1、授课教师：王秋红授课教师：王秋红1.电网中性点运行方式电网中性点运行方式一、中性点直接接地电网接地时零序分量的特点一、中性点直接接地电网接地时零序分量的特点 大接地电流系统：中性点直接接地方式，大接地电流系统：中性点直接接地方式， 110kV及以上电及以上电网采用此运行方式。网采用此运行方式。 小接地电流系统：中性点不接地方式和中性点经消弧线圈接小接地电流系统：中性点不接地方式和中性点经消弧线圈接地方式。地方式。 二者区分的规定：凡是中性点二者区分的规定：凡是中性点 的系统属于的系统属于小接地电流系统，小接地电流系统， 的系统属于大接地电流系统。的系统属于大接地电流系统。 54/10XX54/
2、10XX2.2.中性点直接接地电网接地故障的特点中性点直接接地电网接地故障的特点 假定零序电流的参考方向为母线指向线路，零序假定零序电流的参考方向为母线指向线路，零序电压的参考方向指向大地。电压的参考方向指向大地。（1）零序电压）零序电压故障点故障点k k处和母线处和母线M M及母线及母线N N处的零序电压分别为处的零序电压分别为 112k00T 0k0M00T 0N00T 0()UIZZUI ZUI Z 结论：故障处的零序电压最高，离故障点越远，零序结论：故障处的零序电压最高，离故障点越远，零序电压越低，变压器中性点零序电压为零。母线处的零序电电压越低，变压器中性点零序电压为零。母线处的零序
3、电压为保护背后的等值零序阻抗与零序电流之乘积。压为保护背后的等值零序阻抗与零序电流之乘积。 （2 2）零序电流）零序电流k0120EIZZZ212k0T 00k0k0T 0k0T 0ZZIIZZZZ112k0T 00k00k0k0T 0k0T 0ZZIIIIZZZZM M侧的零序电流为侧的零序电流为 N N侧的零序电流为侧的零序电流为故障点故障点k k处的零序电流为处的零序电流为 结论：零序电流是由故障点零序电压产生的，零序电流的大结论：零序电流是由故障点零序电压产生的，零序电流的大小和分布，主要取决于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压小和分布，主要取决于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的
4、零序阻抗及其所处位置，零序电流仅在中性点接地的电网器的零序阻抗及其所处位置，零序电流仅在中性点接地的电网中流通。中流通。 （3 3）零序电压和零序电流的相位）零序电压和零序电流的相位正方向故障分析正方向故障分析结论：正方向接地短路故障时，保护安装处零序电压与零序结论：正方向接地短路故障时，保护安装处零序电压与零序电流的相位关系取决于母线背后元件零序阻抗，零序电压滞电流的相位关系取决于母线背后元件零序阻抗，零序电压滞后零序电流后零序电流0095110 反方向故障分析反方向故障分析 结论结论：反方向接地短路故障时，零序电压超前零序电流：反方向接地短路故障时，零序电压超前零序电流70700 0808
5、00 0二、中性点直接接地电网的零序电流保护二、中性点直接接地电网的零序电流保护1.1.零序电流的获取方法零序电流的获取方法 根据数据采集系统得到的三相电流值再用软件进行相加得到根据数据采集系统得到的三相电流值再用软件进行相加得到3I3I0 0值或外接值或外接3I3I0 0 。2.2.零序电压的获取方法零序电压的获取方法（2 2）自产）自产 3U3U0 0方式方式 微机保护根据数据采集系统得到的三相电压值再用软件微机保护根据数据采集系统得到的三相电压值再用软件进行矢量相加得到进行矢量相加得到3U3U0 0值值 （1）从）从TV开口三角处获取开口三角处获取 由三个单相电压互感器或三相五柱式电压互
