繼電保護(hù)課件PPT零序電流保護(hù)

1、 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護(hù)3-1 3-1 中性點(diǎn)接地方式及特點(diǎn)中性點(diǎn)接地方式及特點(diǎn) 1、中性點(diǎn)接地方式 2、單相接地故障時(shí)，不同中性點(diǎn)接地方式的特點(diǎn) (1)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng) *無(wú)短路回路，無(wú)Id，只有經(jīng)等效對(duì)地C形成的大容抗回路，故障點(diǎn)只有較小的IC，允許系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行12h，保護(hù)不需跳閘，因此供電可靠性相對(duì)較高。 *故障相對(duì)地電壓降低，但非故障相對(duì)地電壓升高（若為金屬性接地故障，非故障相對(duì)地電壓將由正常時(shí)的相電壓升高為線(xiàn)電壓），因此對(duì)系統(tǒng)中設(shè)備的對(duì)地絕緣要求高。經(jīng)高阻接地經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地不接地非直接接地直接接地3 3 電網(wǎng)接地故障的零序保護(hù)電網(wǎng)接地故障的零序保護(hù)(2)中性

2、點(diǎn)直接接地系統(tǒng) *有短路回路，有很大的Id，不允許系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，保護(hù)必須立即切除故障，供電可靠性相對(duì)較低。 *由于中性點(diǎn)對(duì)地電壓被鉗制為0，則各相對(duì)地電壓不會(huì)超過(guò)相電壓(或超過(guò)不多)，因此系統(tǒng)中設(shè)備的對(duì)地絕緣要求不高。3、不同中性點(diǎn)接地方式的應(yīng)用特點(diǎn)由于110kV以上系統(tǒng)，其設(shè)備費(fèi)用將隨著對(duì)地絕緣要求的提高而大幅增加，因此我國(guó)規(guī)定110kV及以上系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)（其供電可靠性可通過(guò)其他措施來(lái)保證，例如采用雙回線(xiàn)供電、環(huán)網(wǎng)供電等）； 110kV以下系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（不接地系統(tǒng)） 。當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，若故障點(diǎn)對(duì)地電容電流IC大到一定程度，要求采取措施降低

3、IC，則可在中性點(diǎn)增設(shè)消弧線(xiàn)（或高阻）來(lái)降低IC 。 線(xiàn)路中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)（大接地電流系統(tǒng)）： 變壓器中性點(diǎn)直接接大地。110kV110kV及以上電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地及以上電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地66kV66kV及以下電網(wǎng)及以下電網(wǎng) 中性點(diǎn)不接地或不直接接地中性點(diǎn)不接地或不直接接地對(duì)于中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)，利用接地短路時(shí)出現(xiàn)很大零序?qū)τ谥行渣c(diǎn)直接接地電網(wǎng)，利用接地短路時(shí)出現(xiàn)很大零序電流的特點(diǎn)，構(gòu)成：電流的特點(diǎn)，構(gòu)成： （1 1）零序電流保護(hù)）零序電流保護(hù) （2 2）零序方向電流保護(hù)）零序方向電流保護(hù) 正方向規(guī)定：零序電壓：零序電壓：線(xiàn)路大地線(xiàn)路大地 ；零序電流：零序電流：母線(xiàn)線(xiàn)路母線(xiàn)線(xiàn)路一、接地短路時(shí)

