交大电气 电网电流保护第6讲

1、Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p工程背景工程背景v为了降低绝缘成本，限制过电压，为了降低绝缘成本，限制过电压，我国我国110kV以上以上电压等级电网普遍采用电压等级电网普遍采用中性点直接接地方式中性点直接接地方式v单相接地故障是最常见的故障类型，约占单相接地故障是最常见的故障类型，约占85%v在中性点直接接地系统发生接地故障时，在中性点直

2、接接地系统发生接地故障时，电流保电流保护也能起到保护作用，但其灵敏度往往不足。护也能起到保护作用，但其灵敏度往往不足。p工程需求工程需求需要寻找更为合适的保护方式需要寻找更为合适的保护方式Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p单相接地故障特征单相接地故障特征特征：特征：v系统正常运行时，电网中仅存在正序分量电流电系统正常运行时，电网中仅存在正序分量电流电压和较小的负序分量（？）压和较小的负序分量（？）v单相接地故障出现较大单相接地故障出现较大零序分量零序分量结论：结论：利用零序分量构成

3、接地故障保护具有更高的灵敏度利用零序分量构成接地故障保护具有更高的灵敏度Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p单相接地故障特征单相接地故障特征零序网络特点：零序网络特点：v电网中所有电源均为正序，因而电网中所有电源均为正序，因而零序网为无源网络零序网为无源网络v零序分量属于故障分量零序分量属于故障分量Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p单相接地故障特征单相接地故障特征零序电压

4、分布特点：零序电压分布特点：v零序电压是故障点叠加电压产生的，零序电压是故障点叠加电压产生的，零序电压分布取决零序电压分布取决于故障点位置和变压器接地中性点位置于故障点位置和变压器接地中性点位置v故障点零序电压最高故障点零序电压最高，零序电压从故障点的最大值沿零，零序电压从故障点的最大值沿零序网逐步降低，至中性点降为零序网逐步降低，至中性点降为零Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p单相接地故障特征单相接地故障特征零序电流分布特点：零序电流分布特点：v零序电流分布取决于零序网络结构和故

5、障点位置零序电流分布取决于零序网络结构和故障点位置v零序网结构与正序网结构不同，一般为正序网的零序网结构与正序网结构不同，一般为正序网的子集子集v零序网结构取决于接地变压器位置和接线组别零序网结构取决于接地变压器位置和接线组别Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University p单相接地故障特征单相接地故障特征零序功率方向特点：零序功率方向特点：电流电压参考方向的选取同电流保护。电流电压参考方向的选取同电流保护。v正向故障：正向故障：零序电压零序电压滞后滞后电流电流v反向故障：反向故障：零序电压零序电

6、压超前超前电流电流0k为系统零序阻抗角，通常为系统零序阻抗角，通常80-8580-85Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电压的获取零序电压的获取数字式继电器数字式继电器采集三相电压，按零序电压定义得到采集三相电压，按零序电压定义得到)()()()(30kukukukucba数字式继电器零序电压获取方式的特点数字式继电器零序电压获取方式的特点u无需专用的零序电压通道无需专用的零序电压通道u一般不存在极性错误问题一般不存在极性错误问题u要考虑不平衡输出和三次谐波对保护的影响要考虑不平

7、衡输出和三次谐波对保护的影响Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电压的获取零序电压的获取模拟式继电器模拟式继电器v零序电压滤过器和零序电压互感器零序电压滤过器和零序电压互感器特点：特点：v不平衡输出及三次谐波问题不平衡输出及三次谐波问题v极性端或同名端可能接错（？）极性端或同名端可能接错（？）（c）（c）接于发电机中性点的电压互感器(d)(d)）保护装置内部合成零序电压图239 取得零序电压的接线图（a）（a）用三个单相式电压互感器n nm m(b)(b)用三相五柱式互感器m mn

8、 nm mn n03UB BC CA AaUbUcUA AB BC Ca b c加法器aUbUcUXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电流的获取零序电流的获取数字式继电器数字式继电器采集三相电流，按零序电流定义得到采集三相电流，按零序电流定义得到数字式继电器零序电压获取方式的特点数字式继电器零序电压获取方式的特点u不易出现接线极性错误不易出现接线极性错误u无需专用的零序电流通道无需专用的零序电流通道u存在不平衡输出及三次谐波电流存在不平衡输出及三次谐波电流)()()()(30kik

9、ikikicbaXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University （二）零序电流的获取（二）零序电流的获取数字式继电器采集三相电流，按零序电流定义得到数字式继电器采集三相电流，按零序电流定义得到 )()()()(30kikikikicba特点：特点：u一般不存在极性错误问题一般不存在极性错误问题u无需专用的零序电流通道无需专用的零序电流通道u要考虑不平衡输出对保护的影响要考虑不平衡输出对保护的影响Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian

10、 Jiaotong Universityp零序电流的获取零序电流的获取模拟式继电器模拟式继电器方法之一：方法之一：零序电流滤过器零序电流滤过器特点特点: 存在不平衡输出及三次谐波问题存在不平衡输出及三次谐波问题Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电流的获取零序电流的获取模拟式继电器模拟式继电器方法之一：方法之一：零序电流互感器零序电流互感器特点特点:二次输出不存在不平衡电流二次输出不存在不平衡电流两种方法的选择原则：两种方法的选择原则：u现场互感器配置及对现场互感器配置及对信噪比要

11、求信噪比要求A A B B C C电缆电缆图242 零序电流互感器接线示意图TAN03IXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电流的获取零序电流的获取零序电流、电压接线应注意的问题：零序电流、电压接线应注意的问题：v接线极性必须正确接线极性必须正确，对方向元件影响很大，对方向元件影响很大v不平衡输出影响保护灵敏度不平衡输出影响保护灵敏度，在整定中予以考虑，在整定中予以考虑Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiao

