零序電流保護(hù)

1、電網(wǎng)接地故障的電流電網(wǎng)接地故障的電流/ /電壓保護(hù)電壓保護(hù)主要內(nèi)容 一、零序分量的特點(diǎn)一、零序分量的特點(diǎn) 二、二、零序電壓、電流濾過(guò)器零序電壓、電流濾過(guò)器 三、多段式零序電流保護(hù)三、多段式零序電流保護(hù) 四、四、方向性零序電流保護(hù)方向性零序電流保護(hù) 五、對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)五、對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)變壓器中性點(diǎn)接地方式變壓器中性點(diǎn)接地方式 大電流接地系統(tǒng)大電流接地系統(tǒng) 小電流接地系統(tǒng)小電流接地系統(tǒng)35kV及以下電網(wǎng)：中性點(diǎn)不接地或不直接接地小接地電流系統(tǒng)110kV及以上電網(wǎng)：中性點(diǎn)直接接地大接地電流系統(tǒng)5410XX零序阻抗?jié)M足： 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障幾率達(dá)8090%，零序保護(hù)有較好效果

2、。我國(guó)：310XX有些國(guó)家：0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 一、零序分量的特點(diǎn)一、零序分量的特點(diǎn)零序網(wǎng)絡(luò)：與線路、接地變壓器的數(shù)目和位置相關(guān)，和發(fā)電機(jī)沒(méi)有關(guān)系。 0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 零序電壓：故障點(diǎn)零序電壓最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電零序電壓：故障點(diǎn)零序電壓最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電 壓越低，變壓器中性點(diǎn)接地處為零。壓越低，變壓器中性點(diǎn)接地處為零。0kU0AU0BU一、零序分量的特點(diǎn)一、零序分量的特點(diǎn)一、零序分量的特點(diǎn)一、零序分量的特點(diǎn)2. 2. 零序電流零序電流 分布：分布：與變壓器中性點(diǎn)接地的多少和位置有關(guān)；與變壓器中性點(diǎn)接地的多少和位

3、置有關(guān)； 大小：大?。号c線路及中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗有關(guān)。與線路及中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗有關(guān)。0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 一、零序分量的特點(diǎn)一、零序分量的特點(diǎn)3. 3. 零序功率零序功率 分布：短路點(diǎn)零序功率最大；分布：短路點(diǎn)零序功率最大； 方向：對(duì)于發(fā)生故障的線路，兩端的零序功率方向?yàn)榉较颍簩?duì)于發(fā)生故障的線路，兩端的零序功率方向?yàn)?線路線路母線母線。0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 一、零序分量的特點(diǎn)一、零序分量的特點(diǎn)4.4.零序電壓與電流的相位關(guān)系零序電壓與電流的相位關(guān)系0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 正方向故障：

4、0AU0I900I900k0 . 1T00AXIU夾角取決于保護(hù)背后系統(tǒng)的零序阻抗，與被保護(hù)線路、故障位置、過(guò)渡電阻無(wú)關(guān)一、零序分量的特點(diǎn)一、零序分量的特點(diǎn)4.4.零序電壓與電流的相位關(guān)系零序電壓與電流的相位關(guān)系反方向故障：)(0 . 2T000AXXIUk12ABT1T2kk0U0kX01T .X02T .XAB0I0AU0AU0I900k 夾角取決于保護(hù)面對(duì)系統(tǒng)的零序阻抗。1.零序電壓濾過(guò)器(a)(a)用三個(gè)單相式電壓互感器0cbamn3UUUUU二、 零序電壓、電流濾過(guò)器CBA03UUUUaUbUcUABC1.零序電壓濾過(guò)器0cbamn3UUUUU二、 零序電壓、電流濾過(guò)器(b)(b)用

5、三相五柱式電壓互感器1.零序電壓濾過(guò)器二、 零序電壓、電流濾過(guò)器(c)(c)接于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的單相電壓互感器(d)(d)內(nèi)部合成零序電壓加法器03UaUbUcUmn0UUUn1.零序電流濾過(guò)器二、 零序電壓、電流濾過(guò)器AIaIAIBIbIBICIcIAIrI)()()(1CCBBAATAcbarIIIIIInIIII)(1CBATAIIInunbI1.零序電流濾過(guò)器二、 零序電壓、電流濾過(guò)器優(yōu)點(diǎn)： 沒(méi)有不平衡電流 接線簡(jiǎn)單三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)零序電流段保護(hù)零序電流IIII段保護(hù)零序電流IIIIII段保護(hù)（一）零序電流（一）零序電流I I段保護(hù)段保護(hù)0I3l（1 1）躲過(guò)

