线路保护之零序保护原理课件.ppt

1、线路保护之零序保护原理线路保护之零序保护原理本章主要内容本章主要内容一、中性点直接接地电网中单相一、中性点直接接地电网中单相接地故障的保护接地故障的保护 二、小接地电流系统单相接地故二、小接地电流系统单相接地故障的保护障的保护 第一节第一节中性点直接接地电网中单相接中性点直接接地电网中单相接地故障的保护地故障的保护 一、中性点工作方式一、中性点工作方式 中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地 中性点直接接地中性点直接接地 中性点不接地中性点不接地 中性点经高电阻接地中性点经高电阻接地 上页下页返回当发生一点接当发生一点接地故障时，即地故障时，即构成单相接地构成单相接地短路，这时所短路，这时所

2、产生的故障电产生的故障电流很大流很大，称中称中性点直接接地性点直接接地的系统为大接的系统为大接地电流系统地电流系统。当一相发生当一相发生接地故障时，接地故障时，故障电流是各故障电流是各元件对地的电元件对地的电容电流，往往容电流，往往比负荷电流小比负荷电流小得多，所以这得多，所以这种系统叫种系统叫小接小接地电流系统地电流系统。二、中性变压器中性点接地方式的选择点工作方式二、中性变压器中性点接地方式的选择点工作方式 上页下页返回 变压器中性点接地情况的变化，直接影响变压器中性点接地情况的变化，直接影响到零序电流保护的灵敏度。因此，对变压器中到零序电流保护的灵敏度。因此，对变压器中性点接地的选择应满

3、足两点要求：性点接地的选择应满足两点要求：不使系统出现危险的过电压；不使系统出现危险的过电压；不使零序序网有较大的变化，以保证零序电不使零序序网有较大的变化，以保证零序电流保护有稳定的灵敏度。流保护有稳定的灵敏度。变压器中性点接地方式的选择原则如下：变压器中性点接地方式的选择原则如下：(1)在多电源系统中，每个电源处至少应该有一台变压器中在多电源系统中，每个电源处至少应该有一台变压器中性点接地，以防止中性点不接地的电源因某种原因与其它性点接地，以防止中性点不接地的电源因某种原因与其它电源切断联系时，形成中性点不接地系统。电源切断联系时，形成中性点不接地系统。(2)在双母线按固定联接方式运行的变

4、电所，每组母线上至在双母线按固定联接方式运行的变电所，每组母线上至少应有一台变压器中性点直接接地。这样，当母线联络开关少应有一台变压器中性点直接接地。这样，当母线联络开关断开后，每组母线上仍保留一台中性点直接接地的变压器。断开后，每组母线上仍保留一台中性点直接接地的变压器。(3)如果两台变压器并联运行，应选用零序阻抗相等的变压如果两台变压器并联运行，应选用零序阻抗相等的变压器。正常将其中一台变压器中性点直接接地。当中性点接地器。正常将其中一台变压器中性点直接接地。当中性点接地的变压器退出运行时，则将另一台变压器转入中性点接地运的变压器退出运行时，则将另一台变压器转入中性点接地运行。行。(4)在

5、两台以上变压器并联运行的情况下，规定正常在两台以上变压器并联运行的情况下，规定正常按一台变压器中性点接地运行，其它变压器中性点按一台变压器中性点接地运行，其它变压器中性点不接地。当中性点接地的变压器停运时，将其中零不接地。当中性点接地的变压器停运时，将其中零序阻抗或综合零序阻抗与停用变压器的相近的一台序阻抗或综合零序阻抗与停用变压器的相近的一台或两台中性点不接地的变压器转入中性点接地运行。或两台中性点不接地的变压器转入中性点接地运行。(5)低压侧无电源的变压器的中性点可以不接地运行，低压侧无电源的变压器的中性点可以不接地运行，以提高零序电流保护灵敏度和简化保护接线。以提高零序电流保护灵敏度和简

