20kV线路零序电流保护09.7(电机版)

20kV线路零序电流保护浅析董 骏（泰兴市供电公司，江苏 南京 210008）摘要：本文阐述了20kV线路的龙凤变电站20kV线路零序电流保护启用的原因和实现过程。关键词：20kV线路零序电流保护 使用探讨 原理分析Abstract: This paper describes the 20kV line and 20kV line zero sequence current protection of substation enabled reasons and the realization process.Key words: 20kV line zero sequence current protection use of principle analysis0 引言20kV线路配网，它在技术与经济上具有的优势：在导线截面和通过电流一定的情况下，电压越高输送容量越大；如果要输送相同的容量，20kV的导线截面比10kV的导线载面可以减少50%；负荷矩提高4倍，输送距离提高1倍；当允许电压降一定时，电力线路负荷矩和电压的平方成正比；考虑到线路负荷增加了1倍，供电距离还可以提高1倍；输送相同功率时，线路电流只有10kV时电流的一半，其功率损耗只有10kV时的25%；对于农村电网，在增大供电半径1倍的情况下，电能损耗仍能降低50%左右。以往的10kV、35kV小接地电流系统中，线路零序电流保护几乎很少使用，当线路发生单相接地时发信号及利用消弧线圈装置进行电容电流补偿，同时利用选线装置选择接出地线路，而不动作于跳闸。下面就分析20kV线路使用零序电流保护的原因和实现过程。1 正文1.1 系统发生单相接地故障的危害及特征小电流接地系统单相接地故障时的危害:中性点不直接接地方式下，发生单相接地故障时，流过接地点的电流小，所以称其为小电流接地系统。故障时由于三个线电压仍然对称，特别是中性点经消弧线圈接地系统，流过接地点的电流很小，不影响对负荷连续供电，规程规定仍可继续运行2个小时。但小接地电流系统在单相接地时，由于非故障相对地电压升高（完全接地时升至线电压值），系统中的绝缘薄弱点可能击穿造成短路故障；长时间带故障运行极易产生弧光接地，形成两点接地故障；故障点产生间歇性电弧时，在一定条件下产生串联谐振过电压，其值可达相电压的2.5-3倍，对系统绝缘危害很大；发生弧光接地时产生过电压，非故障相电压很高可能使电压互感器高压保险丝熔断，甚至可能烧坏电压互感器；故障点产生电弧，会烧坏设备并可能发展成相间短路故障等从而影响系统的安全。小电流接地系统单相接地故障时的特征:零序电压互感器开口电压通常为零，接地后接近100V。故障相电容电流为零，非故障相对地电容电流增大3倍，使电网出现零序电流。非故障线路保护安装出零序电流为本线路电容电流，相位超前零序电压90。故障线路保护安装处零序电流为所有非故障线路电容电流综合。故障线路与非故障线路零序电流大小不同、方向相反即相位滞后零序电压90，且等于所有非接地线路中电容电流与变压器中性点电流之和。故障相电压为0，非故障相对地电压升高为线电压。同一电压等级的全电网均出现相同的零序电压。1.2 20kV线路零序电流保护对中性点经电阻接地的系统，当发生单相接地时能迅速切除故障。在中性点经电阻接地时，应装有零序电流互感器并配备零序保护。出线电缆加装零序电流互感器，零序保护一般为两阶段式零序电流速断保护和零序电流过流保护。为了保证继电保护的选择性，零序电流速断保护动作电流应躲过被保护线路的单相接地电容电流。对于非金属性单相接地，为使各种类型的非金属性接地都能可靠动作，零序电流过流保护定值不宜太大。龙凤变电单独配置了零序电流互感器型号为HY-TY-LJK140J，加装在电缆出线处的。龙凤变电站20kV线路使用的南瑞继保电气有限公司生产的RCS-9612B保护测控装置适用于110KV以下电压等级的非直接接地系统或小电阻接地系统中的方向线路保护及测控，在开关柜就地安装。该保护的主要功能有：1）三段式可经低电压闭锁的定时限方向过流保护，其中第三段可整定为反时限段；2) 三段零序过流保护（可选择经方向闭锁）/小电流接地选线；3) 三相一次/二次重合闸(检无压、同期、不检)；4）过负荷保护；5)过流/零序合闸加速保护(前加速或后加速)；6)低周减载保护等；7)独立的操作回路及故障录波。