继保-41零序电流保护课件

1、第4章 电网接地故障的电流、电压保护4.1 电网接地故障种类及保护策略大接地电流系统： 中性点直接接地 中性点经小电阻接地 单相接地故障时有较大故障电流 保护 跳闸小接地电流系统： 中性点不直接接地 中性点经消弧线圈接地 单相接地故障时有感应电容电流保护发信号1 特征和差异：1）电力系统正常运行时，三相对称，没有负 序和零序分量。2）不对称故障时，会产生负序或零序分量。 其中，零序分量总是伴随着不对称接地故 障的发生而产生，据此，可构成反映不对 称接地故障的零序电流保护（差异）。 4.2 中性点直接接地系统接地保护2零序分量正方向规定：零序电压：线路大地 ；零序电流：母线线路4.2.1 零序分

2、量的分布3零序分量的特点： 1）电压：短路点零序电压最高，接地点为0。 2）电流：零序电流由短路点经过所有的变压 器接地点形成回路。 3）功率：零序功率方向：线路母线。 4）变化：线路、中性点不变，零序网不变； 正负序阻抗变化间接影响零序。 5）阻抗：零序电压与电流的相位关系（即 零序功率方向）如下图：4 内部接地时，零序功率方向：规定正方向： 电压：线路大地 电流：母线线路54.2.2 零序分量的获取,计算或连接微机保护内直接利用程序实现加法器零序电压过滤器 7零序电流分量的获取方法： 零序电流过滤器 零序电流互感器(电缆线路) 优点：无不平衡电流，接线简单接于相间保护TA中性线8 TA的误

3、差曲线：理想曲线 实际曲线(饱和曲线)10ZL 越小不平衡输出越小。因此，希望：负载ZL 越小越好。 继电保护要求： 将TA的误差限定在10%以内。 这是设计、选择TA的依据之一。 11 减小TA误差的主要方法：1）减小TA的负载ZL；2）增大变比（限定一次电流的最大值）；3）选择不易饱和的TA(体积大、投资增加);4）增大电流二次电缆的线径。 等等12（1）按照“躲开线路末端的最大零序电流”零序电流段保护的整定方法： 注：经过分解或合成后，零序、负序分量 通常以3倍的形式出现。14 其中，躲开线路末端的最大零序电流应当考虑：单相和两相接地。 （1）单相接地的零序电流 15 取单相、两相接地的

4、最大短路电流： 17注意：上式求出的是短路点的零序电流， 应当换算为保护安装处的零序电流。 保护安装处的零序电流 为：18其中，19 校验最小保护范围时，取值与上述计算正好相反！ 即：整定时，若按单相短路计算，那么，校验时，就要采用两相接地考虑。反之亦然。 所以，正序阻抗（对应系统运行方式）的影响是间接的。 20 （2）躲开断路器三相触头不同期合闸时出现的最大 零序电流 3 I0. unb (不同期合闸断线故障) 零序段整定值 应选取以上两者中的较大值； 如果按照原则（2）确定的整定值较大，使得保护范围缩小，灵敏度降低，此时可考虑使零序段带有小的延时（0.1s），以躲开三相不同期合闸的时间。(

5、利用延时不再考虑条件（2）) （1）按照“躲开线路末端的最大零序电流”21 （3）当线路采用单相自动重合闸时，还应躲过 非全相运行状态下，系统又发生振荡时 所出现的最大零序电流 按照原则（3）整定，其定值较高，正常情况下（全相运行）发生接地短路时，零序段保护灵敏性不足，通常设置两个零序段保护。灵敏段：按照原则（1）（2）整定，针对全相运行状态下的接地短路起保护作用，非全相运行时退出。不灵敏段：按照原则（3）整定，针对非全相运行状态下的接地短路起保护作用，全相运行也起到一定的保护作用。22 如：一个变电站有2台变压器，那么,平常只允许一台接地，另一台不接地。当接地的变压器检修(退出运行)时，才将

6、不接地的变压器改为接地。尽量满足上述的要求。 这是继电保护对一次系统提出的要求。 为了让零序电流的保护范围比较稳定，通常要求：每个变电站的接地阻抗尽可能变化小。24二、零序电流段保护 与下一级线路的零序段电流定值进行配合（电流、时间两方面的配合）。保护范围不超过下级线路零序段保护范围的末端 注意：电流的分流关系（分支系数）！当相邻两个保护之间的变电站母线上接有中性点接地的变压器时，需要考虑分支电路对零序电流分布的影响。25得到零序段电流定值计算公式： 为了保证保护1的第段不误动,从公式和电流保护的概念可以得出：整定值必须取最大对应的分支系数取最小(分流最大)，保证不误动。27 校验零序段时，考