6、化保护接线。第一节第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的中性点直接接地电网中单相接地故障的保护保护 上页下页返回三、接地故障时零序分量的分布特点 MTM1TM2NkoI0NU0NKZ0NZ0MZ0KU0MKZK0MU0MI0NI0KI0NU0MU0KU0MU0MI0MI0M00180M故障点处、母线故障点处、母线M和和N处的零序电压处的零序电压为为 当当K点发生单相接地点发生单相接地短路时，故障点处的短路时，故障点处的零序电流为零序电流为 0000000000)(NNNMMMMKMKKZIUZIUZZIU000ZUIKK零序电压、零序电流的分布具有下特点：零序电压、零序电流的分布具有下特点：

7、(1)故障点处的零序电压最高，变压器中故障点处的零序电压最高，变压器中性点接地处的零序电压为零。性点接地处的零序电压为零。(2)零序电流是由故障点处零序电压产生，零序电流是由故障点处零序电压产生，只在故障点与中性点接地的变压器之间流只在故障点与中性点接地的变压器之间流动。并由大地构成回路。动。并由大地构成回路。(3)零序或负序功率方向与正序功率方向零序或负序功率方向与正序功率方向相反，即正序功率方向为由母线指向故障相反，即正序功率方向为由母线指向故障点，而零序功率方向却由故障点指向母线。点，而零序功率方向却由故障点指向母线。上页下页返回四、零序电流保护的组成及多段式零序电流保护四、零序电流保护

8、的组成及多段式零序电流保护+ITAKA1IIttKT1KA2KA3KCKS1KS2KS3YCQF零序电流速断零序电流速断(I段段)时限零序电流速断时限零序电流速断(II段段)零序过电流零序过电流(III段段)第一节第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的中性点直接接地电网中单相接地故障的保护保护 上页下页返回1 1.零序方向电流保护零序方向电流保护 1.1.增设方向元件的必要性增设方向元件的必要性MNP12341K2K当零序电流速断保护不能躲过反方向接地故当零序电流速断保护不能躲过反方向接地故障时流过本保护的最大零序电流，或零序过障时流过本保护的最大零序电流，或零序过电流保护时限不配合时，需加

9、设方向元件构电流保护时限不配合时，需加设方向元件构成零序方向电流保护，以保证选择性。成零序方向电流保护，以保证选择性。在零序电流保护正方在零序电流保护正方向有中性点接地的变向有中性点接地的变压器的情况下，无论压器的情况下，无论被保护线路对侧有无被保护线路对侧有无电源，当保护反方向电源，当保护反方向发生非对称接地故障发生非对称接地故障时，就有零序电流通时，就有零序电流通过保护安装点。过保护安装点。2.2.正向故障时，保护安装正向故障时，保护安装点零序电压与零序电流的点零序电压与零序电流的相位关系相位关系 000MMMZIU0MU0MI0MI0M00180M上页下页返回第一节第一节中性点直接接地电

10、网中单相接地故障的中性点直接接地电网中单相接地故障的保护保护 3.3.整流型零序功率方向继电器整流型零序功率方向继电器 gI)3(0IgbrIZgTUngUgTUngbrIZKPUR1U2U1U2U1N2N3N1R2R3R4RKP1C2C3C4CT56781112动作回路和制动作回路和制动回路的电压动回路的电压 gbrgIZUKAgbrgIZUKB功率方向继电器功率方向继电器动作方程动作方程 gbrggbrgIZUKIZUK9090gbrgIZUKArg上页下页返回第一节第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的中性点直接接地电网中单相接地故障的保护保护 LG-12LG-12型零序功率方向继电器

11、接线方式型零序功率方向继电器接线方式 0702070sengUgI02003UAIloaZTABICIcI03IbIaI16020ggIUArg继电器电压线圈的继电器电压线圈的“*”端与零序电压滤过器端与零序电压滤过器的非的非“*”端相接，即采用反极性接线方式端相接，即采用反极性接线方式 第一节第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的中性点直接接地电网中单相接地故障的保护保护 大接地电流系统零序保护的评价大接地电流系统零序保护的评价一、灵敏度高一、灵敏度高 过电流保护是按最大负荷电流整定，过电流保护是按最大负荷电流整定，而零序过电流保护是按躲过最大不平衡电而零序过电流保护是按躲过最大不平衡电流