4、零序分量的特點(diǎn)一、接地短路時(shí)零序分量的特點(diǎn)（1）（1 1）零序電壓零序電壓 故障點(diǎn)最高，中性點(diǎn)最低故障點(diǎn)最高，中性點(diǎn)最低（2 2）零序電流零序電流 由故障零序附加電源由故障零序附加電源Ud0 產(chǎn)生產(chǎn)生; ; 從故障點(diǎn)流向接地的從故障點(diǎn)流向接地的 變壓器中性點(diǎn)。變壓器中性點(diǎn)。（3 3）零序功率零序功率 方向：線(xiàn)路方向：線(xiàn)路母線(xiàn)。母線(xiàn)。（4 4）零序阻抗角零序阻抗角 取決于取決于ZB0 ：（5 5）運(yùn)行方式變化運(yùn)行方式變化 線(xiàn)路、中性點(diǎn)不變，零序網(wǎng)不變；線(xiàn)路、中性點(diǎn)不變，零序網(wǎng)不變； 正負(fù)序阻抗變化間接影響零序正負(fù)序阻抗變化間接影響零序（Ud1、 Ud2、Ud0 ）0 . 100)(BAZIU電壓

5、互感器的二次側(cè)開(kāi)口三角輸出零序電壓電壓互感器的二次側(cè)開(kāi)口三角輸出零序電壓 。二、零序電壓、零序電流的獲取二、零序電壓、零序電流的獲取 1. 零序電壓的獲取零序電壓的獲取 （1） 零序電壓過(guò)濾器零序電壓過(guò)濾器cbaUUUU03（2） 加法器加法器（3） 微機(jī)保護(hù)內(nèi)直接利用程序微機(jī)保護(hù)內(nèi)直接利用程序（4） 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電壓互感器或消弧線(xiàn)圈二次側(cè)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電壓互感器或消弧線(xiàn)圈二次側(cè)加法器U aU bU c3U 0mnABCTV03U2 2零序電流的獲取零序電流的獲?。? 1）零序電流過(guò)濾器零序電流過(guò)濾器 接于相間保護(hù)電流互感器的中性線(xiàn)上。接于相間保護(hù)電流互感器的中性線(xiàn)上。 不平衡電流：不平衡電流：

6、 原因：鐵心磁化曲線(xiàn)不一致以及制造過(guò)程中的差別。原因：鐵心磁化曲線(xiàn)不一致以及制造過(guò)程中的差別。 相間短路時(shí)不平衡電流達(dá)到最大值相間短路時(shí)不平衡電流達(dá)到最大值Ibp.max。 接地短路時(shí)接地短路時(shí)3I0 相對(duì)很大。相對(duì)很大。03IIIIIcbaJI0 （2）零序電流互感器（電纜線(xiàn)路）零序電流互感器（電纜線(xiàn)路） 一次電流：一次電流： 優(yōu)點(diǎn)：無(wú)不平衡電流，接線(xiàn)簡(jiǎn)單優(yōu)點(diǎn)：無(wú)不平衡電流，接線(xiàn)簡(jiǎn)單)(/ )()()(LCLBLAllLCCLBBLAAcbabpIIInnIIIIIIIIII1LI1I2ICBAIIII03三、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的接地保護(hù)三、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的接地保護(hù) 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)

7、生接地故障時(shí)產(chǎn)生很大的零序電流，反應(yīng)零序電流增大的保護(hù)成為零序保護(hù)。零序電流保護(hù)可裝設(shè)在上圖中的斷路器1和2處。 由于零序電流保護(hù)對(duì)單相接地故障具有較高的靈敏度。零序電流保護(hù)是高壓線(xiàn)路保護(hù)中必配備的保護(hù)之一。 高壓線(xiàn)路保護(hù)（110kV及以上）配備的保護(hù)有： （1）零序（電流）保護(hù)；（2）距離保護(hù)；（3）高頻保護(hù)三段式零序電流保護(hù)三段式零序電流保護(hù)（1）零序電流速斷保護(hù)（零序段）（2）零序電流限時(shí)速斷保護(hù)（零序段）（3）零序過(guò)電流保護(hù)（零序段） 零序電流保護(hù)的起動(dòng)電流整定類(lèi)似反映線(xiàn)電流的電流保護(hù)。 必須基于故障零序電流的計(jì)算，根據(jù)不同地點(diǎn)接地故障時(shí)零序電流大小的不同來(lái)整定。1 1零序電流速斷保護(hù)

