中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的零序電流保護(hù)名師制作優(yōu)質(zhì)教學(xué)資料

1、第三章中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的零序電流保護(hù)一、零序電流保護(hù)及其在系統(tǒng)中的作用不對稱短路的計(jì)算相當(dāng)于在短路點(diǎn)增加了一個(gè)額外附加阻抗的三相短路如下:可見 零序電流的大小與系統(tǒng)運(yùn)行方式有關(guān)。但零序電流在零序網(wǎng)羅中的分布只與零序網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)以及變壓器中性點(diǎn)接地的數(shù)目和位置有關(guān)。圖 3-31 （ b ）為其短路計(jì)算的零序等效網(wǎng)絡(luò)。在零序等效網(wǎng)絡(luò)中，零序電流看成是故障點(diǎn) F 出現(xiàn)一個(gè)零序電壓 UF0產(chǎn)生的，其方向取由母線流向故障點(diǎn)為正。零序電壓的方向采用線路高于大地的電壓為正。這樣， A 母線的零序是電壓表示為。UoA(I o1) ZoT1（ 3-48 ）該處零序電壓與零序電流之間的相位差是由Z0T1 的阻抗角

2、決定的，與線路的零序阻抗無關(guān)，線路兩端零序功率方向?qū)嶋H上都是由線路流向母線，與正序功率的方向相反利用零序分量構(gòu)成線路接地短路的繼電保護(hù)裝置，由于工作原理與結(jié)構(gòu)簡單，不受負(fù)荷電流影響，保護(hù)范圍比較穩(wěn)定，正確動(dòng)作率高達(dá)97%等優(yōu)點(diǎn)，在我國大接地電流系統(tǒng)的不同電壓等級電網(wǎng)的線路上，廣泛裝設(shè)帶方向性和不帶方向性的多段式零序電流保護(hù)，作為反應(yīng)接地短路的基本保護(hù)。二、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)接地原則中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)，線路上零序電流的大小和分布，主要決定于電網(wǎng)中線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗以及中性點(diǎn)接地變壓器的數(shù)目和位置，對于 變壓器中性點(diǎn)接地的原則：（ 1）發(fā)電廠及變電

3、站低壓側(cè)有電源的變壓器，若變電站中只有單臺變壓器運(yùn)行，其中性點(diǎn)應(yīng)接地運(yùn)行，以防止出現(xiàn)不接地系統(tǒng)的工頻過電壓。（ 2）自耦變壓器和有絕緣要求的其它變壓器其中性點(diǎn)必須接地運(yùn)行；（ 3） T 接于線路上的變壓器，以不接地運(yùn)行為宜。當(dāng) T 接變壓器低壓側(cè)有電源時(shí)，則應(yīng)采取防止接地故障時(shí)產(chǎn)生工頻過電壓的措施 ，最好故障時(shí)將小電源解裂；（ 4）為防止操作過電壓，在操作時(shí)應(yīng)臨時(shí)將變壓器中性點(diǎn)接地，操作完畢后再將其斷開。（ 5）從保護(hù)的整定運(yùn)行出發(fā)，還應(yīng)做如下考慮：變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式的安排，應(yīng)盡量保持同一廠（站）內(nèi)零序阻抗基本不變，如：有兩臺及以上變壓器時(shí)，一般只將一臺變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行， 當(dāng)該變壓器

4、停運(yùn)時(shí)， 將另一臺中性點(diǎn)不接地變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行， 并把它們分別接于不同的母線上，當(dāng)其中的一臺中性點(diǎn)直接接地變壓器停運(yùn)時(shí)，將另一臺中性點(diǎn)不接地的變壓器直接接地。如圖 3-32 所示的系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)，可以清楚看出零序電流的數(shù)值和分布與變壓器中性點(diǎn)接地有很大關(guān)系 。只有變壓器 T1 的中性點(diǎn)直接接地，當(dāng) F 點(diǎn)發(fā)生單相接地短路時(shí)，由于變壓器 T2 的中性點(diǎn)不接地， 所以零序電流只流經(jīng) T1 而不流向 T2。T1 的側(cè)繞組中雖然感應(yīng)有零序電流， 但它只在側(cè)繞組中環(huán)流而不能流向側(cè)的引出線。 在圖 3-32（ b）中，變壓器 T1、 T2 的中性點(diǎn)都直接接地。所以在 F 點(diǎn)發(fā)生單相接地時(shí)，零序