12、整定，因此，零序过电流保护的灵敏度流整定，因此，零序过电流保护的灵敏度高。高。上页下页返回二、动作迅速二、动作迅速 零序过流保护的动作时限，不必与零序过流保护的动作时限，不必与Y Y，d d接线的降压变压器后的线路保护动接线的降压变压器后的线路保护动作时限相配合，因此，其动作时限比相作时限相配合，因此，其动作时限比相间过电流保护动作时限短。间过电流保护动作时限短。三、不受系统振荡和过负荷的影响三、不受系统振荡和过负荷的影响 当系统发生振荡和对称过负荷时，三相当系统发生振荡和对称过负荷时，三相是对称的，反应相间短路的电流保护都受其是对称的，反应相间短路的电流保护都受其影响，可能误动作。而零序电流

13、保护则不受影响，可能误动作。而零序电流保护则不受其影响，因为振荡及对称过负荷时，无零序其影响，因为振荡及对称过负荷时，无零序分量。分量。四、接线简单、经济、可靠四、接线简单、经济、可靠 零序电流保护反应单一的零序分量，故零序电流保护反应单一的零序分量，故用一只测量继电器就可反应三相中任意一相用一只测量继电器就可反应三相中任意一相的接地短路，使用继电器的数量少。所以，的接地短路，使用继电器的数量少。所以，零序电流保护接线简单、经济、调试维护方零序电流保护接线简单、经济、调试维护方便、动作可靠。便、动作可靠。2023年5月13日17时40分11在同一线路上的零序过电流保护与相间短路的过在同一线路上

14、的零序过电流保护与相间短路的过电流保护相比，将具有较小的时限，这是零序过电流保护相比，将具有较小的时限，这是零序过电流保护的一大优点。电流保护的一大优点。上页下页返回第二节第二节小接地电流系统单相接地小接地电流系统单相接地故障的保护故障的保护 一一.中性点不接地系统单相接地的特点中性点不接地系统单相接地的特点BICIBEAECE0C0C0CNUABCCIBIAIKACBAKjAACKCjAABKBKAEUUUUeEEEUeEEEUU)(313300150150)()(30000KBKBCBKKCCKBBUUCjIIIUCjIUCjI00KUCjBEAEAIBICECIAECEBE03KUKCU

15、0KUKBUBICICBII第二节第二节小接地电流系统单相接地小接地电流系统单相接地故障的保护故障的保护 单相接地的特点单相接地的特点:1 1、发生接地后，全系统出现零序电压和零序电流。、发生接地后，全系统出现零序电压和零序电流。非故障相电压升高至原来的非故障相电压升高至原来的 倍，电源中性点对地电倍，电源中性点对地电压与故障相电势的相量大小相等方向相反；压与故障相电势的相量大小相等方向相反；2 2、非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容、非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容电流。容性无功功率是由母线指向非故障线路；电流。容性无功功率是由母线指向非故障线路；3 3、故障线路保护安装处

16、，流过的是所有非故障元件、故障线路保护安装处，流过的是所有非故障元件的零序电容电流之和。而容性无功功率是由故障线路的零序电容电流之和。而容性无功功率是由故障线路指向母线。指向母线。上页下页返回3第二节第二节小接地电流系统单相接地小接地电流系统单相接地故障的保护故障的保护 二二.中性点不接地系统单相接地的保护方式中性点不接地系统单相接地的保护方式1 1无选择性绝缘监视装置无选择性绝缘监视装置工作原理：利用单相接地时出现工作原理：利用单相接地时出现零序电压零序电压的特点实现。的特点实现。原理接线：接于发电厂或变电所母线上。原理接线：接于发电厂或变电所母线上。动作情况：不管哪一出线发生接地，动作情况