在经小电阻接地系统中，接地零序电流相对较大，故采用直接跳闸方法，装置中设置三段零序过流保护，其中零序过流段可整定为报警或跳闸。作用于跳闸的零序电流可选用自产零序电流，也可从零序CT引入，必须在装置参数里整定（“0”为外加，“1”为自产），而小电流接地选线所采用的电流只能使用从零序CT引入的电流。三段零序也可选择经零序电压方向闭锁（即选择零序功率方向），这项整定可在定值项中选择，对于不接地系统灵敏角为90，对于直接接地系统，灵敏角为225（以上角度指3U0和3I0之间的夹角）。因此，必须对装置参数中的“中性点接地方式”一项给予整定（“0”为中性点不接地系统，“1”为小电阻接地或直接接地系统）。装置配置了独立的加速段保护，可通过控制字选择采用合闸前加速还是合闸后加速，合闸后加速保护包括手合于故障加速跳与自动重合于故障加速跳。可选择使用过流加速段和零序加速段，该保护开放时间为3秒。过流加速段和零序加速段的电流及时间定值可独立整定。1.3 20kV线路零序电流保护的整定零序电流保护原理：在中性点不接地的电网中发生单相接地故障时，非故障线路零序电流的大小等于本线路的接地电容电流。故障线路零序电流的大小等于所有非故障线路的零序电流之和，也就是所有非故障线路的接地电容电流之和。通常故障线路的零序电流比非故障线路零序电流大得多，利用这一原则，可以采用电流元件区分出接地故障线路。在正常情况或发生相间短路时，三相电流Ia+Ib+Ic=0，在零序电流互感器铁芯中不产生磁通；当发生单相接地故障(如A相)时，Ia+Ib+Ic=3Ioc，3Ioc等于B相和C相的对地电容电流的向量和，铁芯中出现零序磁通。继电保护的整定要通过计算确定，要判断出是被保护线段内部接地还是外部接地，即一次动作电流要按躲过被保护线段外部单相接地故障时，从被保护线段流出的电容电流，以及一次动作电流还要小于本线段发生单相接地时的电容电流，并按最小灵敏系数确定。保护定值不受负荷电流的影响，负荷电流中不包括零序分量，也基本不受其他中性点不接地电网短路故障的影响，所以保护延时段灵敏度允许整定较高。保护反应于零序电流的绝对值，受到故障过渡电阻影响较小。零序段电流保护的整定条件：1）应躲开下一线路出口接地短路时可能流经保护的最大零序电流。2）应躲开断路器三相触头不同时合闸时出现的最大零序电流。零序段电流保护的整定条件：1）使零序段的动作电流和动作时限均与相邻线路保护的零序段配合。零序段电流保护的整定条件：1）躲开相邻线路出口处相间短路流过本保护的最大不平衡电流。2）零序段各保护之间在灵敏系数上要逐级配合。3）如果零序段的动作时间大于相邻相间短路保护的时间，则它的动作电流可按躲开正常情况下的不平衡电流整定。对于电流互感器采用三相完全星型的接线方式，可以用三相电流的矢量和作为零序电流，其优点是接线简单，不易混淆零序电流的同名端。当电流互感器为两相不完全星型的接线方式，且出线端口为高压电缆时，可加装单独的零序电流互感器，其优点是不平衡电流较小，故障情况时，反应更为灵敏。一般情况下，为在故障情况下获取较大的故障二次电流特征量数值，零序电流互感器的变比应选择的尽可能的小，精度尽可能的高，最好加装专用的选线型零序电流互感器（据统计，一般的200/5零序电流互感器，当一次电流小于5A且二次侧带规定负荷时，其比差达2040，角误差达3050度）。应特别注意零序电流的方向均应以母线流向线路为正，零序电流虑过器或零序电流互感器的同名端接保护装置的同名端。龙凤变电站20kV线路保护采用加装外附零序电流互感器构成的零序回路，配置两段定时限零序保护、段停用。零序过流、段保护时限同过流保护动作时间。其中段取300A/0.5s，段取150A/1s。零序过流加速段120A/0.2s。2 结论和以往的10kV、35kV小接地电流系统比较，20kV线路保护采用零序保护的优点和缺点还有待于我们思考和实践，通过时间来充分证明分析探讨它给电网系统带来哪些在人员上的安全性、设备上的稳定性。1 陈增强.110kV龙凤变电站现场运行规程 Z.南京.南京供电公司，2008.2 贾伟.电