中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护

1、第2.3节 中性点直接接地系统中 接地短路的零序电流及方向保护,110KV及以上电网中性点直接接地 35KV及以下电网 中性点不接地或非直接接地,线路,电力系统正常运行，三相对称，没有负序和零序分量，当发生不对称故障时，会伴随故障的发生而产生相应的负序或零序分量（都是故障分量），构成相应序分量的保护。,零序分量总是伴随不对称接地故障的发生而产生，利用接地短路时将出现较大的零序分量特点，构成： 零序电流保护 零序方向电流保护,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,一. 零序序网的构成,零序分量的特点,（1）,（1）零序电压 故障点最高，中性点最低 （2）零序电流 由故障

2、零序附加电源Ud0 产生; 从故障点流向接地的 变压器中性点。 （3）零序功率 方向：线路母线。 （4）零序阻抗角 取决于ZB0 ： （5）运行方式变化 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（Ud1、 Ud2、Ud0 ）,不输出正序、负序电压，只有零序电压3U0输出。,二. 零序电压、零序电流的获取,1. 零序电压的获取 （1） 零序电压过滤器,（2） 微机保护内直接利用程序实现加法器,2零序电流的获取 （1）零序电流过滤器 接于相间保护电流互感器的中性线上。 不平衡电流：,（2）零序电流互感器（电缆线路） 一次电流： 优点：无不平衡电流，接线简单,三. 三段式(四段式)

3、零序电流保护,发生单相或两相接地短路时，可以求出零序电流随线路长度变化的关系，与相间短路电流保护整定计算类似，确定相应的整定计算原则。,1零序电流速断保护（零序段） （1）躲开下一条线路出口处单相或两相接地故障可能出现的最大零序电流 3 I0 . m a x ；,（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,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。,（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

4、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。,2. 零序电流段保护,零序段首先按照与下级线路零序段保护相配合，零序段的保护范围不超过下级线路零序段保护范围的末端。,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。,零序段的动作电流：,灵敏性校验： 若灵敏系数不满

5、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； （3）改用接地距离保护。,动作时限（与相邻线路零序段配合）：0.5s,3. 零序电流段保护（零序过电流保护）,（1） 躲开线路末端（下级线路出口处）相间短路时所出现的最大不平衡电流,（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，同样要考虑分支系数。,灵敏性校验：按近后备和远后备分别校验。 动作时限：为保证动作的选择性，按照阶梯型配合的原则来确定。,四、方向性零序电流保护,在多侧电源

6、供电系统中，若有多个变压器中性点接地，零序电流保护有可能发生误动，需要考虑方向性问题。,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,规定正方向： 电压：线路大地 电流：母线线路,是电压相量超前电流相量的角度,所以： P00时表示零序功率为线路 母线 P00时表示零序功率为母线 线路。,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：, 零序方向继电器的最大灵敏角。,（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； （

7、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。,五、对零序电流保护的评价,1）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：,2）零序电流保护受系统运行方式变化的影响较小 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的影响 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。,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