电流保护1教材

1、 第二章第二章 电网的电流保护电网的电流保护第三节 中性点直接接地电网中接地短路的 零序电流及方向保护 第四节 中性点非直接接地电网中单相接地 故障的零序电压、电流及方向保护 第二节 电网相间短路的方向性电流保护第一节 单侧电源电网相间短路的电流保护第二节第二节 电网相间短路的方向性电流保护电网相间短路的方向性电流保护 基本要求学习内容 习题与思考题返回基本要求基本要求1 1、掌握方向、掌握方向电流保护原理、主要组成元件及其评价电流保护原理、主要组成元件及其评价2 2、掌握功率方向继电器的、掌握功率方向继电器的9090接线方式、动作特接线方式、动作特性及在各种工作状态的分析性及在各种工作状态的

2、分析3、了解功率方向继电器工作原理及构成功率方向继电器工作原理及构成返回学习内容学习内容方向电流保护的工作原理方向电流保护的工作原理整流型功率方向继电器整流型功率方向继电器相间短路功率方向继电器的接线方式相间短路功率方向继电器的接线方式方向电流保护的整定计算方向电流保护的整定计算对方向电流保护的评价方向电流保护的评价返回一、方向电流保护的工作原理一、方向电流保护的工作原理1、问题的提出、问题的提出（1）短路点：）短路点： d1：无法满足要求无法满足要求（2） d1点短路：若点短路：若Id Idzbh1 ，保护，保护1误动。误动。要求要求 t6 t1 d2：要求：要求 t1 t62.解决办法解决

3、办法d1点短路：保护点短路：保护1的短路功率由线路指向母线，保护的短路功率由线路指向母线，保护6的的 短路功率由母线指向线路短路功率由母线指向线路 。d2点短路：保护点短路：保护1的短路功率由母线指向线路，保护的短路功率由母线指向线路，保护6的的 短路功率由线路指向母线。短路功率由线路指向母线。 利用这个特点可构成一种保护，这种保护要求：凡是流利用这个特点可构成一种保护，这种保护要求：凡是流过保护的短路功率是由母线指向线路时（正），保护就起动；过保护的短路功率是由母线指向线路时（正），保护就起动；凡凡是流过保护的短路功率是由线路指向母线时（负），保护是流过保护的短路功率是由线路指向母线时（负）

4、，保护就不起动。就不起动。 2.解决办法解决办法d1点短路：保护点短路：保护2、3、6、7、起动，、起动，根据阶梯时限原则根据阶梯时限原则t2 t3，t6 t7 , 保护保护2和和6动作，保护动作，保护3、7返回，返回， 从而保证有选择地切除故障从而保证有选择地切除故障d2点短路：保护点短路：保护1、2、3、7起动，起动，t1 t2 t3 ， 故保护故保护1和和7起动，保护起动，保护2、3返回返回2.解决办法解决办法d1 点短路时：点短路时：判断短路功率方向，一般采用功率方向继电器。判断短路功率方向，一般采用功率方向继电器。 Pd1 =UId1 cos1 为正值，功率方向继电器动作。为正值，功

5、率方向继电器动作。d2 点短路时：点短路时：Pd2 =UId2 cos 2 为负值为负值 ，功率方向继电器不动作，功率方向继电器不动作。2.解决办法解决办法3.方向过电流保护方向过电流保护方向过电流保护方向过电流保护: :增加了功率方向元件的过电流保护。增加了功率方向元件的过电流保护。即是利用功率方向元件与过电流保护配合使用的一种保护即是利用功率方向元件与过电流保护配合使用的一种保护装置，其原理接线图下图所示。装置，其原理接线图下图所示。 其起动有两个条件：其起动有两个条件：（1）电流超过整定值）电流超过整定值(动作电流动作电流)（2）功率方向符合规定的正方向）功率方向符合规定的正方向正常运行

6、时：正常运行时： 区外故障时：区外故障时：区内故障时：区内故障时：KT起动起动发出跳闸脉冲发出跳闸脉冲切除故障切除故障返回KA不起动，其触点打开不起动，其触点打开KT不起动不起动不发跳闸脉冲不发跳闸脉冲KPR不起动，不起动，KA起动起动KT不起动不起动不发跳闸脉冲不发跳闸脉冲 KPR起动，其触点闭合起动，其触点闭合KA起动，其触点闭合起动，其触点闭合3.方向过电流保护方向过电流保护二二. 整流型功率方向继电器整流型功率方向继电器 组成：电压形成回路、比较回路、执行元件组成：电压形成回路、比较回路、执行元件 1. 电压形成回路电压形成回路 电压形成回路把输入的交流电压或电流以及它们的相电压形成回

