1、1 1第第 2.3 2.3 节节 中性点直接接地系统中接地短中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护路的零序电流及方向保护2 2 主要针对中性点直接接地系统（大电流接主要针对中性点直接接地系统（大电流接地系统）。地系统）。特征和差异特征和差异：1 1）电力系统正常运行时，三相对称，没有负）电力系统正常运行时，三相对称，没有负 序和零序分量。序和零序分量。2 2）不对称故障不对称故障时，会产生负序或零序分量。时，会产生负序或零序分量。其中，零序分量其中，零序分量（特征）（特征）总是伴随着总是伴随着不对不对 称接地称接地故障的发生而产生，据此，可构成故障的发生而产生，据此，可构成 反映不对
2、称接地故障的反映不对称接地故障的零序电流保护零序电流保护。3 32.3.1 2.3.1 零序分量的分布零序分量的分布4 4分解出零序分量之后分解出零序分量之后,零序电压的分布如下：零序电压的分布如下：0MZNZ05 5零序分量的特点：零序分量的特点：1 1）短路点的零序电压最高，接地点为）短路点的零序电压最高，接地点为0 0。2 2）零序电流由短路点经过所有的变压器接）零序电流由短路点经过所有的变压器接 地点形成回路。地点形成回路。3 3）对于发生故障的线路，零序功率的方向实际）对于发生故障的线路，零序功率的方向实际上都是由线路流向母线，与正序功率的方向相反。上都是由线路流向母线，与正序功率的
3、方向相反。6 62.3.2 2.3.2 零序分量的获取零序分量的获取CBAFFFF 03依依据据：AUaU03U0U,计算或连接计算或连接aUbUcU03U7 72.3.2 2.3.2 零序分量的获取零序分量的获取CBAFFFF 03依依据据：AUaU03U0U,计算或连接计算或连接03UaUbUcU（开口三角）（开口三角）8 82.3.2 2.3.2 零序分量的获取零序分量的获取CBAFFFF 03依依据据：AUaU03U0U,计算或连接计算或连接aUbUcU03U9 9零序电流分量的获取方法：零序电流分量的获取方法：03I03I1010零序电流过滤器的不平衡输出零序电流过滤器的不平衡输出a
4、IAATAaTAaIInInI11AIAI LZ2Z1Z Z单相二次、一次单相二次、一次I I关系：关系：CBATACBATAcbaIIInIIInIIII1103三相二次、一次三相二次、一次I I关系：关系：1111零序电流滤过器的不平衡输出零序电流滤过器的不平衡输出aIAATAaTAaIInInI11AIAI LZ2Z1Z Z单相二次、一次单相二次、一次I I关系：关系：CBATACBATAcbaIIInIIInIIII1103三相二次、一次三相二次、一次I I关系：关系：unbI1212一、零序电流一、零序电流段保护段保护 1 1）躲开本线路末端单相或两相接地短路可能出现）躲开本线路末端
5、单相或两相接地短路可能出现的最大零序电流的最大零序电流 。2 2）躲开断路器三相不同时合闸时出现的最大零序）躲开断路器三相不同时合闸时出现的最大零序电流电流 。3 3）躲开非全相运行又发生系统震荡时，所出现的）躲开非全相运行又发生系统震荡时，所出现的最大零序电流。最大零序电流。2.3.3 2.3.3 零序电流保护的整定零序电流保护的整定 原则、方法与单电源的电流保护相类似。原则、方法与单电源的电流保护相类似。0.unb3I1313 按照按照“躲开本线路末端的最大零序电流躲开本线路末端的最大零序电流”考虑，考虑，可以得到零序电流可以得到零序电流段保护的整定方法：段保护的整定方法：max.Irel
