电网电流保护23 24课件

2.3中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护

2.3中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护

1110kV电网220kV电网330kV电网500kV电网中性点直接接地电网110kV电网中性点直接接地电网2当系统中主变压器中性点直接接地时中性点直接接地的电网又称大接地电流系统110kV及以上电网-中性点直接接地60kV及以下电网--中性点不接地或不直接接地当系统中主变压器中性点直接接地时中性点直接接地的电网又称大接32008年220kV电网输电线路故障统计表故障类型三相短路两相短路两相接地短路单相接地短路其他故障次数2010838219645百分数0.83%4.49%1.58%91.23%1.85%2008年220kV电网输电线路故障统计表故障类型三相短路两4正常运行相间短路系统振荡无零序分量单相接地两相接地一相断线两相断线有零序分量包括零序电压、零序电流、零序功率。正常运行无零序分量单相接地有零序分量包括零序电压、零序电流、51.零序电压：故障点U0最高，离故障点越远，U0越低，变压器中性点接地处U0=0。1.零序电压：故障点U0最高，离故障点越远，U0越低，变压器62.零序电流分布与变压器中性点接地的多少及位置有关。大小与线路的零序阻抗及中性点接地变压器的零序阻抗有关。2.零序电流73.零序功率短路点S0最大，越靠近变压器中性点接地处S0越小。

对于发生故障的线路，两端S0的方向与S1方向相反，从线路→母线。

3.零序功率短路点S0最大，越靠近变压器中性点接地处S0越84.保护安装处零序电压与电流的相位关系：4.保护安装处零序电压与电流的相位关系：91.零序电压滤过器(a)用三个单相式电压互感器1.零序电压滤过器(a)101.零序电压滤过器(b)用三相五柱式电压互感器1.零序电压滤过器(b)11电网电流保护2324课件121.零序电压滤过器(c)用接于发电机中性点的电压互感器(d)内部合成零序电压加法器1.零序电压滤过器(c)(d)加法器132.零序电流滤过器2.零序电流滤过器142.零序电流滤过器优点：没有不平衡电流接线简单2.零序电流滤过器优点：15（1）躲过下一个线路出口接地短路的最大三倍零序电流3I0max

（1）躲过下一个线路出口接地短路的最大三倍零序电流3I0ma16的计算：

①故障点：本线路末端

②故障类型：

（假设）

当当③运行方式

本侧与对侧的电源应是最大运行方式；背后的零序阻抗小，对侧的零序阻抗大。的计算：①故障点：本线路末端②故障类型：（假设17（2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大三倍零序电流3I0unb的计算：

①两相先合：②一相先合：（2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大三倍零序电流3I18（2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大三倍零序电流3I0unb整定值应选其中较大者在按条件(2)整定，定值较大，保护范围较小时。在手动合闸以及三相自动重合闸时，使零序I段带有一个小的延时（约0.1s），这样就无需考虑条件（2）。（2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大三倍零序电流3I19（3）当线路上采用单相自动重合闸时按条件(1)、(2)整定，往往不能躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流。按能躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流整定，保护范围缩小。矛盾！！！（3）当线路上采用单相自动重合闸时按条件(1)、(2)整定20（3）当线路上采用单相自动重合闸时，按能躲开在非全相运行状态下又发生系统振荡时，所出现的最大零序电流整定。设置两个零序I段保护不灵敏I段：按条件3整定灵敏I段：按条件1或2整定（3）当线路上采用单相自动重合闸时，按能躲开在非全相运行状态21与相邻线路零序电流I段配合与相邻线路零序电流I段配合22灵敏性校验：要求

Ksen≥1.5与相邻线Ⅱ段配合用两个灵敏度不同的II段改用接地距离保护若不满足要求灵敏性校验：要求Ksen≥1.5与相邻线Ⅱ段配合若不23(1)躲下级线路出口三相短路时流过保护装置的最大不平衡电流Iunb.max