6、本線路末端接地短路時(shí)的最大三倍零序電流）躲過(guò)本線路末端接地短路時(shí)的最大三倍零序電流0.maxIrelI0set3IKImax0I3)3 . 12 . 1K(IrelI0setI三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)0.max3Imax03I的計(jì)算：的計(jì)算： 故障點(diǎn)：本線路末端故障點(diǎn)：本線路末端 故障類(lèi)型：故障類(lèi)型： （假設(shè)（假設(shè) ） 21XX01) 1 (0233ZZEI0102202021)0 , 2(02333ZZEZZZZZZZZEI當(dāng)當(dāng))0 , 2(0) 1 (01033IIXX當(dāng)當(dāng))0 , 2(0) 1 (01033IIXX運(yùn)行方式運(yùn)行方式 本側(cè)與對(duì)側(cè)的電源應(yīng)是最大運(yùn)行方式；背

7、后的零序阻抗本側(cè)與對(duì)側(cè)的電源應(yīng)是最大運(yùn)行方式；背后的零序阻抗小，對(duì)側(cè)的零序阻抗大。小，對(duì)側(cè)的零序阻抗大。（2 2）躲斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘而出現(xiàn)的最大零序電流）躲斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘而出現(xiàn)的最大零序電流0.unbIrelI0set3IKI0.unb3I的計(jì)算：的計(jì)算： 兩相先合：兩相先合：01NM02202021NM0.unb2333ZZEEZZZZZZZZEEI一相先合：一相先合：01NM0.unb233ZZEEI取兩者較大者取兩者較大者 三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)（一）零序電流（一）零序電流I I段保護(hù)段保護(hù)0.unb3I（2 2）躲斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘而出現(xiàn)的

8、最大零序電流）躲斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘而出現(xiàn)的最大零序電流三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)（一）零序電流（一）零序電流I I段保護(hù)段保護(hù)0.unb3I 整定值應(yīng)選?。ㄕㄖ祽?yīng)選?。? 1）和（）和（2 2）中較大者。原則（）中較大者。原則（2 2）所得定）所得定值一般較大，保護(hù)范圍縮小，靈敏度降低。值一般較大，保護(hù)范圍縮小，靈敏度降低。 在手動(dòng)合閘以及三相自動(dòng)重合閘時(shí)，使零序在手動(dòng)合閘以及三相自動(dòng)重合閘時(shí)，使零序I I段帶有段帶有一個(gè)小的延時(shí)（約一個(gè)小的延時(shí)（約0.1s0.1s），這樣就無(wú)需考慮此條件。），這樣就無(wú)需考慮此條件。（1 1）躲過(guò)本線路末端接地短路時(shí)的最大三倍零序電流

9、）躲過(guò)本線路末端接地短路時(shí)的最大三倍零序電流0.max3I（3 3）當(dāng)線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)）當(dāng)線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)F 按原則（按原則（1 1）整定，往往不能躲開(kāi)非全相運(yùn)行狀態(tài)下又）整定，往往不能躲開(kāi)非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流F 按能躲開(kāi)非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的按能躲開(kāi)非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流整定，保護(hù)范圍縮小最大零序電流整定，保護(hù)范圍縮小矛盾！三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)（一）零序電流（一）零序電流I I段保護(hù)段保護(hù)設(shè)置兩個(gè)零序設(shè)置兩個(gè)零序I I段保護(hù)段保護(hù)F 不

10、靈敏不靈敏I I段：按條件（段：按條件（3 3）整定）整定F 靈敏靈敏I I段：按條件（段：按條件（1 1）或（）或（2 2）整定）整定解決辦法：全相運(yùn)行時(shí)發(fā)揮作用，非全相時(shí)退出。全相運(yùn)行時(shí)發(fā)揮作用，非全相時(shí)退出。非全相運(yùn)行時(shí)發(fā)揮作用。非全相運(yùn)行時(shí)發(fā)揮作用。三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)（3 3）當(dāng)線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)）當(dāng)線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)0.bIset1IIrelIIset2/KIKI與相鄰線路零序電流I I段配合 tttI01II02k0.ABIk0.BCIk0.BCIk0.ABIIIset2I03IlIset1I（二）零序電流（二）零序電流IIII段保護(hù)段保護(hù)