7、路把输入的交流电压或电流以及它们的相位，经过小型中间变压器或电抗变压器转换成便于测量的位，经过小型中间变压器或电抗变压器转换成便于测量的电压，该电压经整流滤波后变成与变流量成正比的直流电电压，该电压经整流滤波后变成与变流量成正比的直流电压，然后送到比较回路进行比较，以确定继电器是否动作，压，然后送到比较回路进行比较，以确定继电器是否动作，最后由执行元件表示继电器的工作状态（动作或返回）。最后由执行元件表示继电器的工作状态（动作或返回）。（1）电抗变换器（）电抗变换器（TX） 作用：将输入的一次侧较大电流量按比例地变换成二次侧的作用：将输入的一次侧较大电流量按比例地变换成二次侧的 较低电压较低电

8、压U2 。 kjjIeIKU.2式中： KI电抗变换器的变换系数。 k为 与 的相位差角。 2.UjI.（2 2）电压变换器（）电压变换器（TMTM） 作用：将一次侧的强电压成比例地变换成二次侧的弱电压。作用：将一次侧的强电压成比例地变换成二次侧的弱电压。 902jjUeUKU.式中式中 K KU U为电压变换器的变换系数为电压变换器的变换系数。 2. 比较回路比较回路(1)构成原理构成原理相位比较式相位比较式幅值比较式幅值比较式a.a.相位比较式：相位比较式： 设以电网对地电压为基准且为正，电流由母线流向线设以电网对地电压为基准且为正，电流由母线流向线路为电流的正方向。当电压与电流之间的相位

9、角小于路为电流的正方向。当电压与电流之间的相位角小于9090时，对应的输出功率为正；电压与电流之间的相位差大于时，对应的输出功率为正；电压与电流之间的相位差大于9090时，输出功率为负，正功率的条件就是：时，输出功率为负，正功率的条件就是： 9090IUarg功率方向继电器是反应正功率动作，负功率不动作功率方向继电器是反应正功率动作，负功率不动作的继电器，也就是说，功率方向继电器反应加于继电器的继电器，也就是说，功率方向继电器反应加于继电器的电压及电流之间的相位差的电压及电流之间的相位差。令。令 kjJIeIKC.90jJUeUKD.动作条件变为：动作条件变为： 9090.argCDa.a.相

10、位比较式：相位比较式： b. 幅值比较式幅值比较式 令令DCADCB 当当 时时,9090，继电器不动作。，继电器不动作。 90.DC.A.B当当 时时,=,=，即，即=90=90，继电器动作的边界条件。，继电器动作的边界条件。 90.DC.A.B 当当 时时,，即，即90| | | |时，时，Uab （或（或Ia -Ib ）为正，应使电流从正方向流入继电器，执行元件应该动作；为正，应使电流从正方向流入继电器，执行元件应该动作；当当| | | | |时，时， Uab （或（或Ia -Ib ）为负，应使电流从反方向）为负，应使电流从反方向流入继电器，执行元件不应该动作。因此，就必须要求执流入继电

11、器，执行元件不应该动作。因此，就必须要求执行元件具有方向性。行元件具有方向性。 .A.B.A.B.A.B3.执行元件执行元件 极化继电器：由绕组极化继电器：由绕组, ,永久磁铁永久磁铁, , 可动舌片可动舌片, ,接点接点, ,铁芯铁芯等组成。等组成。主要特点主要特点: : 继电器的可动继电器的可动舌片处于两个磁通的作用舌片处于两个磁通的作用之下，一个是由线圈的电之下，一个是由线圈的电流产生的工作磁通，另一流产生的工作磁通，另一个是由永久磁铁产生的极个是由永久磁铁产生的极化磁通（它的方向是不变化磁通（它的方向是不变的）。的）。 极化磁通极化磁通j j自自N 极流出后就分极流出后就分为两部分，为

12、两部分，j1j1经过空气隙经过空气隙 1 1而连而连通，通，j j2 经过空气隙经过空气隙 2 2而连通。而连通。 1 1 =g g +j1j12 2 = j2j2 - - g g当线圈没有电流时当线圈没有电流时: : 2 2 1 1, ,舌片被吸引向右边，接点断开舌片被吸引向右边，接点断开. .当线圈中通以电流当线圈中通以电流Ij 时时: : 1 1 2 2 时，舌片被吸向左侧磁极，继电时，舌片被吸向左侧磁极，继电器触点闭合，对应此时所加入的电流，即为继电器的起动电流。器触点闭合，对应此时所加入的电流，即为继电器的起动电流。继电器动作以后继电器动作以后: : 逐渐减小工作电流，则逐渐减小工作

13、电流，则1 1 减小，减小，2 2 增加，增加，当当2 21 1 时，则舌片又被吸向右侧磁极，继电器返回。时，则舌片又被吸向右侧磁极，继电器返回。 3.执行元件执行元件 当继电器线圈通入相反方当继电器线圈通入相反方向的电流时，向的电流时， 1 1 的磁通更减小，的磁通更减小， 2 2的磁通更增加，继电器不动的磁通更增加，继电器不动作。作。 结论：结论：该继电器的动作具有方向性。该继电器的动作具有方向性。 3.执行元件执行元件 如果把极化继电器的工如果把极化继电器的工作线圈，接入幅值比较回路，作线圈，接入幅值比较回路，且当且当Uab （或（或Ia-Ib ）为正时，）为正时，使继电器动作，那么，当