式中线路末端三相短路时流过保护的最大短路电流

非周期分量系数，t=0s时，取1.5～2；t=0.5s时取1

同型系数，型号相同时取0.5、不相同时取1

电流互感器的10%误差，取0.1

其中:(1)躲下级线路出口三相短路时流过保护装置的最大不平衡电流24(2)与下级线路零序III段保护在灵敏度上配合(2)与下级线路零序III段保护在灵敏度上配合25灵敏性校验：作为近后备时应按被保护线路末端接地短路时，流过保护的最小三倍零序电流来校验，要求Ksen≥1.5作为远后备时应按下级线路末端接地短路时，流过保护的最小三倍零序电流来校验，要求Ksen≥1.2灵敏性校验：作为近后备时应按被保护线路末端接地短路时，流过261.作为近后备时：应按被保护线路末端接地短路时，流过保护的最小三倍零序电流来校验，要求2.作为远后备时：应按相邻线路末端接地短路时，流过保护的最小三倍零序电流来校验，要求1.作为近后备时：应按被保护线路末端接地短路时，流过保护的最27动作时限零序过电流保护的时限特性相间保护零序保护

在同一线路上的零序过电流保护与相间短路的过电流保护相比，将具有较小的时限，这是零序过电流保护的一大优点。动作时限零序过电流保护的时限特性相间保护零序保护28零序电流保护+零序功率方向继电器=方向性零序电流保护k1点短路时k2点短路时零序电流保护+零序功率方向继电器=方向性零序电流保护29零序功率方向继电器的接线方式零序功率方向继电器的接线方式30零序功率方向继电器的接线方式零序功率方向继电器的接线方式31没有死区灵敏性的校验要求Ksen≥1.5零序功率方向继电器的灵敏性没有死区要求Ksen≥1.5零序功率方向继电器的灵敏性321.零序过电流保护的灵敏度高；2.受系统运行方式的影响要小；3.不受系统振荡和过负荷的影响；4.方向性零序电流保护没有电压死区；5.简单、可靠。优点：1.零序过电流保护的灵敏度高；2.受系统运行方式的影响要小；331.对短线路或运行方式变化很大时，保护往往不能满足要求；2.单相重合闸的过程中可能误动；3.当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电网时，将使保护的整定配合复杂化，且将增大第III段保护的动作时间。缺点：1.对短线路或运行方式变化很大时，保护往往不能满足要求；2.342.4中性点非直接接地系统中单相接地故障的保护2.4中性点非直接接地系统中单相接地故障的保护3535kV电网10kV电网6kV电网中性点非直接接地电网(小接地电流系统)中性点不接地电网中性点经消弧线圈接地电网中性点经电阻接地电网35kV电网中性点非直接接地电网中性点不接地电网36在小接地电流系统中发生单相接地时，一般都允许再继续运行1～2个小时。要求保护能选出接地线路并及时发出信号。对人身和设备的安全有危险时，应动作于跳闸。在小接地电流系统中发生单相接地时，一般都允许再继续运行1～237CIII&BIII&CII&BII&线路I线路IIC0IC0IIC0GFBGI&CGI&ABCCIII&BIII&CII&BII&线路I线路IIC0IC038A、B和C三相对地电压为故障点的零序电压故障处非故障相电流A、B和C三相对地电压为故障点的零序电压故障处非故障相电流39在非故障线路I上（图）各相电流线路始端反映的零序电流有效值在非故障线路I上（图）各相电流线路始端反映的零序电流有效值40零序电流为线路I本身的电容电流；方向为从母线流向线路；当电网中线路很多时，上述结论可适用于每一条非故障线路。在非故障线路I上（图）零序电流为线路I本身的电容电流；在非故障线路I上（图）41发电机出线端的零序电流（图）有效值零序电流为发电机本身的电容电流；方向为从母线流向发电机。发电机出线端的零序电流（图）有效值零序电流为发电机本身的电42在故障线路II上各相电流线路始端反映的零序电流有效值（图）在故障线路II上各相电流线路始端反映的零序电流有效值（图）43故障线路的零序电流等于全系统非故障元件对地电容电流之总和；方向为从线路流向母线，恰好与非故障线路零序电流的方向相反。在故障线路II上（图）故障线路的零序电流等于全系统非故障元件对地电容电流之总和；44特点：在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和，方向从线路流向母线发生单相接地时，全系统都会出现零序电压。在非故障线路上有零序电流，其数值等于该线路本身的电容电流，方向为从母线流向线路特点：在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流451.绝缘监视装置1.绝缘监视装置462.零序电流保护要求Ksen≥2