11、三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)靈敏性校驗(yàn)：IIset2min0sen3IIK要求 Ksen1.5 改與相鄰線段配合 用兩個(gè)靈敏度不同的IIII段 改用接地距離保護(hù)若不滿足要求按本線路末端發(fā)生接地故障時(shí)最小零序電流校驗(yàn)三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)（二）零序電流（二）零序電流IIII段保護(hù)段保護(hù) 躲下級(jí)線路出口三相短路時(shí)流過(guò)保護(hù)裝置的最大不平衡電流三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)（二）零序電流（二）零序電流IIIIII段保護(hù)段保護(hù)unb.maxIIIrelIIIsetIKIk.maxerstnpunb.maxIKKKI式中0.bminIIIset1IIIr

12、elIIIset2/KIKI與下級(jí)線路零序IIIIII段保護(hù)在靈敏度上配合unb.maxI三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)（二）零序電流（二）零序電流IIIIII段保護(hù)段保護(hù)靈敏性校驗(yàn)：靈敏性校驗(yàn)：min03I5 . 1I3IKIII01set0B.minsen1. 1. 近后備近后備: :按被保護(hù)線路末端短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最小三倍零序電流校驗(yàn)按被保護(hù)線路末端短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最小三倍零序電流校驗(yàn)2. 2. 遠(yuǎn)后備遠(yuǎn)后備：按相鄰線路末端短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最小三倍零序電流校驗(yàn)：按相鄰線路末端短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最小三倍零序電流校驗(yàn)2 . 1I3IKIII01set0C.minsen動(dòng)作

13、時(shí)間：按階梯時(shí)限原則來(lái)選擇動(dòng)作時(shí)間：按階梯時(shí)限原則來(lái)選擇tl1t2t3t4t5t03t04t05t零序過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限特性零序過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限特性 在同一線路上的零序過(guò)電流保護(hù)與相間短路的過(guò)電流保護(hù)在同一線路上的零序過(guò)電流保護(hù)與相間短路的過(guò)電流保護(hù)相比，將具有較小的時(shí)限，這是零序過(guò)電流保護(hù)的一大優(yōu)點(diǎn)。相比，將具有較小的時(shí)限，這是零序過(guò)電流保護(hù)的一大優(yōu)點(diǎn)。三、三段式零序電流保護(hù)三、三段式零序電流保護(hù)四、方向性零序電流保護(hù)四、方向性零序電流保護(hù)0.k1I0.k1I 0.k2I0.k2I 零序電流保護(hù) + 零序功率方向繼電器 = 方向性零序電流保護(hù)k1點(diǎn)短路時(shí)k2點(diǎn)短路時(shí)四、方向性零序電流保護(hù)四、方

14、向性零序電流保護(hù)0I30U30rU3U0rI3I110sen靜態(tài)功率方向繼電器靜態(tài)功率方向繼電器LHYH0r0rU3U,I3I 四、方向性零序電流保護(hù)四、方向性零序電流保護(hù)1. 1. 零序功率方向繼電器的接線：零序功率方向繼電器的接線：1. 1. 零序功率方向繼電器的接線：零序功率方向繼電器的接線：0I30U3 0rU3U03U0rI3I11070sen0r0rU3U,I3I 整流型和晶體管型零序功率方向繼電器整流型和晶體管型零序功率方向繼電器LHYH四、方向性零序電流保護(hù)四、方向性零序電流保護(hù)1.零序過(guò)電流保護(hù)的靈敏度高2.受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響要小3.不受系統(tǒng)振蕩和過(guò)負(fù)荷的影響4.方向性零序