14、使继电器动作，那么，当Uab （或（或Ia-Ib ）为负时，它就不）为负时，它就不动作，正好满足继电器具有动作，正好满足继电器具有方向性的要求。方向性的要求。 整流型继电器：整流型继电器：用极化继电器用极化继电器作为执行元件而构成的继电器。作为执行元件而构成的继电器。 3.执行元件执行元件 4. 动作特性动作特性 由由 和和 构成的直线代表构成的直线代表这种功率方向继电器的动作特这种功率方向继电器的动作特性线。此直线的右侧半个平面性线。此直线的右侧半个平面为继电器的动作范围。当为继电器的动作范围。当 位位于于 的位置，即垂直于动作的位置，即垂直于动作特性线时，特性线时， 超前于超前于 的角度为

15、的角度为 =90=90- -K KjI.jI.继电器动作最灵敏继电器动作最灵敏, ,故故 代表的直线称为继电器的最大灵敏代表的直线称为继电器的最大灵敏线线.为继电器的内角为继电器的内角. . lmlm=-=-称为继电器的最大灵敏角称为继电器的最大灵敏角, ,它代表继电器最灵敏时它代表继电器最灵敏时, , 落后于落后于 的角度的角度. . JI.JI.JI.JU.JI.JI.JU.KIIJ-JIIKJIJIIKIJ-JUIJKJUUKK5.举一实例举一实例返回三、相间短路功率方向继电器的接线方式三、相间短路功率方向继电器的接线方式 对方向继电器的要求：对方向继电器的要求： 1、正方向任何形式的短

16、路，继电器都能动作；反方、正方向任何形式的短路，继电器都能动作；反方向短路，继电器不动作。向短路，继电器不动作。 2、故障以后，加入继电器的电流、故障以后，加入继电器的电流 和电压和电压 尽可能大，尽可能大，灵敏度尽可能高。灵敏度尽可能高。 反应相间短路的方向继电器反应相间短路的方向继电器广泛采用广泛采用90 接线。所谓接线。所谓90 接线接线是假设三相电压对称是假设三相电压对称负载为纯电负载为纯电阻时，对任何一个方向继电器所阻时，对任何一个方向继电器所施加的电流和电压相位相差施加的电流和电压相位相差90 的一种接线方式。的一种接线方式。 如右图所示。如右图所示。三个继电器分别接三个继电器分别

17、接 、 ， 、 和和 、 。过电流方向保护原理接线如下图所示。过电流方向保护原理接线如下图所示。.AI.BCU.BI.CAU.CI.ABU对方向继电器的接线应注意电流线圈和电压线圈的极性，对方向继电器的接线应注意电流线圈和电压线圈的极性，极性接反了就会造成正方向短路拒动，反方向短路误动极性接反了就会造成正方向短路拒动，反方向短路误动的后果。的后果。1、三相对称短路、三相对称短路.JAI.JAU 落后于落后于 的角度为：的角度为：JIIK.JUUK.AI.BCUoBUCUAUdk UBCJAU=UJAKUIJAIKcIIAJAI=IB= d- k= d-90+A相继电器：相继电器： 一般而言，一

18、般而言，0 0 d d90,90,为使方向继电器在任何为使方向继电器在任何 d d情况情况下均动作，即使下均动作，即使 -9090,-9090,必须满足必须满足 -90 -90 d d-90+90-90+90，所以所以当当 d d=0=0时，时，同时满足以上两个条件为：同时满足以上两个条件为：oBUCUAUdk UBCJAU=UJAKUIJAIKcIIAJAI=IB1、三相对称短路、三相对称短路0 0 d d+180当 d d=90=90时，时， -9090-9090090090 2 2、正方向两相短路、正方向两相短路 1 1）短路点位于保护出口处）短路点位于保护出口

19、处 设设B B、C C两相短路，两相短路，短路阻抗短路阻抗Z Zd d00，此时，此时短路点电压为短路点电压为AdAAEUU.AdBBEUU21AdCCEUU.21IIJ) B(K C JU )U (KC)JII(K=UAEA B )JUU(KBCEEBECABUCAUCU BUBI K d K C IC BA A相继电器：相继电器：I IA A00， 故继电器不动作。故继电器不动作。 B B相继电器：相继电器： BJBII.CAJBUU.C C相继电器：相继电器： CJCII.ABJCUU.继电器动作条件：继电器动作条件：若在若在0 0 d d9090的范围内，使继电器均能动作，选择内角的范

20、围内，使继电器均能动作，选择内角为为 B B= = d d- - k k= = d d-90+,-90+,c=c= d d- - k k= = d d-90+-90+ -90 -90 9090090090 IIJ) B(K C JU )U (KC)JII(K=UAEA B )JUU(KBCEEBECABUCAUCU BUBI K d K C IC B（2 2）短路点远离保护安装地点）短路点远离保护安装地点 设设B B、C C两相短路，两相短路， Z Zd dZ ZS S 00保护安装地点的电压为：保护安装地点的电压为：AAEU.BBEU.CCEU.dKB3030EA=U AC=UCEB=UBE