5、電流經(jīng)由 T1、T2兩條路徑形成回路。在圖 3-32（ c）中，變壓器 T1 和 T2 的三個(gè)中性點(diǎn)都直接接地，當(dāng) T2 的低壓側(cè) F 點(diǎn)發(fā)生單相接地時(shí)， 不僅 T2 低壓側(cè)線路有零序電流， 而且 T1 與 T2 之間的線路上也有零序電流。三、三段式零序電流保護(hù)的整定采用三相完全星形接線方式的相間電流保護(hù)，由于其動(dòng)作電流較大，用來反應(yīng)單相接地短路，靈敏性可能不滿足要求。為了反應(yīng)接地短路，必須裝設(shè)專用的接地保護(hù)。1 零序電流速斷保護(hù)零序電流速斷保護(hù)為了保證選擇性，其保護(hù)范圍不超過本線路末端，啟動(dòng)電流應(yīng)按以下原則整定。（ 1）躲過被保護(hù)線路末端接地短路時(shí)的最大零序電流3I0max ，即I ost&

6、#39;.1Krel'3I o max（ 3-49）式中 K rel 可靠系數(shù)，取1.2 1.3 。在接地短路中，應(yīng)以常見的故障類型和故障方式為依據(jù)。1）只考慮單一設(shè)備故障。 對兩個(gè)或兩個(gè)以上設(shè)備的重疊故障，可視為稀有故障，不作為整定保護(hù)的依據(jù)。2）只考慮常見的，在同一點(diǎn)發(fā)生單相接地或兩相短路接地簡單故障，不考慮多點(diǎn)同時(shí)短路的復(fù)雜故障 。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的正序阻抗等于負(fù)序阻抗時(shí)， 即 Z 1=Z 2，則在同一地點(diǎn)發(fā)生單相接地或兩相接地短路的短路電流分別為：(1)3E1(1.1)3E13I o2Z1；3I oZ1 2Z0Z0如果 Z0>Z 1 時(shí)，3I0(1)3I 0(1.1)，啟動(dòng)電流應(yīng)采

7、用單相接地短路時(shí)的零序電流3I 0(1)來整定；而當(dāng) Z 1> Z 0 時(shí)， 3I 0(1.1)3I 0(1) ，啟動(dòng)電流應(yīng)采用兩相接地短路時(shí)的零序電流來整定。（ 2）躲過斷路器三相觸頭不同時(shí)接通時(shí)所引起的最大零序電流。1）斷路器先接通一相，相當(dāng)兩相斷線時(shí)，零序電流為E1E2I 0（3-50）2Z1Z02）斷路器先接通兩相，相當(dāng)一相斷線時(shí)，零序電流為E 1 E 2I 0（ 3-51）Z 12Z0上兩式E1 、 E2斷線點(diǎn)兩端系統(tǒng)的等值電勢，考慮最嚴(yán)重情況，E1 與 E2 的相位差為180°。Z1、 Z0從斷線點(diǎn)看進(jìn)去網(wǎng)絡(luò)正序、零序綜合阻抗。對于（3-50）、（ 3-51）兩式，

