中性點直接接地系統(tǒng)中接地短路的 零序電流及方向保護

1、,《繼電保護》教案,2.3 中性點直接接地系統(tǒng)中接地短路的 零序電流及方向保護,電力系統(tǒng)中性點工作方式：中性點直接接地、中性點不接地和中性點經(jīng)消弧線圈接地。,大電流接地系統(tǒng)：中性點直接接地的系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地時，使故障相產(chǎn)生很大的短路電流。----110kV及以上電網(wǎng)。,小電流接地系統(tǒng)：在中性點非直接接地的系統(tǒng)中，在發(fā)生單相接地時，因構(gòu)不成短路回路，在故障點流過比負荷電流小得多的電流。---- 3～35kV及以下電網(wǎng)

2、。,一、電力系統(tǒng)中性點工作方式和應(yīng)用場合,單相接地故障的特征： 將出現(xiàn)很大的零序電壓和零序電流。,利用對稱分量法，可以分解出零序、負序、正序分量。正序、負序和零序是為了分析系統(tǒng)電壓、電流出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象時，把三相不對稱的分量分解成對稱分量（正序、負序）及同相的零序分量。三相對稱時，負序和零序分量為零。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，三相不對稱。,正方向規(guī)定：零序電流方向：母線流向故障點為正零序電壓方向：線路高于大地的電壓為正。,零序分量參數(shù)的

3、特點：,一、接地短路時零序電壓、電流和功率的分布,運行方式的變化，間接影響零序分量的大小。,故障點零序電壓最高，距離故障點越遠零序電壓越低。變壓器中性點接地處電壓為零。,1、零序電壓,2、零序電流 1）零序電流由故障點零序電壓產(chǎn)生，由故障點經(jīng)線路流向大地，必須經(jīng)變壓器中性點構(gòu)成回路；中性點不接地的網(wǎng)絡(luò)不存在零序電流。,,,2）零序電流與零序電壓的相位關(guān)系。規(guī)定：電流的方向母線流向線路為正；如圖所示：,3）零序電流的大小和分布，取決

4、于送電線路的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗，而與電源的數(shù)目和位置無關(guān)。,4）零序電流保護的靈敏度直接決定于系統(tǒng)中性點接地的數(shù)目和分布，所以要求變壓器中性點不應(yīng)任意改變其接線方式。,3、零序功率及其分布,大小：短路點U0最大，零序功率最大，變壓器中性點零序功率為零。方向：從故障線路指向母線，與正序方向相反。,4、保護安裝處電壓、電流相位關(guān)系,它們之間的相位與ZT1.0（母線背后元件的零序阻抗）有關(guān)，而與被保護線路的零序阻抗及故障點

5、位置無關(guān)。,從任一保護安裝處得零序電壓和零序電流之間的關(guān)系看，由于A母線上的零序電壓實際上是從該點到零序網(wǎng)絡(luò)中性點之間的零序阻抗上的電壓降，可表示為：,,,,二、零序電壓、零序電流過濾器,,(1)三個單相電壓互感器，如圖(a)。,,(2)三相五柱式三繞組電壓互感器，如圖（b）。,1、零序電壓過濾器,(3)對于發(fā)電機。當(dāng)發(fā)電機的中性點經(jīng)電壓互感器或消弧線圈接地時，從他的二次繞組中獲得零序電壓，如圖（c）。,從TV來口三角處獲取,可由三個單

6、相電壓互感器或三相五柱式電壓互感器的次級繞組接成開口三角，即首尾相連得到的電壓就是3U0。,發(fā)電機中性點經(jīng)電壓互感器或消弧線圈接地時，可以通過他們的二次側(cè)獲得。,總結(jié)：,注意：1.正常運行和電網(wǎng)相間短路時，由于電壓互感器的誤差以及三相系統(tǒng)對地不完全平衡，在開口三角處也可能有數(shù)值不大的電壓輸出，此電壓稱為不平衡電壓。2.當(dāng)系統(tǒng)中存在三次諧波分量時，一般三相中的三次諧波電壓是同相位的，在零序電壓過濾器的輸出端也有三次諧波電壓輸出。

7、 對反應(yīng)于零序電壓而動作的保護裝置，應(yīng)該考慮躲開他們的影響。,2、零序電流過濾器,對于架空線路，通常采用三個單相電流互感器，實際就是中線流過的電流。（零序電流過濾器）,對于電纜線路（零序電流互感器）,原理：,三、零序電流保護,無時限零序電流速斷保護（零序電流Ⅰ段保護） 限時零序電流速斷保護（零序電流Ⅱ段保護） 零序過電流保護（零序電流Ⅲ段保護）,（1）躲開下級線路出口處單相或兩相接地短路時可能出現(xiàn)的最大零序電流：,,1、零序電流Ⅰ段

8、保護,取1.2～1.3,,（2）躲開斷路器三相觸頭不同期合閘時出現(xiàn)的最大零序電流：,取1.1～1.2,說明：1.按上述原則整定時，應(yīng)選取較大者作為零序電流速斷保護的動作電流。2.若零序Ⅰ段的動作時間大于斷路器三相不同時合閘的時間，則不需考慮 的影響，按原則1整定。3.若按原則2整定使啟動電流過大，保護范圍過小，可在合閘時使零序Ⅰ段帶一個小延時，按原則1來整定，以躲過三相不同時合閘的時間。,（3）當(dāng)線路上采用單相自動重合閘時，

9、按躲開在非全相運行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時所出現(xiàn)的最大零序電流。,若按條件3計算的動作電流大于條件1、2的動作電流，則將按條件1、2計算的結(jié)果設(shè)置為靈敏Ⅰ段；在非全相振蕩時閉鎖；將條件3的結(jié)果設(shè)為不靈敏Ⅰ段。,2. 零序電流Ⅱ段保護,,（3）靈敏度校驗：,兩保護之間有中性點接地的變壓器。,兩保護之間沒有中性點接地的變壓器。 同一般的電流Ⅱ段,（1）動作電流,（2）動作時限,3.零序電流Ⅲ段保護,② 大于非全相運行時3I0,①

10、 躲開下級線路出口處相間短路時所出現(xiàn)的最大零序不平衡電流：,（1）動作電流：,③ 與相鄰線路零序電流的Ⅱ或Ⅲ配合。,（2）相間過電流保護與零序過電流在動作時限上的比較,（3）靈敏系數(shù),近后備,遠后備,按靈敏度逐級配合的要求來整定，即本級的靈敏系數(shù)要小于下一級的靈敏系數(shù)。保證本保護零序三段的保護范圍不超過相鄰線路零序三段的保護范圍。,Ksen.1 <Ksen.2< Ksen.3< Ksen.4<… 。,四、方向性零

11、序電流保護 1、方向性零序電流保護原理 系統(tǒng)圖：（圖2.45a） K1點故障圖：（圖2.45b） K2點故障圖：（圖2.45c） 2、零序功率方向元件 1）、,,2）、不存在死區(qū)。,2、缺點 不能反映相間短路。,五、對零序電流保護的評價,1、優(yōu)點 1）零序過電流保護靈敏度高，動作時限短； 2）受系統(tǒng)運行方式的影響較?。?3）不受系統(tǒng)振蕩和過負荷的影響； 4）零