8、（零序零序電流速斷保護(hù)（零序段）段） 整定原則：整定原則： （1 1）起動(dòng)電流整定值起動(dòng)電流整定值 躲開(kāi)（大于）本線(xiàn)路末端發(fā)生單相或兩相接地故障可能出現(xiàn)躲開(kāi)（大于）本線(xiàn)路末端發(fā)生單相或兩相接地故障可能出現(xiàn)的最大零序電流的最大零序電流 3 I0 . m a x 。 是零序段可靠系數(shù)，一般取1.21.3。 （2 2） 動(dòng)作時(shí)限，一般為： 所以，零序段的保護(hù)范圍仍為本線(xiàn)路首端一部分。 max. 03IKIkdz00 tkK 零序零序段整定起動(dòng)電流時(shí)需考慮的特殊情況段整定起動(dòng)電流時(shí)需考慮的特殊情況（3）躲開(kāi)斷路器三相觸頭不同期合閘的最大零序電流躲開(kāi)斷路器三相觸頭不同期合閘的最大零序電流3 I0. b

9、tbtkdzIKI. 03其中， 是大于1的可靠系數(shù)。kK如果有：max. 0. 033IKIKkbtk 則整定定值取為最大者，即btkdzIKI. 03 按以上原則（即條件按以上原則（即條件3 3）所得定值一般較大，會(huì)使保護(hù)范圍）所得定值一般較大，會(huì)使保護(hù)范圍縮小，靈敏度降低。此時(shí)可考慮使零序縮小，靈敏度降低。此時(shí)可考慮使零序段帶一小的延時(shí)段帶一小的延時(shí)（0.1s0.1s）躲開(kāi)不同時(shí)合閘時(shí)間，這時(shí)可不考慮按這一條件來(lái)整）躲開(kāi)不同時(shí)合閘時(shí)間，這時(shí)可不考慮按這一條件來(lái)整定，只按照條件定，只按照條件1 1進(jìn)行整定。進(jìn)行整定。 （4 4）采用單相自動(dòng)重合閘（例如采用單相自動(dòng)重合閘（例如220kV22

10、0kV及以上線(xiàn)路）時(shí)，還應(yīng)及以上線(xiàn)路）時(shí)，還應(yīng)躲過(guò)非全相運(yùn)行期間系統(tǒng)躲過(guò)非全相運(yùn)行期間系統(tǒng) ，發(fā)生振蕩所出現(xiàn)的最大零序電流，發(fā)生振蕩所出現(xiàn)的最大零序電流 3 I0. f q。 零序零序段整定起動(dòng)電流時(shí)需考慮的特殊情況段整定起動(dòng)電流時(shí)需考慮的特殊情況dzIdzfqII. 03 則設(shè)立兩個(gè)零序則設(shè)立兩個(gè)零序段，分別為：段，分別為：， 是按上述是按上述2 2個(gè)條件整定的起動(dòng)電流個(gè)條件整定的起動(dòng)電流靈敏靈敏段：段： （動(dòng)作值小，靈敏度高）按按（1 1）（）（3 3）條條件整定件整定, ,非全相運(yùn)行時(shí)退出非全相運(yùn)行時(shí)退出不靈敏不靈敏段：段： （動(dòng)作值大，靈敏度低）按按（4 4）整定整定, ,非全相運(yùn)行時(shí)