6、Iset0.IKI03 流流。线线路路末末端端的的最最大大零零序序电电；可可靠靠系系数数，取取其其中中，max.IrelI1.31.2K03注：注：经过分解或合成后，零序分量通常以经过分解或合成后，零序分量通常以3 3倍的形倍的形 式出现。式出现。1414 其中，躲开本线路末端的最大零序电流应当其中，躲开本线路末端的最大零序电流应当考虑：单相和两相接地。考虑：单相和两相接地。0K0120KUIZZZ（1 1）单相接地的零序电流）单相接地的零序电流 K0I 0Z 2Z 1Z 21ZZ：工程中，取工程中，取0K0102KUIZZ1515 其中，躲开线路末端的最大零序电流应当其中，躲开线路末端的最大
7、零序电流应当考虑：单相和两相接地。考虑：单相和两相接地。0K0120KUIZZZ（1 1）单相接地的零序电流）单相接地的零序电流 K0I 0Z 2Z 1Z 21ZZ：工程中，取工程中，取0K0102KUIZZ16161K 0KII将代 入表 达 式，整 理得：（2 2）两相接地的零序电流）两相接地的零序电流 K0I 0Z 2Z 1Z2K0120KZIIZZ 0K1120/KUIZZZK1I0K0102KUIZZ1717 如何求取单相、两相接地的最大零序电流？如何求取单相、两相接地的最大零序电流？已知：已知：0(1,1)0102KKUIZZ0(1)0102KKUIZZ0(1)1010(11)00
8、10112222KKZZZZIZIZZZ，323 1ZZ10其中，其中，121211818 如何求取单相、两相接地的最大零序电流？如何求取单相、两相接地的最大零序电流？已知：已知：0(1,1)0102KKUIZZ0(1)0102KKUIZZ0(1)1010(11)0010112222KKZZZZIZIZZZ，12121323 311919 求单相、两相接地的最大零序电流：求单相、两相接地的最大零序电流：0(1)0.max0102KKKUIIZZ0(1,1)0102KKUIZZ0(1)0102KKUIZZ11ZZ10 0 因此，最大零序电流为：因此，最大零序电流为：时时，）（01ZZa(1)0(
9、1 1)0113KKII，2020 求单相、两相接地的最大零序电流：求单相、两相接地的最大零序电流：时时，）（01ZZb0(1,1)0102KKUIZZ0(1)0102KKUIZZ(1)0(11)0113KKII，11ZZ10 0 因此，最大零序电流为：因此，最大零序电流为：0(1,1)0.max0102KKKUIIZZ2121注意：注意：上式求出的是短路点的零序电流，上式求出的是短路点的零序电流，应当换算为保护安装处的零序电流。应当换算为保护安装处的零序电流。0KIMZ0NZ0保护安装处的零序电流保护安装处的零序电流 为：为：0MIMI000000NMKMNZIIZZ00MKCI0000NM
10、MNZCMZZ其中，侧零序电流分配系数。2222注意：注意：上式求出的是短路点的零序电流，上式求出的是短路点的零序电流，应当换算为保护安装处的零序电流。应当换算为保护安装处的零序电流。0KIMZ0NZ0保护安装处的零序电流保护安装处的零序电流 为：为：0MI0MI00000NMKMNZIIZZ00MKCI000NNKICI另一侧有：0000MNMNZCZZ（其中，）001MNCC显然，存在关系：0NI23230.10.max0.max0.max33IsetrelrelMKIKIKCI00000.max101012max,22NMKKKZZUUIZZZZ整定时，取：）为最大，为最小；）K2424
11、 校验最小保护范围时，取零序电流为最小值校验最小保护范围时，取零序电流为最小值进行计算。进行计算。000.max1010max,22KKKUUIZZZZ由于 所以，正序阻抗（对应系统运行方式）的所以，正序阻抗（对应系统运行方式）的影响是间接的。影响是间接的。另外，说明一点：另外，说明一点：2525 为了让零序电流的保护范围比较稳定，通常要求：为了让零序电流的保护范围比较稳定，通常要求：每个变电站的每个变电站的接地阻抗接地阻抗尽可能变化小。尽可能变化小。0Z000.max1010max,22KKKUUIZZZZ 目的是：让目的是：让 变化最小变化最小电流变化最小。电流变化最小。当然，接地阻抗不变