21、 C A U A B UIC BIEB C(KIIJ) B C)JII(K B)JUU(K(KUU J ) C C KB B相继电器：相继电器：C C相继电器：相继电器：结论：结论：正方向两相短路时，继电器能够动作的条件是正方向两相短路时，继电器能够动作的条件是 30306060。 B B=-(30=-(30+(+( k k- - d d)= )= d d- - k k-30-30 = = d d-120+-120+继电器动作条件继电器动作条件-90-90B B90,90,当当00 d d9090时时则则3030120120C C=30=30 - -（ k k- - d d）= = d d-6

22、0-60+继电器动作条件为继电器动作条件为: :-90-90c c9090, ,当当0 0 d d9090, ,则则-30-306060dKB3030EA=U A C=UCEB=UBE C A U A B UIC BIEB C(KIIJ) B C)JII(K B ) JU U(K(KUU J ) C C K最终结论：最终结论： 综合三相短路和各种两相短路分析得出：当综合三相短路和各种两相短路分析得出：当0 0 d d9090时，使方向继电器在一切故障情况时，使方向继电器在一切故障情况下都能动作的条件应为：下都能动作的条件应为：30306060 用于相间短路的整流功率方向继电器提供了用于相间短路

23、的整流功率方向继电器提供了=45=45和和=30=30两种内角，能够满足上述要求。两种内角，能够满足上述要求。应指出：要使继电器动作最灵敏，须使应指出：要使继电器动作最灵敏，须使=90- =90- d d。返回9090接线方式的主要优点接线方式的主要优点： (1) 对各种两相短路没有死区。对各种两相短路没有死区。 （2）适当选择之后，对各种相间短路，都有能保证动）适当选择之后，对各种相间短路，都有能保证动作的方向性；且有较高灵敏度。作的方向性；且有较高灵敏度。 四、方向性电流保护的整定计算四、方向性电流保护的整定计算 1 1、保护装置的动作电流、保护装置的动作电流 （1）躲过最大负荷电流）躲过

24、最大负荷电流 max. fhzqKdzIKKKI （2 2）躲过非故障相电流）躲过非故障相电流 Idz=KKIfg （3 3）与相邻线路保护装置灵敏度的配合）与相邻线路保护装置灵敏度的配合 123.dzdzdzIII567.dzdzdzIIIIdz7= KphIdz6 2、保护装置的灵敏度校验保护装置的灵敏度校验 方向过电流保护电流元件的灵敏度校验方法与不带方向的方向过电流保护电流元件的灵敏度校验方法与不带方向的过电流保护相同。过电流保护相同。作为本线路的近后备保护时，其灵敏系数要求作为本线路的近后备保护时，其灵敏系数要求Klm1.251.5；作为下一相邻线路的远后备保护，其灵敏系数要求作为下

25、一相邻线路的远后备保护，其灵敏系数要求Klm1.2。 方向过电流保护的方向元件（功率方向继电器）灵方向过电流保护的方向元件（功率方向继电器）灵敏度较高。故不需校验。敏度较高。故不需校验。 3、保护装置的动作时限保护装置的动作时限 方向过电流保护动作时限的整定，是将动作方向一致的方向过电流保护动作时限的整定，是将动作方向一致的保护，按逆向阶梯原则进行。装设方向元件以后，可把双电保护，按逆向阶梯原则进行。装设方向元件以后，可把双电源网络分解为两个单电源辐射网，时限配合仍按阶梯原则。源网络分解为两个单电源辐射网，时限配合仍按阶梯原则。如下图中的保护如下图中的保护1 1、2 2、3 3为同一方向动作的

26、保护。保护为同一方向动作的保护。保护5 5、6 6、7 7也为同一方向动作的保护。它们的动作时限应为也为同一方向动作的保护。它们的动作时限应为 321ttt765ttt思考：思考：是不是所有的保护都需要加设方向元件？是不是所有的保护都需要加设方向元件？ 电流速断保护来讲，若从整定值上躲开了反方向电流速断保护来讲，若从整定值上躲开了反方向的短路，这时可以不用方向元件。的短路，这时可以不用方向元件。 （2 2）若靠延时能保证动作的选择性时，就不需装设）若靠延时能保证动作的选择性时，就不需装设方向元件。方向元件。 加方向元件的原则是：加方向元件的原则是： 对装在变电所同一母线上的各元件保护，其动作时