6、感器的次级由三个单相电压互感器或三相五柱式电压互感器的次级绕组接成开口三角，即首尾相连得到的电压就是绕组接成开口三角，即首尾相连得到的电压就是3U0电压。电压。发电机中性点经电压互感器或消弧线圈接地时，可以通过它发电机中性点经电压互感器或消弧线圈接地时，可以通过它们的二次侧也可取得零序电压。们的二次侧也可取得零序电压。 3.3.零序电流保护零序电流保护 能区分正常运行和接地短路故障，并且能区分短路点的远能区分正常运行和接地短路故障，并且能区分短路点的远近，以便在近处故障时较短的时间切除故障，满足选择性的要近，以便在近处故障时较短的时间切除故障，满足选择性的要求。只能作为接地短路保护的后备保护，
7、一般配置三段式或四求。只能作为接地短路保护的后备保护，一般配置三段式或四段式零序电流保护。段式零序电流保护。 零序电流零序电流I I段的动作电流应躲过被保护线路末端发生单相段的动作电流应躲过被保护线路末端发生单相或两相接地短路时流过本线路的最大零序电流，即：或两相接地短路时流过本线路的最大零序电流，即：II0.actrel0.max3IKI一般取一般取1.21.21.3 1.3 II0.actrel0.max3IKIII0.actrel0.max3IKI（1 1）零序电流速断保护（零序电流）零序电流速断保护（零序电流I I段）段） 零序电流零序电流I I段的动作电流应躲过手动合闸或自动重合闸期
8、段的动作电流应躲过手动合闸或自动重合闸期间断路器三相触头不同时合上所出现的最大零序电流，即：间断路器三相触头不同时合上所出现的最大零序电流，即：II0.actrel0.ust3IKI 零序电流零序电流I I段的动作电流应躲过非全相运行期间振荡所造成段的动作电流应躲过非全相运行期间振荡所造成的最大零序电流，即：的最大零序电流，即：II0.actrel0.unc3IKI= 一般而言，非全相运行伴随振荡时的最大零序电流是上一般而言，非全相运行伴随振荡时的最大零序电流是上述三点中最大的。按条件整定，整定值大，灵敏性较低。述三点中最大的。按条件整定，整定值大，灵敏性较低。 解决方法解决方法可装设两套灵敏
9、性不同的零序电流速断保可装设两套灵敏性不同的零序电流速断保护，即：护，即： 灵敏灵敏I I段：按整定条件、段：按整定条件、整定（两者中取较大者整定（两者中取较大者为整定值），或只是按照整定条件整定，但在手动合闸或为整定值），或只是按照整定条件整定，但在手动合闸或自动重合闸期间增加自动重合闸期间增加0.1s0.1s延时。延时。 不灵敏不灵敏I I段：按整定条件整定。段：按整定条件整定。 注意：注意：灵敏灵敏I I段因动作值小，灵敏度高，在非全相运行段因动作值小，灵敏度高，在非全相运行时易误动，应退出。时易误动，应退出。 无时限零序电流速断保护的保护范围要求大于线路全长无时限零序电流速断保护的保护
10、范围要求大于线路全长的的15%15%20%20%。（2 2）带时限零序电流速段保护（零序电流）带时限零序电流速段保护（零序电流IIII段）段） 零序电流零序电流IIII段应躲过相邻线路段应躲过相邻线路段末端短路时流过本线路的段末端短路时流过本线路的最大零序电流。最大零序电流。动作时限应比下一条线路零序电流动作时限应比下一条线路零序电流I段的动作时段的动作时限大一个时限级差限大一个时限级差 t。 max. 0IIact. 03MIIrelIKI一般取一般取1.1 1.1 零序电流零序电流IIII段灵敏性段灵敏性, ,应按被保护线路末端发生接地短应按被保护线路末端发生接地短路时的最小零序电流来校验
11、路时的最小零序电流来校验, ,要求即要求即 M0.min.NsenII0.act.13IKI 1.31.31.51.5当灵敏系数不能满足要求时，可采取以下措施：当灵敏系数不能满足要求时，可采取以下措施： 与相邻线路零序与相邻线路零序段配合整定。其动作时限应较相邻线段配合整定。其动作时限应较相邻线路零序路零序段时限长一个时间级差段时限长一个时间级差tt。 改用接地距离保护改用接地距离保护（3 3）零序过电流保护（零序电流）零序过电流保护（零序电流段）段） 零序电流零序电流段的动作电流应躲过下一线路始端（即本线路末端）段的动作电流应躲过下一线路始端（即本线路末端）三相短路时流过本保护的最大不平衡电
