí)線路出口處相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大零序不平衡電流：,（1）動(dòng)作電流：,③ 與相鄰線路零序電流的Ⅱ或Ⅲ配合。,（2）相間過(guò)電流保護(hù)與零序過(guò)電流在動(dòng)作時(shí)限上的比較,（3）靈敏系數(shù),近后備,遠(yuǎn)后備,按靈敏度逐級(jí)配合的要求來(lái)整定，即本級(jí)的靈敏系數(shù)要小于下一級(jí)的靈敏系數(shù)。保證本保護(hù)零序三段的保護(hù)范圍不超過(guò)相鄰線路零序三段的保護(hù)范圍。,Ksen.1 <Ksen.2< Ksen.3< Ksen.4<… 。,四、方向性零

11、序電流保護(hù) 1、方向性零序電流保護(hù)原理 系統(tǒng)圖：（圖2.45a） K1點(diǎn)故障圖：（圖2.45b） K2點(diǎn)故障圖：（圖2.45c） 2、零序功率方向元件 1）、,,2）、不存在死區(qū)。,2、缺點(diǎn) 不能反映相間短路。,五、對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià),1、優(yōu)點(diǎn) 1）零序過(guò)電流保護(hù)靈敏度高，動(dòng)作時(shí)限短； 2）受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響較小； 3）不受系統(tǒng)振蕩和過(guò)負(fù)荷的影響； 4）零