2.零序电流保护要求Ksen≥2473.零序功率方向保护KW3.零序功率方向保护KW48电网电流保护2324课件491.完全补偿缺点：线路上产生很高的谐振电压。实际上不采用1.完全补偿缺点：线路上产生很高的谐振电压。实际上不采用502.欠补偿缺点：线路上也容易产生很高的谐振电压。一般也是不采用2.欠补偿缺点：线路上也容易产生很高的谐振电压。一般也是不513.过补偿过补偿度一般为5%~10%通过故障线路的电流为补偿以后的感性电流；方向是由母线流向线路，与非故障线路的方向一样；它的数值也和非故障线路的容性电流差不多。广泛采用3.过补偿过补偿度一般为5%~10%通过故障线路的电流为补522.3中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护

2.3中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护

53110kV电网220kV电网330kV电网500kV电网中性点直接接地电网110kV电网中性点直接接地电网54当系统中主变压器中性点直接接地时中性点直接接地的电网又称大接地电流系统110kV及以上电网-中性点直接接地60kV及以下电网--中性点不接地或不直接接地当系统中主变压器中性点直接接地时中性点直接接地的电网又称大接552008年220kV电网输电线路故障统计表故障类型三相短路两相短路两相接地短路单相接地短路其他故障次数2010838219645百分数0.83%4.49%1.58%91.23%1.85%2008年220kV电网输电线路故障统计表故障类型三相短路两56正常运行相间短路系统振荡无零序分量单相接地两相接地一相断线两相断线有零序分量包括零序电压、零序电流、零序功率。正常运行无零序分量单相接地有零序分量包括零序电压、零序电流、571.零序电压：故障点U0最高，离故障点越远，U0越低，变压器中性点接地处U0=0。1.零序电压：故障点U0最高，离故障点越远，U0越低，变压器582.零序电流分布与变压器中性点接地的多少及位置有关。大小与线路的零序阻抗及中性点接地变压器的零序阻抗有关。2.零序电流593.零序功率短路点S0最大，越靠近变压器中性点接地处S0越小。

对于发生故障的线路，两端S0的方向与S1方向相反，从线路→母线。

3.零序功率短路点S0最大，越靠近变压器中性点接地处S0越604.保护安装处零序电压与电流的相位关系：4.保护安装处零序电压与电流的相位关系：611.零序电压滤过器(a)用三个单相式电压互感器1.零序电压滤过器(a)621.零序电压滤过器(b)用三相五柱式电压互感器1.零序电压滤过器(b)63电网电流保护2324课件641.零序电压滤过器(c)用接于发电机中性点的电压互感器(d)内部合成零序电压加法器1.零序电压滤过器(c)(d)加法器652.零序电流滤过器2.零序电流滤过器662.零序电流滤过器优点：没有不平衡电流接线简单2.零序电流滤过器优点：67（1）躲过下一个线路出口接地短路的最大三倍零序电流3I0max

（1）躲过下一个线路出口接地短路的最大三倍零序电流3I0ma68的计算：

①故障点：本线路末端

②故障类型：

（假设）

当当③运行方式

本侧与对侧的电源应是最大运行方式；背后的零序阻抗小，对侧的零序阻抗大。的计算：①故障点：本线路末端②故障类型：（假设69（2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大三倍零序电流3I0unb的计算：

①两相先合：②一相先合：（2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大三倍零序电流3I70（2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大三倍零序电流3I0unb整定值应选其中较大者在按条件(2)整定，定值较大，保护范围较小时。在手动合闸以及三相自动重合闸时，使零序I段带有一个小的延时（约0.1s），这样就无需考虑条件（2）。（2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大三倍零序电流3I71（3）当线路上采用单相自动重合闸时按条件(1)、(2)整定，往往不能躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流。按能躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流整定，保护范围缩小。矛盾！！！（3）当线路上采用单相自动重合闸时按条件(1)、(2)整定72（3）当线路上采用单相自动重合闸时，按能躲开在非全相运行状态下又发生系统振荡时，所出现的最大零序电流整定。设置两个零序I段保护不灵敏I段：按条件3整定灵敏I段：按条件1或2整定（3）当线路上采用单相自动重合闸时，按能躲开在非全相运行状态73与相邻线路零序电流I段配合与相邻线路零序电流I段配合74灵敏性校验：要求