11、不退出非全相運(yùn)行時(shí)不退出如果 系統(tǒng)全相運(yùn)行時(shí)： 靈敏I段起作用 （單相故障時(shí)保護(hù)首次動(dòng)作由靈敏I段切除）。 系統(tǒng)非全相運(yùn)行時(shí)（保護(hù)已首次動(dòng)作跳開(kāi)故障相QF）： 靈敏I段退出（即被閉鎖），不靈敏I段起作用 （若ZCH重合于永久故障上，保護(hù)由不靈敏I段再次切除；若不靈敏I段動(dòng)不了，則只能由帶延時(shí)的II段或后備保護(hù)切除）2、保護(hù)范圍： 零序電流I段也不能保護(hù)本線(xiàn)路全長(zhǎng)， 但保護(hù)范圍比相間短路電流I段大3、動(dòng)作時(shí)限：tI0s二、零序電流限時(shí)速斷保護(hù)（零序電流II段）1、整定原則：與下條線(xiàn)路的零序電流I段配合。 動(dòng)作電流整定：躲開(kāi)下條線(xiàn)路零序電流I段保護(hù)范圍末端接地短路時(shí)（即流過(guò)下條線(xiàn)路的零序電流剛好為

12、其零序電流I段整定值時(shí)）流過(guò)本保護(hù)的最大零序電流。IIIdz.1KkII3Id0.AB.maxKkIIIIdz.2 /Kfz.min KkII：取1.11.2； 分支系數(shù)Kfz3Id0.BC/3Id0.AB，Kfz.min：Kfz可能的最小值。動(dòng)作時(shí)限：tII1tI2+tt0.5s 2、校驗(yàn)靈敏度： 要求：Klm1.5 （3Id0.bm.min：本線(xiàn)路末端接地短路時(shí)所出現(xiàn)的最小零序電流） 若Klm不滿(mǎn)足要求，采用以下方式解決： (1)本線(xiàn)路零序電流II段與下條線(xiàn)路的零序電流II段相配合： IIIdz.1KkIIIIIdz.2 /Kfz.min ； tII1tII2+t2t1.0s(2)保留0.

13、5s的零序II段，并增加按(1)整定的零序電流II段(3)改用接地距離保護(hù) 當(dāng)被整定保護(hù)與被配合保護(hù)間有接地變壓器時(shí)，考慮當(dāng)被整定保護(hù)與被配合保護(hù)間有接地變壓器時(shí)，考慮K 0 f z。200102020010. 01BABBBBABBfzXXXXXXXK三、零序過(guò)電流保護(hù)（零序電流III段）1、整定原則：躲開(kāi)下條線(xiàn)路出口處相間短路時(shí)所測(cè)的最大不平衡電流： IIIIdzKkIII3I0.bp.max 實(shí)際整定：應(yīng)考慮滿(mǎn)足各級(jí)線(xiàn)路靈敏系數(shù)按逐級(jí)配合的原則，即本保護(hù)零序電流III段的保護(hù)范圍不超出下條線(xiàn)路零序電流III段的保護(hù)范圍，即本線(xiàn)路零序電流III段與下條線(xiàn)路的零序電流III段配合： IIII

14、dz.1KkIIIIIIIdz.2/Kfz.min （KkIII1.11.2） 動(dòng)作時(shí)限按“階梯原則”配合. （保證各級(jí)線(xiàn)路保護(hù)的動(dòng)作選擇性） 由于零序電流不會(huì)穿越Y(jié)/接線(xiàn)的變壓器T，因此安裝在受端T上的零序電流III段保護(hù)可以瞬動(dòng)，即零序電流III段是以受端T為時(shí)限配合起點(diǎn)（相間短路電流III段是以整個(gè)電網(wǎng)終端負(fù)荷支路為時(shí)限配合起點(diǎn)）。 零序網(wǎng)范圍 正序網(wǎng)范圍 零序電流III段動(dòng)作時(shí)限 相間短路電流III段動(dòng)作時(shí)限2、校驗(yàn)靈敏度： 近后備： 要求：Klm 1.5 遠(yuǎn)后備： 要求：Klm 1.2 3Id0.bm.min：本線(xiàn)路末端接地短路時(shí)，流過(guò)本保護(hù)的最小零序電流。 3Id0.xm.min：