27、限较对装在变电所同一母线上的各元件保护，其动作时限较长的可以不装方向元件，而时限较短的必须装设方向元件；长的可以不装方向元件，而时限较短的必须装设方向元件；如果保护的时限相等，那就都应该装设方向元件。如果保护的时限相等，那就都应该装设方向元件。 思考题：思考题：画出下图保护画出下图保护18的时限配合。的时限配合。 返回五、对方向性电流保护的评价五、对方向性电流保护的评价 优点：优点：方向保护能保证单电源环形网和多电源网各段电方向保护能保证单电源环形网和多电源网各段电流保护之间动作的选择性。流保护之间动作的选择性。缺点：缺点：接线复杂，投资增加，且保护出口处三相短路时接线复杂，投资增加，且保护出

28、口处三相短路时有死区。有死区。 返回第三节第三节 中性点直接接地电网中接地短路的中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护零序电流及方向保护 基本要求基本要求 学习内容学习内容习题与思考题习题与思考题基本要求基本要求1、掌握接地后电流、电压、功率的变化。、掌握接地后电流、电压、功率的变化。2、三段零序保护的原理、整定计算，及与前述相间短路三段、三段零序保护的原理、整定计算，及与前述相间短路三段保护相比有什么优点。保护相比有什么优点。3、掌握零序功率方向继电器的特点，特别是零序功率方向继、掌握零序功率方向继电器的特点，特别是零序功率方向继电器接线的特点。电器接线的特点。4、了解获得零序电流

29、、零序电压的方法、了解获得零序电流、零序电压的方法。返回第三节第三节 中性点直接接地电网中接地短路的零序中性点直接接地电网中接地短路的零序 电流及方向保护电流及方向保护 一、概述一、概述1、中性点接地方式：、中性点接地方式：2、供电可靠性：、供电可靠性：3、绝缘水平：、绝缘水平：4、接地电流：、接地电流：中性点直接接地（大接地电流电网）中性点直接接地（大接地电流电网）中性点非直接接地（小接地电流电网）中性点非直接接地（小接地电流电网）大：供电可靠性低大：供电可靠性低小：供电可靠性高小：供电可靠性高大：按相电压，设备造价低大：按相电压，设备造价低小：按线电压，设备造价高小：按线电压，设备造价高大

30、：接地电流大，属故障状态，需跳闸大：接地电流大，属故障状态，需跳闸小：接地电流小，属不正常运行状态，不跳闸小：接地电流小，属不正常运行状态，不跳闸 只发信号只发信号二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率的特点二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率的特点 （1）故障点的零序电压最高，离故障点越远，零序电压）故障点的零序电压最高，离故障点越远，零序电压越低。越低。（2）零序电流的分布，决定于线路的零序阻抗和中性点接）零序电流的分布，决定于线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗及变压器接地中性点的数目和位置，而与地变压器的零序阻抗及变压器接地中性点的数目和位置，而与电源的数量和位置无关。

31、电源的数量和位置无关。二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率的特点二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率的特点 （3）故障线路零序功率的方向与正序功率的方向相反，）故障线路零序功率的方向与正序功率的方向相反，是由线路流向母线的。是由线路流向母线的。 二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率的特点二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率的特点 （4）某一保护安装地点处的零序电压与零序电流之间）某一保护安装地点处的零序电压与零序电流之间的相位差取决于背后元件的阻抗角。的相位差取决于背后元件的阻抗角。二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率的特点二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功

32、率的特点 （5）在系统运行方式变化时，正、负序阻抗的变化，引）在系统运行方式变化时，正、负序阻抗的变化，引起起Ud1、Ud2 、Ud0之间电压分配的改变，因而间接地影响零序之间电压分配的改变，因而间接地影响零序分量的大小。分量的大小。二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率的特点二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率的特点 三、零序电流滤过器三、零序电流滤过器 为取得零序电流，可以采用三个电流互感器按下图的方为取得零序电流，可以采用三个电流互感器按下图的方式连接，三相电流互感器二次侧此时流入继电器中的电流为式连接，三相电流互感器二次侧此时流入继电器中的电流为 .cbaJIIII接地故障时

33、流入继电器接地故障时流入继电器的电流为零序电流，即的电流为零序电流，即 .0.3IIIIIcbaJ 在正常运行和相间短路时，零序电流过滤器存在一个在正常运行和相间短路时，零序电流过滤器存在一个不平衡电流，即不平衡电流，即 bpJII 它是由于三个互感器铁心的饱和程度不同，以及制造它是由于三个互感器铁心的饱和程度不同，以及制造过程中的某些差别而引起的。当发生相间短路时，铁芯饱过程中的某些差别而引起的。当发生相间短路时，铁芯饱和的程度最严重，此时不平衡电流达到最大值。和的程度最严重，此时不平衡电流达到最大值。 三、零序电流滤过器三、零序电流滤过器 对于采用电缆引出的送对于采用电缆引出的送电线路，还