8、取其中的較大者進(jìn)行整定計(jì)算。（ 3）在裝有綜合重合閘的線路上，應(yīng)躲過非全相狀態(tài)下又發(fā)生振蕩所出現(xiàn)的最大零序電流。保護(hù)裝置的靈敏性是以保護(hù)范圍的長度來衡量。零序電流速斷保護(hù)的長度不小于被保護(hù)線路全長的（ 15 20）% 。如果按這一條件整定，在正常情況下發(fā)生接地故障時(shí)，其保護(hù)范圍太小，不滿足要求，通?？梢栽O(shè)置兩個(gè)零序I 段保護(hù)，一個(gè)按條件（1）、（ 2）整定的零序I 段（稱靈敏I 段），其主要任務(wù)是對全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地故障起保護(hù)作用，在單相重合閘啟動(dòng)時(shí)，將其閉鎖，另一個(gè)是按條件（3）整定的I 段（稱不靈敏I 段）裝設(shè)的目的是在單相重合閘過程中，又發(fā)生接地故障時(shí)起保護(hù)作用。2零序電流限時(shí)速斷保護(hù)

9、零序電流限時(shí)速斷保護(hù)的動(dòng)作范圍應(yīng)包括線路的全長，啟動(dòng)電流按以下原則整定。（ 1）啟動(dòng)電流應(yīng)與下一線路零序電流速斷保護(hù)配合，即躲過下一線路零序 I 段保護(hù)范圍末端接地短路時(shí)，通過本保護(hù)的最大零序電流。''K rel'''（ 3-52）I ost1K obI ost2相鄰線路有多條出線時(shí)，上式的 I ost 2 應(yīng)選擇其中的最大者。 K rel 為可靠系靈敏， 取 1.1；K ob 為最小分支系數(shù)，其值等于下一線路零序I 段保護(hù)范圍末端接地短路時(shí)，流經(jīng)故障線路與本線路的零序電流之比的最小值。動(dòng)作時(shí)限為0.5 秒。用被保護(hù)線路末端接地短路時(shí)，流過保護(hù)的最小零序

10、電流進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)，靈敏系靈敏K sen 1.3 1.5 。若靈敏度校驗(yàn)不合格，改用下面兩種方法整定。（ 2）與下一段線路零序電流限時(shí)速斷保護(hù)相配合進(jìn)行整定，即，Iost1''K rel''I ost2''（3-53）K ob時(shí)限再抬高一級，取 1 1.2秒。（ 3）保留靈敏度校驗(yàn)不滿足要求，時(shí)限為0.5 秒的零序段。一人定值較大，能在正常運(yùn)行方式或最大運(yùn)行方式下，以較短的延時(shí)切除本線路的接地短路，另一個(gè)則具有較長的延時(shí)，保護(hù)各種運(yùn)行方式下線路末端接地短路時(shí)，具有足夠的靈敏系數(shù)。3、零序過電流保護(hù)零序過電流保護(hù)主要作為本線路零序I 段和零序段的近

11、后備和相鄰線路、器接地短路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。在終端線路上可以作為主保護(hù)使用。啟動(dòng)電流以下面原則進(jìn)行整定。（ 1）躲過相鄰線路出口處三相短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡電流，母線、變壓I ost'''K relI ub max（ 3-54 ）（ 2）啟動(dòng)電流按逐漸配合的原則整定， 即本線路零序過電流保護(hù)的保護(hù)范圍不能超出相鄰線路上零序過電流的保護(hù)范圍。逐級配合的原則是保證電網(wǎng)保護(hù)有選擇性動(dòng)作的重要原則，不遵守這條原則就難免出現(xiàn)保護(hù)越級跳閘。例如：假定圖 3-33 中三段式零序電流保護(hù) A 沒有按上述原則嚴(yán)格地與相鄰線三段式零序電流保護(hù)B 相配合。 盡管保護(hù) B 的第二段對線路B 末端故障有足夠靈敏度，保護(hù) A 的第三段在動(dòng)作時(shí)間上大于保護(hù)B的第二段動(dòng)作時(shí)間， 但是保護(hù) A 第三段在靈敏度上與保護(hù)B的二、三段不配合，其動(dòng)作特性如圖3-33 所示，出現(xiàn)相互交錯(cuò)的情況，如圖中打叉部分。此時(shí)，雖然在線路B 上發(fā)生的金屬性接地故障，仍可以