15、電流保護(hù)沒(méi)有電壓死區(qū)5.簡(jiǎn)單、可靠?jī)?yōu)點(diǎn)：五、五、對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)1.對(duì)短線路或運(yùn)行方式變化很大時(shí)，保護(hù)往往不能滿足要求2.單相重合閘的過(guò)程中可能誤動(dòng)3.當(dāng)采用自耦變壓器聯(lián)系兩個(gè)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)時(shí)，將使保護(hù)的整定配合復(fù)雜化，且將增大第IIIIII段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間缺點(diǎn)：五、五、對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)2.4 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)(小接地電流系統(tǒng))中性點(diǎn)不接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地在小接地電流系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí)，一般都允許再繼續(xù)運(yùn)行12個(gè)小時(shí)F 要求保護(hù)能選出接地線路并及時(shí)發(fā)出信號(hào)F 對(duì)人身和設(shè)備的安全有危

16、險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于跳閘1、對(duì)保護(hù)的要求2.4 2.4 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)線路線路I線路線路IIC0IC0IIC0GGBGICGIABC 2、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)2.4 2.4 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)結(jié)論：結(jié)論：3. 3. 在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對(duì)在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之總和，方向?yàn)閺木€路流向母線。地電容電流之總和，方向?yàn)閺木€路流向母線。1. 1. 發(fā)生單相接地時(shí)，全系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)零序電壓；發(fā)生單相接地時(shí)，全系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)零序電壓；2. 2. 在非故障線路上

17、有零序電流，其數(shù)值等于該線路在非故障線路上有零序電流，其數(shù)值等于該線路本身的電容電流，方向?yàn)閺哪妇€流向線路。本身的電容電流，方向?yàn)閺哪妇€流向線路。2.4 2.4 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)3 3、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障的特點(diǎn)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障的特點(diǎn)CLkIII 2.4 2.4 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù) 在中性點(diǎn)接入消弧線圈以后，單相接地時(shí)，通過(guò)接地點(diǎn)的在中性點(diǎn)接入消弧線圈以后，單相接地時(shí)，通過(guò)接地點(diǎn)的總電流為電感電流與全系統(tǒng)總電容電流的向量和。即總電流為電感電流與

18、全系統(tǒng)總電容電流的向量和。即 CLIII 由于由于 和和 的相位相差的相位相差180180，因此，因此 將因消弧線圈的將因消弧線圈的補(bǔ)償而減小。根據(jù)對(duì)電容電流補(bǔ)償程度的不同，可以分為補(bǔ)償而減小。根據(jù)對(duì)電容電流補(bǔ)償程度的不同，可以分為完全完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償三種補(bǔ)償方式。三種補(bǔ)償方式。CILII過(guò)補(bǔ)償方式?jīng)]有發(fā)生過(guò)電壓的危險(xiǎn)性。因而得到廣泛的應(yīng)用。過(guò)補(bǔ)償方式?jīng)]有發(fā)生過(guò)電壓的危險(xiǎn)性。因而得到廣泛的應(yīng)用。 2.4 2.4 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)3 3、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障的特點(diǎn)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相

19、接地故障的特點(diǎn)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)（1 1）零序電壓保護(hù)（絕緣監(jiān)視裝置）零序電壓保護(hù)（絕緣監(jiān)視裝置） 絕緣監(jiān)視裝置是利用單相接地時(shí)出現(xiàn)的零序電壓，帶延絕緣監(jiān)視裝置是利用單相接地時(shí)出現(xiàn)的零序電壓，帶延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。 0U0U3ln該保護(hù)只能監(jiān)測(cè)出接地故障，該保護(hù)只能監(jiān)測(cè)出接地故障，但不能判別出是哪條線路的接但不能判別出是哪條線路的接地。為了找出故障線路，還需地。為了找出故障線路，還需要由運(yùn)行人員依次短時(shí)斷開(kāi)各要由運(yùn)行人員依次短時(shí)斷開(kāi)各條線路，再以自動(dòng)重合閘糾正。條線路，再以自動(dòng)重合閘糾正。當(dāng)斷開(kāi)某條線路時(shí)，零序電壓當(dāng)斷開(kāi)某條線路時(shí)，零序電壓信號(hào)消失，即說(shuō)明該線路單相信號(hào)消失，即說(shuō)明該線路單相接地。接地。（2 2）零序電流保護(hù)）零序電流保護(hù) 零序電流保護(hù)是利用故障線路的零序電流比非故障線路零序電流保護(hù)是利用故障線路的零序電流比非故障線路零序電流大的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇性的保護(hù)。零序電流大的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇性的保護(hù)。 0I為了保證動(dòng)作的選擇性，為了保證動(dòng)作的選擇性，零序電流保護(hù)