34、广泛采用零序电电线路，还广泛采用零序电流互感器接线以获得流互感器接线以获得3I0 ，如，如右图所示。它和零序电流过右图所示。它和零序电流过滤器相比，主要是没有不平滤器相比，主要是没有不平衡电流，同时接线也更简单。衡电流，同时接线也更简单。三、零序电流滤过器三、零序电流滤过器 四、零序电压互感器四、零序电压互感器 零序电压的取得，通常采用三个单相电压互感器或零序电压的取得，通常采用三个单相电压互感器或三相五柱式电压互感器。三相五柱式电压互感器。 发生接地故障时，发生接地故障时，从从mn端子上得到的端子上得到的零序电压零序电压为：为： 03.UUUUUCBAmn正常运行和电网相间短路时，理想输出正

35、常运行和电网相间短路时，理想输出Umn=0。实际上。实际上有不平衡电压有不平衡电压Ubp： Ubp=Umn 四、零序电压互感器四、零序电压互感器 五、零序电流速断保护（零序五、零序电流速断保护（零序I段）段） 零序电流速断保护起动值的整定原则如下。零序电流速断保护起动值的整定原则如下。 1、躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短、躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流路时可能出现的最大零序电流3I0max ,即即 max. 0. 03 . IKIKdz式中式中 单相接地短路时的零序电流和两相接地短路时的零单相接地短路时的零序电流和两相接地短路时的零序电流最大值。序

36、电流最大值。 max. 0I2、躲过断路器三相触头不同期合闸时出现的零序电流，即、躲过断路器三相触头不同期合闸时出现的零序电流，即btKdzIKI. 0. 03 . 先合一相，相当断开两相，最严重情况下流过断路器的先合一相，相当断开两相，最严重情况下流过断路器的零序电流零序电流 01. 02233ZZEIbt 先合两相，相当于断开一相先合两相，相当于断开一相 ，最严重情况下流过断路，最严重情况下流过断路器的零序电流器的零序电流 01. 02233ZZEIbt五、零序电流速断保护（零序五、零序电流速断保护（零序I段）段） 六、限时零序电流速断保护（零序六、限时零序电流速断保护（零序段）段） 1、

37、起动电流、起动电流 零序零序段的起动电流应与下一段线路的零序段的起动电流应与下一段线路的零序段保护相配合。段保护相配合。 （1）当该保护与下一段线路保护之间无中性点接地变压）当该保护与下一段线路保护之间无中性点接地变压器时器时 ，该保护的起动电流为，该保护的起动电流为 . 0 . 0下一线dzKdzIKI （2）当该保护与下一段线路保护之间有中性点接地变）当该保护与下一段线路保护之间有中性点接地变压器时，该保护的起动电流为压器时，该保护的起动电流为 jsdKdzIKI. 0 . 0 2、动作时限、动作时限 零序零序段的动作时限与相邻线路零序段的动作时限与相邻线路零序段相配合，段相配合，动作时限

38、一般取动作时限一般取0.5秒。秒。 3、灵敏度校验、灵敏度校验 零序零序段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验，并满足时的最小零序电流来校验，并满足Klm1.5的要求。即的要求。即51300. .min.dzlmIIK式中式中I0。min本线路末端接地短路时的最小零序电流。本线路末端接地短路时的最小零序电流。 六、限时零序电流速断保护（零序六、限时零序电流速断保护（零序段）段） 七、定时限零序过电流保护（零序七、定时限零序过电流保护（零序段）段） 1、起动电流、起动电流 (1) 躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最躲开在下一条线

39、路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流大不平衡电流Ibp.max,即即 max. . 0bpKdzIKI （2）与下一线路零序）与下一线路零序段相配合就是本保护零序段相配合就是本保护零序段的段的保护范围，不能超出相邻线路上零序保护范围，不能超出相邻线路上零序段的保护范围。当两段的保护范围。当两个保护之间具有分支电路时个保护之间具有分支电路时(有中性点接地变压器时有中性点接地变压器时)，起动，起动电流整定为电流整定为 jsdKdzIKI. 0 02、灵敏度校验、灵敏度校验 作为本条线路近后备保护时，按本线路末端发生接地故作为本条线路近后备保护时，按本线路末端发生接地故障时的最小零序电流障时的最

40、小零序电流3I0。min来校验，要求来校验，要求23 0min. 0dzlmIIK 作为相邻线路的远后备保护时，按相邻线路保护范作为相邻线路的远后备保护时，按相邻线路保护范围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流3I0min来校验，要求来校验，要求5 . 13 0min. 0dzlmIIK3、动作时限、动作时限 为保证选择性各保护的动作时限也按阶梯原则来选择。为保证选择性各保护的动作时限也按阶梯原则来选择。如下图所示。如下图所示。 只有在两个变压器间发生接地故障时，才能引起零序只有在两个变压器间发生接地故障时，才能引起零序电流，所以只有保护电

41、流，所以只有保护4、5、6才能采用零序保护，要求：才能采用零序保护，要求：654ttt八、方向性零序电流保护八、方向性零序电流保护 在在D1点接地短路时，为保证动作的选择性，需满足点接地短路时，为保证动作的选择性，需满足t02t03必须加装功率方向元件。必须加装功率方向元件。 1、工作原理、工作原理 假设母线零序电压为正，零序电流由母线流向线路方向为假设母线零序电压为正，零序电流由母线流向线路方向为正。故障线路两侧零序电流的实际方向为负，零序功率为负，正。故障线路两侧零序电流的实际方向为负，零序功率为负，非故障线路远离短路点侧的零序电流也为负，近短路点侧零序非故障线路远离短路点侧的零序电流也为

