电力系统继电保护 2.3中性点直接接地系统中接地短路零序电流及方向保护

1、杨杨 静刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护2v2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护v2.2 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护v2.3 中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护v2.4 中性点非直接接地系统中单相接地故障的保护张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v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 v110kV及以上电网中性点直接接地（大接地电流系统）v35kV及以下电网 中性点不接地或不直接接地3张刘春设计电

2、力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护4张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v正方向：线路高于大地为正v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间阻抗的大小。5张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v由零序电压产生，从故障点流向接地的变压器中性点。v正方向：母线-线路（与实际零序电流方向相反）v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张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v发生故障的

3、线路，零序功率方向：线路母线，与正序功率方向相反。v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。v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。7张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护8张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护903=+=UUUUUcbamn张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护10张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v零序电流过滤器：接

4、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11张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v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。12张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v零序电流互感器接线简单没有不平衡电流13张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的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

5、（零序段）v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。v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。14张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护为保证选择性，保护范围不超过线路全长。15张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v(1)躲开下级线路出口发生单相或两相单相或两相接地短路可能出现的最大零序电流 163 . 12 . 13=max. 0IrelIrelIset KIKI，张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v(1)躲开下级线路出口发生

6、单相或两相单相或两相接地短路可能出现的最大零序电流 v(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。173 . 12 . 13=max. 0IrelIrelIset KIKI，unbIrelIset. 03=IKI张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v(1)躲开下级线路出口发生单相或两相单相或两相接地短路可能出现的最大零序电流 v(2)躲开断路器三相触头不同期合闸时的最大零序电流v(3)采用单相自

7、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，保护范围缩小。183 . 12 . 13=max. 0IrelIrelIset KIKI，unbIrelIset. 03=IKI张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v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v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19张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2

8、电网的电流保护电网的电流保护20张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v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张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v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张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v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。23200102020010. 0

9、+1=+=BABBBBABBXXXXXXXKb张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v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。245 . 13=min. 0IIset.2IIKBsen张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护25张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v作用：后备保护，终端线路可作主保护v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

10、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26max.=unbIIIrelIIIsetIKIIIIset.1IIIrelIIIset.2IKKIb . 0=张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v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张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v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。 28张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电

11、保护 2 电网的电流保护电网的电流保护29张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v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。v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张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护系统中有多个变压器中性点接地。系统中有多个变压器中性点接地。 k1短路，保护短路，保护3可能误动可能误动； k2短路，保护短路，保护2可能误动。可能误动。31张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2

12、电网的电流保护电网的电流保护v措施：措施：在在可能误动的元件上装功率方向可能误动的元件上装功率方向元件。元件。32张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v输入33003=3=IIUUr r，张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护34003=3=IIUUr r，v输入张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护vKW0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355 . 1=. 0minopsenSSK张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流

13、保护电网的电流保护36张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护37张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v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，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v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。3803I张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v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。 v不受系统的对称性振荡和三相过负荷影响v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张刘春设计电力系统继电保护电力系统继电保护 2 电网的电流保护电网的电流保护v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v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