12、为最好。当然，接地阻抗不变为最好。2626二、零序电流二、零序电流段保护段保护 与下一级线路的零序与下一级线路的零序段段电流定值进行配合电流定值进行配合（电流、时间两方面的配合）。（电流、时间两方面的配合）。注意：电流的另一种分流关系注意：电流的另一种分流关系(分支系数分支系数)！（下面介绍）（下面介绍）如果零序电流如果零序电流段的灵敏度不够，则与下一级段的灵敏度不够，则与下一级线路的零序线路的零序段段电流定值进行配合电流定值进行配合。27270MI0mI00000PmMMPZIIZZMZ0PZ0001MbIK000000MMPbmPIZZKIZ反映了：分流关系反映了：分流关系2828得到零序
13、得到零序段段电流定值计算公式：电流定值计算公式：IIrel.1.20KIIIsetsetbIIK 为了保证保护为了保证保护1 1的第的第段不误动段不误动,从公式和从公式和电流保护的概念可以得出：电流保护的概念可以得出：整定值必须取最大整定值必须取最大对应的对应的分支系数取分支系数取最小最小(分流最大分流最大)，保证不误动。，保证不误动。0001mMbIIK由min.29295110.IIKII.set.IIsen 末末端端最最小小 校验零序校验零序段时，考虑线路末端短路的最小零序段时，考虑线路末端短路的最小零序电流，故没有分支系数的影响，但存在分配系数的电流，故没有分支系数的影响，但存在分配系
14、数的影响。影响。灵敏度要求：灵敏度要求：0mI3030 分配系数与分支系数的关系：分配系数与分支系数的关系：0mI0MI0NI0KI M侧电流分配系数：侧电流分配系数：000MMKICI 保护处保护处电流分支系数：电流分支系数：000mmMICI00.1MbmIK3131 躲过下一级线路出口相间短路所产生的最大不躲过下一级线路出口相间短路所产生的最大不平衡电流。平衡电流。三、零序电流三、零序电流段保护段保护.maxIIIIIIsetrelunbIKI32322.3.6 2.3.6 方向性零序电流保护方向性零序电流保护 通常为多接地点通常为多接地点类似于类似于“多电源多电源”点。点。因此，需要方
15、向判别元件。因此，需要方向判别元件。33332.3.7 2.3.7 对零序电流保护的评价对零序电流保护的评价 1 1）灵敏度高）灵敏度高几乎不受负荷电流影响。几乎不受负荷电流影响。2 2）受运行方式影响较小）受运行方式影响较小间接影响。间接影响。3 3）三相对称时，几乎没有影响。如振荡、）三相对称时，几乎没有影响。如振荡、过负荷等。过负荷等。4 4）出口短路无）出口短路无“死区死区”零序电压最大。零序电压最大。5 5）耐高阻接地的能力强。）耐高阻接地的能力强。6 6）一般情况下，第）一般情况下，第III段的延时短。段的延时短。3434各处零序各处零序段保护均正确动作的延时示意图段保护均正确动作
16、的延时示意图相间过流相间过流零序过流零序过流3535零序电流保护的不足：零序电流保护的不足：1 1）对于运行方式变化很大或接地点变化很大的）对于运行方式变化很大或接地点变化很大的 电网，难以满足系统运行的要求。电网，难以满足系统运行的要求。2 2）单相重合闸过程中，系统又发生振荡，可能）单相重合闸过程中，系统又发生振荡，可能 出现较大零序电流的情况出现较大零序电流的情况有有影响。影响。3 3）采用自耦合变压器联系两个不同电压等级的）采用自耦合变压器联系两个不同电压等级的 电网时，任一侧发生接地短路都将在另一侧电网时，任一侧发生接地短路都将在另一侧 产生零序电流产生零序电流 整定计算复杂化。整定计算复杂化。