42、负，近短路点侧零序电流的方向为正。这时须加装反应零序功率而动作的继电器。电流的方向为正。这时须加装反应零序功率而动作的继电器。在在D2点接地，只需满足点接地，只需满足 t01t03 在在D1点接地，只需满足点接地，只需满足 t02t04 即可保证选择性。即可保证选择性。 1、工作原理、工作原理 流经接地故障线路两侧的零序功率为负功率，功率流经接地故障线路两侧的零序功率为负功率，功率继电器应该动作。以继电器应该动作。以3U0为基准电压，零序电流为基准电压，零序电流-3I0落落后于零序电压为短路阻抗角。后于零序电压为短路阻抗角。2、整流型零序功率方向继电器整流型零序功率方向继电器 整流型功率方向继

43、电器，相位比较的电压量整流型功率方向继电器，相位比较的电压量 03UKDu.kjKeIZC0.3相位比较继电器的动作和边界条件为相位比较继电器的动作和边界条件为 9090.argCD 幅值比较电量幅值比较电量 .DCA.DCB幅值比较的零序功率方向继电器的动作条件为幅值比较的零序功率方向继电器的动作条件为 |.BA 零序功率方向继电器零序功率方向继电器LG-12原理接线如下图所示原理接线如下图所示 3、方向性零序电流三段保护的原理接线图方向性零序电流三段保护的原理接线图 九、九、对零序电流保护和方向性零序保护的评价对零序电流保护和方向性零序保护的评价 （1）零序电流保护比相间短路的电流保护有较

44、高的灵敏度。）零序电流保护比相间短路的电流保护有较高的灵敏度。 （2）零序过电流保护的动作时限较相间保护短。）零序过电流保护的动作时限较相间保护短。 （3）零序电流保护不反应系统振荡和过负荷。）零序电流保护不反应系统振荡和过负荷。 （4）零序功率方向元件无死区。副方电压回路断线时，不）零序功率方向元件无死区。副方电压回路断线时，不会误动作。会误动作。 （5）接线简单可靠。）接线简单可靠。 返回第四节第四节 中性点非直接接地电网中单相接地中性点非直接接地电网中单相接地 故障的零序电压、电流及方向保护故障的零序电压、电流及方向保护 基本要求基本要求学习内容学习内容习题与思考题习题与思考题基本要求基

45、本要求掌握中性点非直接接地电网发生单相接地故障时的掌握中性点非直接接地电网发生单相接地故障时的特点，以及出现零序电压和零序电流的性质及其分布特点，以及出现零序电压和零序电流的性质及其分布特点。特点。掌握中性点非直接接地电网中常见的几种接地保护掌握中性点非直接接地电网中常见的几种接地保护方式及其特点。方式及其特点。返回第四节第四节 中性点非直接接地电网中单相接地中性点非直接接地电网中单相接地 故障的零序电压、电流及方向保护故障的零序电压、电流及方向保护中性点不接地电网中单相接地故障的特点中性点不接地电网中单相接地故障的特点 中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故障中性点经消弧线圈接地电网中单相接地

46、故障的特点的特点 绝缘监视绝缘监视 零序电流保护零序电流保护 返回一、中性点不接地电网中单相接地故障的特点一、中性点不接地电网中单相接地故障的特点1、简单网络简单网络 在正常运行情况下在正常运行情况下 0CBAIII.CUIIICBA.在在A相接地时，各相对地的电压为：相接地时，各相对地的电压为： 0ADU.0150.3jAABBDeEEEU0150.3jAACCDeEEEU结论：结论： 故障相电压为零，故障相电压为零，非故障相对地电压升非故障相对地电压升高为原来高为原来 倍。倍。 3ICBCI3OCIoU3oBUCUUA1、简单网络简单网络 故障点故障点D的零序电压为：的零序电压为：)(31

47、.CDBDADdoUUUUAE结论：结论：故障点的零序电压大小故障点的零序电压大小Ud0与相电压与相电压U相等。相等。 各相对地电容电流为各相对地电容电流为 ：0.0.0CjUICjUIICDCBDBA其有效值为其有效值为IB= IC= EAc0= Uc033ICBCI3OCIoU3oBUCUUA1、简单网络简单网络 从接地点流回的电流从接地点流回的电流ID为为 ：CBCBADIIIIII.)(0CjUUCDBD)(.AECj03.UCj03结论：结论： 从接地点流回的电流从接地点流回的电流ID为正为正常运行时，三相对地电容电流的常运行时，三相对地电容电流的算术和。算术和。 1、简单网络简单网