12、tong Universityp整定策略整定策略判据特点判据特点u零序电流保护属于零序电流保护属于单端工频电气量单端工频电气量保护保护u零序电流保护电流元件本身无法保证选择性和速动性的零序电流保护电流元件本身无法保证选择性和速动性的统一，必须配合时间元件统一，必须配合时间元件配合策略：配合策略：阶段式配合阶段式配合方法，一般也按三段设置方法，一般也按三段设置Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电流零序电流I段的整定段的整定作用：作用：相当于电流速断，优先保证区外故障不误动。相当于电

13、流速断，优先保证区外故障不误动。整定原则：整定原则：v原则一：原则一：躲开下级线路出口接地故障时最大零序电流躲开下级线路出口接地故障时最大零序电流v原则二：原则二：躲开断路器三相触头不同期合闸时出现的最大零躲开断路器三相触头不同期合闸时出现的最大零序电流序电流0.max3IIsetrelIKI03setrelunbIKIXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电流零序电流I段的整定段的整定几点说明：几点说明：v可靠系数一般取可靠系数一般取1.2-1.3v整定值整定值应选择两者中较大的一

14、个应选择两者中较大的一个v如果保护动作时间大于断路器不同期合闸时间，或零序如果保护动作时间大于断路器不同期合闸时间，或零序I段经小延时（段经小延时（0.1s）动作）动作,则可以不考虑整定原则二则可以不考虑整定原则二Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电流零序电流I段的整定段的整定工程应用中的特殊问题：非全相运行工程应用中的特殊问题：非全相运行问题背景：问题背景：对于高压线路通常采用分相操作的断路器，单相接地故障对于高压线路通常采用分相操作的断路器，单相接地故障时仅跳开故障相以提高系

15、统运行稳定性。时仅跳开故障相以提高系统运行稳定性。特殊问题：特殊问题：v系统会出现短时的非全相运行，对保护而言属不正常运行系统会出现短时的非全相运行，对保护而言属不正常运行状态状态v非全相运行相当于纵向断线故障，系统中将出现较大零序非全相运行相当于纵向断线故障，系统中将出现较大零序电流电流Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电流零序电流I段的整定段的整定工程应用中的特殊问题：非全相运行工程应用中的特殊问题：非全相运行初步处理方案：初步处理方案：整定原则三：整定原则三：零序零序I段段

16、按躲开非全相运行且末端又发生单相按躲开非全相运行且末端又发生单相接地故障时出现的最大零序电流整定。接地故障时出现的最大零序电流整定。初步处理方案的不足初步处理方案的不足定值过高，灵敏度往往不足定值过高，灵敏度往往不足Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电流零序电流I段的整定段的整定工程应用中的特殊问题：非全相运行工程应用中的特殊问题：非全相运行工程解决方案：工程解决方案：设置设置灵敏灵敏I段和段和不灵敏不灵敏I段两段保护，其配合关系段两段保护，其配合关系v灵敏灵敏I段（低定值段（低

17、定值I段）段）：按：按原则一或原则二整定原则一或原则二整定，全相运，全相运行时投入，行时投入，非全相运行时退出或闭锁非全相运行时退出或闭锁v不灵敏不灵敏I段（高定值段（高定值I段）段）：按：按原则三整定原则三整定，全程投入全程投入。主主要用于非全相运行时接地故障的保护要用于非全相运行时接地故障的保护灵敏度校验灵敏度校验保护范围不小于保护线路全长保护范围不小于保护线路全长30%Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电流零序电流II段的整定段的整定作用：作用：零序零序II段的段的作用相当

18、于限时电流速断，保护范围应覆盖作用相当于限时电流速断，保护范围应覆盖线路全长线路全长整定原则整定原则v启动电流与下一级线路零序启动电流与下一级线路零序I段保护范围末端配合，段保护范围末端配合，并高出一个动作时限的级差并高出一个动作时限的级差ttv整定应考虑分支线路的影响，选取最小的零序分支系整定应考虑分支线路的影响，选取最小的零序分支系数整定数整定I0.IIset0. min3set adjrelbIIKKXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电流零序电流II段的整定段的整定零序网络

19、的分支系数：零序网络的分支系数：取决于取决于接地变压器接地变压器的运行的运行方式方式工程背景工程背景接地变压器运行方式接地变压器运行方式Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电流零序电流II段的整定段的整定最小的零序分支系数的确定方法：最小的零序分支系数的确定方法：一般而言，对接地运行变压器按一般而言，对接地运行变压器按n-1方式考虑；线路按方式考虑；线路按n-2方方式考虑式考虑灵敏度校验：灵敏度校验：按本线路末端接地短路最小零序电流来校验。按本线路末端接地短路最小零序电流来校验。要

20、求：要求：灵敏度不低于灵敏度不低于1.5动作时间：动作时间：比配合段保护动作时间高一个级差比配合段保护动作时间高一个级差tXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电流零序电流III段的整定段的整定作用：作用：零序零序III段段作用相当于过电流保护，在一般情况下作为后备作用相当于过电流保护，在一般情况下作为后备保护，但在中性点直接接地系统的终端线路（零序网在其后保护，但在中性点直接接地系统的终端线路（零序网在其后开路）可以作为主保护开路）可以作为主保护整定原则：整定原则：v原则一：原则一：躲开下级相邻线路出口处相间短路的躲开下级相邻线路出口处相间短路的最大零序不最大零序不平衡电流平衡电流0.max3IIIIIIsetrelunbIKIXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityp零序电流零序电流III段的整定段的整定整定原则：整定原则：原则二：原则二：考虑后备保护间灵敏度的配合要求，按逐级配合考虑后备保护间灵敏度的配合要求，按逐级配合的