12、流三相短路时流过本保护的最大不平衡电流 IIIIII0.actrelub.maxIK I一般取一般取1.21.21.3 1.3 (3)ub.maxapersserkmaxIKKKI其中：其中：aperKssKerK(3)kmaxI式中：式中：非周期分量系数，非周期分量系数，t t0s0s时取时取1.51.52 2，t=0.5 st=0.5 s时取时取1 1；TATA同型系数。同型系数。TATA型号相同时取型号相同时取0.50.5、型号不同时取、型号不同时取1 1；TATA误差，取误差，取0.10.1；本线路末端三相短路时流过本保护的最大短路电流。本线路末端三相短路时流过本保护的最大短路电流。
13、作为本线路近后备的零序作为本线路近后备的零序段，其灵敏度应按段，其灵敏度应按本线路末端接地短路时流过本保护的最小零序电流校本线路末端接地短路时流过本保护的最小零序电流校验，要求灵敏系数大于验，要求灵敏系数大于1.31.31.51.5。 当作为相邻线路的远后备保护时，应按相邻线当作为相邻线路的远后备保护时，应按相邻线路末端接地短路时流过本保护的最小零序电流校验，路末端接地短路时流过本保护的最小零序电流校验，要求灵敏系数大于要求灵敏系数大于1.21.2。 动作时间与相间电流保护动作时间与相间电流保护IIIIII段的整定原则相同。段的整定原则相同。4.4.零序方向保护的原理和实现零序方向保护的原理和
14、实现 （1 1）零序电流保护采用方向闭锁的必要性）零序电流保护采用方向闭锁的必要性k点发生接地故障时，对于保护点发生接地故障时，对于保护2而言是反方向故障，如果而言是反方向故障，如果0302tt则零序电流保护则零序电流保护2先于零序电流保护先于零序电流保护3动作，无选择性切除故障，扩动作，无选择性切除故障，扩大事故范围。大事故范围。 （2 2）零序功率方向继电器）零序功率方向继电器比幅动作方程：比幅动作方程：0U0I0U0I3333U KI KU KI K0U0I390arg903U KI K 比相动作方程比相动作方程: : 或者或者 00390arg903UI内角一般取内角一般取8080o
15、o 注意：零序功率方向继电器的零序电压与零序电流需有注意：零序功率方向继电器的零序电压与零序电流需有一个反极性接入。一个反极性接入。 按零序电压、零序电流的相位比较实现按零序电压、零序电流的相位比较实现 微机保护选用软件自产微机保护选用软件自产 3I3I0 0和自产和自产 3U3U0 0，由软件的算法实现：，由软件的算法实现：o0j80090arg270UI e按零序功率的幅值比较实现按零序功率的幅值比较实现 零序正反方向元件（零序正反方向元件（F F0+0+、F F0-0-）由零序功率）由零序功率P P0 0决定，决定，P P0 0为为0003( ) 3 ( )Pu ki k P00时，方向
16、元件时，方向元件F0-动作，判为反方向故障；动作，判为反方向故障；P00时，方向时，方向元件元件F0+动作，判为正方向故障。动作，判为正方向故障。（3 3） 微机保护零序方向继电器及实现微机保护零序方向继电器及实现（4 4）零序方向保护框图）零序方向保护框图1了解中性点直接接地电网发生接地故障时零序分了解中性点直接接地电网发生接地故障时零序分布特点布特点 2掌握零序电流保护的原理掌握零序电流保护的原理 3小结小结会选择中性点接地方式会选择中性点接地方式 。了解零序方向电流保护的原理了解零序方向电流保护的原理 4 1.1.哪些方法可以获取零序电流和零序电压？哪些方法可以获取零序电流和零序电压？ 2. 2.引入零序方向电流保护的引入零序方向电流保护的TV单相断线时，保护的单相断线时，保护的动作行为如何？动作行为如何？ 思思 考考 题题