17、：不管哪一出线发生接地，此装置均动作，只能通过依次断开每条此装置均动作，只能通过依次断开每条线路来找出故障线路。线路来找出故障线路。缺点：只能判断故障相别，不能判断缺点：只能判断故障相别，不能判断故障线路，故障线路，无选择性动作。无选择性动作。应用：出线较少的网络。应用：出线较少的网络。上页下页返回UVVV03UNabc信号ABC第二节第二节小接地电流系统单相接地小接地电流系统单相接地故障的保护故障的保护 二二.中性点不接地系统单相接地的保护方式中性点不接地系统单相接地的保护方式2 2零序电流保护零序电流保护工作原理：利用工作原理：利用故障线路零序电流故障线路零序电流比非故障线路零序电流大比非

18、故障线路零序电流大的特点实现。的特点实现。原理接线：采用零序电流互感器原理接线：采用零序电流互感器取得零序电流。保护的动作具有选择性。取得零序电流。保护的动作具有选择性。应用：适用于出线较多、应用：适用于出线较多、网络总线路长度很长的线路中。网络总线路长度很长的线路中。上页下页返回第二节第二节小接地电流系统单相接地小接地电流系统单相接地故障的保护故障的保护 二二.中性点不接地系统单相接地的保护方式中性点不接地系统单相接地的保护方式3 3零序功率方向保护零序功率方向保护在出线较少的情况下，非故障线在出线较少的情况下，非故障线路的零序电容电流与故障线路的路的零序电容电流与故障线路的零序电容电流相差

19、不大，采用零零序电容电流相差不大，采用零序电流保护灵敏度很难满足要求序电流保护灵敏度很难满足要求，可利用故障线路和非故障线路，可利用故障线路和非故障线路零序功率方向的不同，区分出故零序功率方向的不同，区分出故障线路，构成有选择性的零序障线路，构成有选择性的零序方向保护区分出故障方向保护区分出故障上页下页返回090senKWZ03I03UunfI.03kI.03senIC0GC0IIIIIC0第二节第二节小接地电流系统单相接地小接地电流系统单相接地故障的保护故障的保护 三、中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的特点三、中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的特点上页下页返回LILIII0II0GI

20、00kI0kU0kIIL第二节第二节小接地电流系统单相接地小接地电流系统单相接地故障的保护故障的保护 经消弧线圈接地系统单相接地的特点经消弧线圈接地系统单相接地的特点:当采用过补偿方式时，流经故障线路和非故障当采用过补偿方式时，流经故障线路和非故障线路保护安装处的电流，是电容性电流，其容线路保护安装处的电流，是电容性电流，其容性无功功率方向都是由母线流向线路。故无法性无功功率方向都是由母线流向线路。故无法利用功率方向来判别是故障线路还是非故障线利用功率方向来判别是故障线路还是非故障线路。当过补偿度不大时，也很难利用电流大小路。当过补偿度不大时，也很难利用电流大小判别出故障线路。判别出故障线路。

21、上页下页返回 全系统电容电流超过下列数值时，全系统电容电流超过下列数值时，应装设消弧线圈：应装设消弧线圈：36kV电网电网30A；10kV电网电网20A；2266kV电网电网10A。2023年5月13日17时40分192023年5月13日17时40分201.完全补偿缺点：线路上产生很高的谐振电压。实际上不采用2023年5月13日17时40分212.欠补偿缺点：线路上也容易产生很高的谐振电压。缺点：线路上也容易产生很高的谐振电压。一般也是不采用2023年5月13日17时40分223.过补偿过补偿度一般为5%10%通过故障线路的电流为补偿以后的感性电流；方向是由母线流向线路，与非故障线路的方向一样；它的数值也和非故障线路的容性电流差不多。广泛采用2023年5月13日17时40分23小结小结 单相接地时零序分量的特点单相接地时零序分量的特点 保护配置保护配置2023年5月13日17时40分24思考题思考题 中性点非直接接地电网发生单相接中性点非直接接地电网发生单相接地时零序分量的特点？地时零序分量的特点？保护如何配置？保护如何配置？中性点经消弧线圈接地的补偿方式中性点经消弧线圈接地的补偿方式有哪些？一般采用哪种？有哪些？一般采用哪种？2023年5月13日17时40分25