Ksen≥1.5与相邻线Ⅱ段配合用两个灵敏度不同的II段改用接地距离保护若不满足要求灵敏性校验：要求Ksen≥1.5与相邻线Ⅱ段配合若不75(1)躲下级线路出口三相短路时流过保护装置的最大不平衡电流Iunb.max

式中线路末端三相短路时流过保护的最大短路电流

非周期分量系数，t=0s时，取1.5～2；t=0.5s时取1

同型系数，型号相同时取0.5、不相同时取1

电流互感器的10%误差，取0.1

其中:(1)躲下级线路出口三相短路时流过保护装置的最大不平衡电流76(2)与下级线路零序III段保护在灵敏度上配合(2)与下级线路零序III段保护在灵敏度上配合77灵敏性校验：作为近后备时应按被保护线路末端接地短路时，流过保护的最小三倍零序电流来校验，要求Ksen≥1.5作为远后备时应按下级线路末端接地短路时，流过保护的最小三倍零序电流来校验，要求Ksen≥1.2灵敏性校验：作为近后备时应按被保护线路末端接地短路时，流过781.作为近后备时：应按被保护线路末端接地短路时，流过保护的最小三倍零序电流来校验，要求2.作为远后备时：应按相邻线路末端接地短路时，流过保护的最小三倍零序电流来校验，要求1.作为近后备时：应按被保护线路末端接地短路时，流过保护的最79动作时限零序过电流保护的时限特性相间保护零序保护

在同一线路上的零序过电流保护与相间短路的过电流保护相比，将具有较小的时限，这是零序过电流保护的一大优点。动作时限零序过电流保护的时限特性相间保护零序保护80零序电流保护+零序功率方向继电器=方向性零序电流保护k1点短路时k2点短路时零序电流保护+零序功率方向继电器=方向性零序电流保护81零序功率方向继电器的接线方式零序功率方向继电器的接线方式82零序功率方向继电器的接线方式零序功率方向继电器的接线方式83没有死区灵敏性的校验要求Ksen≥1.5零序功率方向继电器的灵敏性没有死区要求Ksen≥1.5零序功率方向继电器的灵敏性841.零序过电流保护的灵敏度高；2.受系统运行方式的影响要小；3.不受系统振荡和过负荷的影响；4.方向性零序电流保护没有电压死区；5.简单、可靠。优点：1.零序过电流保护的灵敏度高；2.受系统运行方式的影响要小；851.对短线路或运行方式变化很大时，保护往往不能满足要求；2.单相重合闸的过程中可能误动；3.当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电网时，将使保护的整定配合复杂化，且将增大第III段保护的动作时间。缺点：1.对短线路或运行方式变化很大时，保护往往不能满足要求；2.862.4中性点非直接接地系统中单相接地故障的保护2.4中性点非直接接地系统中单相接地故障的保护8735kV电网10kV电网6kV电网中性点非直接接地电网(小接地电流系统)中性点不接地电网中性点经消弧线圈接地电网中性点经电阻接地电网35kV电网中性点非直接接地电网中性点不接地电网88在小接地电流系统中发生单相接地时，一般都允许再继续运行1～2个小时。要求保护能选出接地线路并及时发出信号。对人身和设备的安全有危险时，应动作于跳闸。在小接地电流系统中发生单相接地时，一般都允许再继续运行1～289CIII&BIII&CII&BII&线路I线路IIC0IC0IIC0GFBGI&CGI&ABCCIII&BIII&CII&BII&线路I线路IIC0IC090A、B和C三相对地电压为故障点的零序电压故障处非故障相电流A、B和C三相对地电压为故障点的零序电压故障处非故障相电流91在非故障线路I上（图）各相电流线路始端反映的零序电流有效值在非故障线路I上（图）各相电流线路始端反映的零序电流有效值92零序电流为线路