7、虑线路末端短路的最小零序电流，故没有分支系数的影响。28灵敏性校验： 若灵敏系数不满足: （1）与相邻线路零序段配合； （2）采用两个灵敏性不同的零序段保护，保留原有0.5s段，再增加一个与相邻线路零序段相配合的段保护； (灵敏度低/快，灵敏度高/慢) （3）改用接地距离保护。29 (1)躲过下一级线路出口相间短路所产生的最大不平衡电流。三、零序电流段保护 工程中，通常取一次的零序电流为300800A，再换算成二次值，作为段定值。 （单相高阻接地故障时，灵敏度最高）。30（2）逐级配合: 本保护零序段的保护范围，不能超出相邻线路零序段的保护范围。整定计算中，当相邻两个 保护之间有分支电路时，同

8、样要考虑分支系数。31 与电流保护相同，还需要验证近后备、远后备的灵敏度。 在段灵敏度满足要求后，由于通常存在“段电流定值段电流定值”，所以，零序段的近后备容易满足。 还应当验算：远后备的灵敏度。并进行时间的制定。(3)灵敏性校验：32零序段延时与保护范围的示意图(4)动作时限：阶梯型配合(选择性)33各处零序段保护均正确动作的延时示意图相间过流零序过流34 在110kV及以上系统中，导线对树木、竹子等放电时，接地电阻（称为过渡电阻）可能达到100300，此时，主要靠零序三段切除短路。 国家标准规定，最大的过渡电阻按照下面考虑：110kV75 220kV100 500kV300实质是反映：35

9、4.2.4 方向性零序电流保护 通常为多个变压器中性点接地类似于“多电源”点。零序电流保护有可能发生误动，因此，需要方向元件。 回顾一下零序方向特征：36 分析上图，并归纳后，可以知道： 1）内部接地时 2）N侧外部接地时 37 设计：零序电流超前零序电压的角度为 时，最灵敏。38 出口发生接地短路时，零序电压最大，所以，没有出口死区的问题。 接线方式简单：继电保护规程确定：110kV及以上系统中，采用自产零序电压。39方向性零序电流保护方向性零序电流保护的动作条件必须同时满足：（1）零序电流保护的动作条件；（2）零序功率为正方向，即由线路指向母线。零序功率方向元件（继电器）的工作原理 是电压

10、相量超前电流相量的角度40零序功率方向元件接入零序电压和零序电流，反应于零序功率方向而动作，动作方程：.Id0U0d-Id0.零序方向继电器的最大灵敏角。41（1）保护安装出口处发生接地故障时，零序功率方向元件无电压死区；（2）故障点距保护安装点较远时，零序功率方向元件可能不动，须校验灵敏性。421）零序过电流保护（零序段）整定值小，灵敏性高，动作时限较短 相间短路过电流保护： 按躲过最大负荷电流整定，一般为57A； 零序过电流保护： 按躲过不平衡电流整定，一般为23A。 灵敏性高，动作时限短 相间电流保护三相星形接线也可保护单相接地，但零序电流保护与之相比，有其独特优点： 4.2.5 对零序

11、电流保护的评价432）零序电流保护受系统运行方式变化影响较小 线路零序阻抗比正序阻抗大，X023.5X1，因此线路始端与末端短路时，零序电流变化显著，曲线变化较陡，零序段保护范围大且较稳定，零序段的灵敏性也容易满足要求。3）零序电流保护不受系统非正常运行状态影响 如：系统振荡，过负荷等4）方向性零序电流保护没有电压死区问题 在110kV及以上高压和超高压电网中，单相接地故障占全部故障的7090，零序电流保护为绝大多数的故障提供了保护，有显著优越性。44简要优点 1）灵敏度高几乎不受负荷电流影响。 2）受运行方式影响较小间接影响。 3）三相对称时，几乎没有影响。如振荡、 过负荷等。 4）出口短路无“死区”零序电压最大。 5）耐高阻接地的能力强。 6）一般情况下，第三段的延时短。45零序段延时与保护范围的示意图46各处零序段保护均正确动作的延时示意图相间过流零序过流47零序电流保护的不足：1）对于运行方式变化很大或接地点变化很大 的电网，不能满足系统运行的要求。2）单相重合闸过程中，系统又发生振荡，可 能出现较大零序电流的情况有影响。3）采用自耦合变压器联系两个不同电压等级 的电网,任一侧发生接地短路都将在另一 侧产生零序电流整定计算复杂化。 48书本以外的问题： 1、为什么教材中只讨论零序保护，而不讨论 负序电流保护？ 零序反映接地短路。 负序反映不对称短路(包括接