48、络 2、多条线路网络多条线路网络 当线路当线路II A相接地时，在此接地电流相接地时，在此接地电流ID为为 0.F000.D.CF.BF.C.B.CI.BI.D.CU3)CCC(U3I)II ()II ()II (I（1）非故障线路）非故障线路I： 线路始端所反应的零序电流为线路始端所反应的零序电流为 CIBIIIII.0.3IICUI00.33结论：结论： 零序电流的大小为线零序电流的大小为线路本身对地电容电流，路本身对地电容电流，方向为由母线流向线路。方向为由母线流向线路。 （2）故障线路）故障线路： 线路线路始端所反应的零序电流为始端所反应的零序电流为CBDIIII.0.3.)(UCjU

49、CCCjfI000033.)(UCCjfI003有效值为有效值为 ：UCCIfI)(00033结论：结论： 故障线路上零序故障线路上零序电流的大小为全系统电流的大小为全系统非故障元件对地电容非故障元件对地电容电流之和，其方向为电流之和，其方向为由线路流向母线。由线路流向母线。综上所述，可得如下结论：综上所述，可得如下结论： （1）单相接地时，全系统都将出现零序电压，而短）单相接地时，全系统都将出现零序电压，而短路点的零序电压在数值上为相电压路点的零序电压在数值上为相电压U； （2）在非故障元件上有零序电流，其数值等于本身的对）在非故障元件上有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功功

50、率的实际方向为由母线流向线路；地电容电流，电容性无功功率的实际方向为由母线流向线路； (3)在故障元件上，零序电流为全系统非故障元件对地电容在故障元件上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之和，电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线。电流之和，电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线。返回二、中性点经消弧线圈接地电网中单向接地故障的特点二、中性点经消弧线圈接地电网中单向接地故障的特点 思考：思考：如果电网中单相接地时接地电容电流的总和比较大如果电网中单相接地时接地电容电流的总和比较大 ， 此时此时单相接地短路会过渡到相间短路，那么采取什么单相接地短路会过渡到相间短路，那么采取什么措施减少

51、接地电容电流呢？措施减少接地电容电流呢？解决方法：解决方法： 在电源中性点加装在电源中性点加装一个电感线圈。减少流一个电感线圈。减少流经故障点的电流，避免经故障点的电流，避免在接地点燃起电弧，把在接地点燃起电弧，把这个电感线圈称为消弧这个电感线圈称为消弧线圈。线圈。当线路当线路II上上A相接地时相接地时 ,在接地点又增加了一个电在接地点又增加了一个电感分量的电流感分量的电流 IL，因此，从中性点流回的总电流为，因此，从中性点流回的总电流为 CLDIII.结论：结论： ID将因消弧线圈的补偿而减少。 消弧线圈的补偿方式：消弧线圈的补偿方式： （1）完全补偿）完全补偿 就是使就是使IL= IC。接

52、地点的电流接地点的电流ID近似为零近似为零 。031CL在实际上不能采用这种方式。在实际上不能采用这种方式。 （2）欠补偿）欠补偿 就是使就是使ILIC。补偿后的接地点电流是电容的补偿后的接地点电流是电容的 。这种方式一般也是不采用的。这种方式一般也是不采用的。 （3）过补偿）过补偿 就是就是ILIC，补偿后的残余电流是电感性的。，补偿后的残余电流是电感性的。 这种方式实际中获得了广泛的应用。这种方式实际中获得了广泛的应用。 返回三、绝缘监视三、绝缘监视 在发电厂和变电所的在发电厂和变电所的母线上，一般装设网络单母线上，一般装设网络单相接地的监视装置，它利相接地的监视装置，它利用接地后出用接地

53、后出现的零序电压，现的零序电压，带延时动作于信号。带延时动作于信号。正常运行时：正常运行时：没有零序电压，没有零序电压，三只电压表读数相等，三只电压表读数相等，KV不不动。动。 当系统任一出线发生接地当系统任一出线发生接地故障时：故障时：接地相对地电压接地相对地电压为零，而其他两相对地电为零，而其他两相对地电压升高。同时在开口三角压升高。同时在开口三角处出现零序电压，过电压处出现零序电压，过电压继电器继电器KV动作，给出接地动作，给出接地信号。信号。三、绝缘监视三、绝缘监视 思考：思考：如何判断接地相？如何判断接地相？ 如何判断接地线路？如何判断接地线路？三、绝缘监视三、绝缘监视 返回四、零序电流保护四、零序电流保护 零序电流保护是利用故障线路零序电流较非故障线零序电流保护是利用故障线路零序电流较非故障线路为大的特点来实现有选择性的发出信号或动作于跳闸路为大的特点来实现有选择性的发出信号或动作于跳闸的保护装置。的保护装置。 零序电流保护的原理接线图如右图所示。零序电流保护的原理接线图如右图所示。 零序电流保护装置的起动电流零序电流保护装置的起动电流Idz。bh必须大于本线路的零序电容电流，即必须大于本线路的零序电容电流，即0.3CU