15、下條線(xiàn)路末端接地短路時(shí)，流過(guò)本保護(hù)的最小零序電流。3、對(duì)于220kV及以上的高壓線(xiàn)路，當(dāng)對(duì)后備保護(hù)的動(dòng)作速度要求較高時(shí)，本線(xiàn)路零序電流III段可采用與下條線(xiàn)路的零序電流II段配合（在靈敏度滿(mǎn)足要求的前提下）： IIIIdz.1KkIIIIIIdz.2/Kfz.min ；tIII1tII2+t2t1.0s 同時(shí)可增設(shè)與下條線(xiàn)路零序電流III段配合的零序電流IV段： IIVdz.1KkIVIIIIdz.2/Kfz.min ；tIV1tIII2+t 四、方向性零序電流保護(hù)四、方向性零序電流保護(hù)分析：分析： d1短路，保護(hù)短路，保護(hù)3可能誤動(dòng)；可能誤動(dòng)； d2短路，保護(hù)短路，保護(hù)2可能誤動(dòng)。可能誤動(dòng)。

16、措施：系統(tǒng)中有多個(gè)變壓器中性點(diǎn)接地。措施：系統(tǒng)中有多個(gè)變壓器中性點(diǎn)接地。 在可能誤動(dòng)的元件上裝功率方向元件在可能誤動(dòng)的元件上裝功率方向元件GJ0。 正方向：正方向：線(xiàn)路母線(xiàn)；線(xiàn)路母線(xiàn)； 反方向：反方向：母線(xiàn)線(xiàn)路。母線(xiàn)線(xiàn)路。 保護(hù)正方向接地短路時(shí)： 超前 ：(180-d0) 則GJ0的最靈敏角應(yīng)為：lm=(180-d0) 例如d0=70，則lm取為110 保護(hù)越靠近接地短路點(diǎn)，3U0越大， 則零序電流保護(hù)的零序電流保護(hù)的GJGJ0 0不存在死區(qū)。不存在死區(qū)。GJ0靈敏性校驗(yàn)：靈敏性校驗(yàn)：（1 1）出口短路時(shí)出口短路時(shí) GJ0無(wú)電壓死區(qū)無(wú)電壓死區(qū)（2 2）遠(yuǎn)處故障時(shí)，可能不動(dòng)，須校驗(yàn)靈敏性。遠(yuǎn)處故

17、障時(shí)，可能不動(dòng)，須校驗(yàn)靈敏性。5 . 1mindzlmSSK若保護(hù)越遠(yuǎn)離接地短路點(diǎn)，3U0、3I0， 則對(duì)于長(zhǎng)線(xiàn)路，零序電流保護(hù)的GJ0需校驗(yàn)Klm： 近后備：Klm 要求：Klm 2 遠(yuǎn)后備：Klm 要求：Klm 1.5 （Sdz.0：GJ0的啟動(dòng)功率） 三段式零序電流保護(hù)原理接線(xiàn)：三段式零序電流保護(hù)原理接線(xiàn)：五、零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)和應(yīng)用五、零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)和應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1零序過(guò)電流保護(hù)整定值小；靈敏度高，動(dòng)作速度快零序過(guò)電流保護(hù)整定值?。混`敏度高，動(dòng)作速度快 相間短路：按負(fù)荷電流整定，一般為57A； 零序電流保護(hù)：按躲開(kāi)不平衡電流整定一般為23A。 故障相電流 線(xiàn)路內(nèi)部接地故障時(shí)，一

18、側(cè)零序I段動(dòng)后，另一側(cè)零序電流增加， 零序 I 段相繼動(dòng)作。 2受運(yùn)行方式變化的影響小受運(yùn)行方式變化的影響小 X023.5X1，因此零序電流變化曲線(xiàn)較陡，保護(hù)范圍大且較穩(wěn)定， 易滿(mǎn)足靈敏系數(shù)的要求。 3不受系統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)性振蕩和三相過(guò)負(fù)荷影響不受系統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)性振蕩和三相過(guò)負(fù)荷影響4單相接地故障發(fā)生的概率多單相接地故障發(fā)生的概率多 相間電流保護(hù)三相星形接線(xiàn)也可保護(hù)單相接地相間電流保護(hù)三相星形接線(xiàn)也可保護(hù)單相接地，但，但零序電流保護(hù)有其優(yōu)點(diǎn)。零序電流保護(hù)有其優(yōu)點(diǎn)。 03I03I缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1. 1. 受線(xiàn)路長(zhǎng)度變化的影響。受線(xiàn)路長(zhǎng)度變化的影響。2. 2. 受單相重合閘的影響大。受單相重合閘的影響大。3.

19、 3. 對(duì)自耦合變壓器聯(lián)系的兩個(gè)不同等級(jí)的電壓網(wǎng)絡(luò)對(duì)自耦合變壓器聯(lián)系的兩個(gè)不同等級(jí)的電壓網(wǎng)絡(luò), ,整定計(jì)算整定計(jì)算 復(fù)雜化。復(fù)雜化。4-3 4-3 中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的零序電壓、中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的零序電壓、電流及方向保護(hù)電流及方向保護(hù)一、中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn) 以線(xiàn)路II上A相金屬性接地故障為例(忽略線(xiàn)路上阻抗壓降) 1、零序電壓： ACCDABBDADEEUEEUU 0AACABCDBDADCBAEEEEEUUUUEEE3300則：又：2、零序電流： 各元件對(duì)地電容電流：各元件出口處所 測(cè)零序電流：* 非故障元件： * 故障元件：（C：系統(tǒng)所有

20、元件對(duì)地電容的總和） 003)(3UCjUUUCjIIIIICDBDADICIBIAII0033UCjIIIII0033UCjITT000333UCjIIIII000333UCjIITTT000003)(3)()33(3UCCjUCCjIIIIITITIII3、結(jié)論：(1)系統(tǒng)單相接地時(shí)(A相),全系統(tǒng)都出現(xiàn)零序電壓 (2)流過(guò)非故障元件的零序電流等于其本身對(duì)地電容電流。 方向：母線(xiàn) 元件（ ：90） (3)流過(guò)故障元件的零序電流等于全系統(tǒng)所有非故障元件對(duì)地電容電流的總和。 方向：元件 母線(xiàn)（ ：90）二、中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù) 1、絕緣監(jiān)視裝置 (1)系統(tǒng)正常及相間短路時(shí)： UJU

21、bp Udz.J 裝置延時(shí)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。 * 此裝置可確定故障相別， （UA0，UBUC EX ）* 但無(wú)法確定故障線(xiàn)路，無(wú)選擇性。 需由運(yùn)行人員手動(dòng)依次短時(shí)拉開(kāi)各線(xiàn)路Q(chēng)F加以判斷（或按接地檢查按鈕，短時(shí)跳開(kāi)QF，再由重合閘重合），若接地信號(hào)短時(shí)消失，則接地故障點(diǎn)位于本線(xiàn)路上。（適用于要求不高，且出線(xiàn)少的變電所） 32、零序電流保護(hù)（有選擇性保護(hù)） 系統(tǒng)正常及相間短路時(shí)：3I00 其他線(xiàn)路單相接地時(shí)：3I0Cb3EX (小) 本線(xiàn)路單相接地時(shí)：3I0(CCb)3EX (大) 保護(hù)整定動(dòng)作電流：IdzKKCb3EX 靈敏系數(shù)： (出線(xiàn)越少CKlm)3、零序功率方向保護(hù)（有選擇性保護(hù)） 系統(tǒng)正常及相間短路：3U00 3I00 GJ0不動(dòng) 單相接地時(shí)的非故障元件： ：90GJ0不動(dòng) 單相接地時(shí)的故障元件： ：90 GJ0動(dòng)作 保護(hù)中只有方向元件GJ0