电网电流保护第6讲
2.3 中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护,工程背景 为了降低绝缘成本，限制过电压，我国110kV以上电压等级电网普遍采用中性点直接接地方式。单相接地故障是最常见的故障类型，约占85%以上。在中性点直接接地系统发生接地故障时，电流保护也能起到保护作用，但其灵敏度往往不足。因此需寻找更为合适的保护方式。,2.3.1中性点直接接地系统单相接地故障特征,（一）单相接地故障特征（保护判据的基础）出现较大零序分量系统正常运行时，电网中仅存在正序分量电流电压和较小的负序分量（由于负荷及网络不平衡引起）显然利用零序分量构成接地故障保护具有更高的灵敏度,2.3.1中性点直接接地系统单相接地故障特征,（一）故障特征（保护判据的基础） 零序分量特点： 电网中所有电源均为正序，因而零序网为无源网络,2.3.1中性点直接接地系统单相接地故障特征,（一）故障特征（保护判据的基础） 零序电压分布特点： 零序电压是故障点叠加电压产生的，零序分量的分布取决于故障点位置和变压器接地中性点位置。 故障点零序电压最高，零序电压从故障点的最大值沿零序网逐步降低，至中性点降为零。,2.3.1中性点直接接地系统单相接地故障特征,（一）故障特征（保护判据的基础）零序电流分布特点：零序电流分布取决于零序网络结构和故障点位置。零序网结构取决于接地变压器位置和接线组别。,2.3.1中性点直接接地系统单相接地故障特征,（一）故障特征（保护判据的基础） 零序功率和方向特点电流电压参考方向的选取同电流保护。正向故障：零序电压滞后电流反向故障：零序电压超前电流为系统零序阻抗角，通常80-85°,2.3.2零序电流和电压的获取,（一）零序电压的获取数字式继电器采集三相电压，按零序电压定义得到,特点： 无需专用的零序电压通道 一般不存在极性错误问题 要考虑不平衡输出对保护的影响,2.3.2零序电流和电压的获取,（一）零序电压获取方法 模拟式方法 零序电压互感器的不平衡输出及三次谐波问题,2.3.2零序电流和电压的获取,（二）零序电流的获取数字式继电器采集三相电流，按零序电流定义得到,特点： 无需专用的零序电流通道 一般不存在极性错误问题 要考虑不平衡输出对保护的影响,2.3.2零序电流和电压的获取,（二）零序电流获取方法 模拟式方法之一 零序电流滤过器: 存在不平衡输出及三次谐波问题,2.3.2零序电流和电压的获取,（二）零序电流获取方法模拟式方法之一零序电流互感器，不受不平衡电流影响,两种方法的选择取决于信噪比，及现场互感器配置情况,2.3.2零序电流和电压的获取,（三）零序电流电压接线应注意的问题接线极性问题，对方向元件影响很大不平衡输出问题，在整定中予以考虑,2.3.3零序电流保护的整定,零序电流保护同电流保护类似，不能严格区分区内末端和下级线路出口故障，从选择性和速动性的要求出发，其整定配合也采用阶段是配合方法，一般也按三段设置。,2.3.3零序电流保护的整定,（一）零序I段的整定其作用相当于电流速断，保护范围不应超出本线路。针对可能出现零序电流的各种情况，整定原则通常考虑以下两种情况：躲开下级线路出口接地故障时最大零序电流。（实际整定时不仅要考虑运行方式的变化，还要考虑故障类型的变化）躲开短路器三相触头不同期合闸时出现的最大零序电流,2.3.3零序电流保护的整定,（一）零序I段的整定作用相当于电流速断，保护范围不应超出本线路。一般整定值应选择两者中较大的一个。如果保护动作时间大于短路器不同期合闸时间，或零序I段经小延时（0.1s）动作,则可以不考虑条件2。,2.3.3零序电流保护的整定,（一）零序I段的整定非全相运行问题：对于高压线路通常采用分相操作的断路器，单相接地故障时，跳开单相，此时系统会出现短时的非全相运行情况。非全相运行相当于纵向断线故障，对保护而言属不正常运行状态，所以此时零序I段按能躲开非全相运行又发生接地故障时（单相接地）出现的最大零序电流 整定但按此条件整定，定值过高，灵敏度往往不足,2.3.3零序电流保护的整定,（一）零序I段的整定解决方案：设置灵敏I段和不灵敏I段两段保护，其配合关系如下：灵敏I段（低定值I段）：按条件1或条件2整定，全相运行时投入。非全相运行时退出或闭锁。不灵敏I段（高定值I段） ：按条件3整定，全程投入。主要用于非全相运行时接地故障的保护。灵敏度校验：不小于30%,2.3.3零序电流保护的整定,（二）零序II段的整定零序II段的作用相当于限时电流速断整定原则 启动电流与下一级线路零序I段保护范围末端配合，并高出一个动作时限的级差整定应考虑分支线路的影响，选取最小的零序分支系数整定。,2.3.3零序电流保护的整定,（二）零序II段的整定零序网络的分支，取决于接地变压器的运行方式,2.3.3零序电流保护的整定,（二）零序II段的整定最小的零序分支系数的确定。对于零序网络，分支线路情况取决于接地变压器的运行情况。一般而言，变压器按n-1方式考虑；线路按n-2方式考虑灵敏度校验：按本线路末端接地短路最小零序电流来校验。要求,2.3.3零序电流保护的整定,（三）零序III段的整定零序III段作用相当于过电流保护，在一般情况下作为后备保护，但在中性点直接接地系统的终端线路（零序网在其后开路）可以作为主保护。整定原则原则一：躲开下级线路出口处相间短路的最大零序不平衡电流,2.3.3零序电流保护的整定,（三）零序III段的整定整定原则原则二：考虑各保护间灵敏度的配合， 按逐级配合的原则考虑。即本本级线路的零序III段不能超出相邻线路零序III段的保护范围。当考虑分支时， 按下式整定：,2.3.3零序电流保护的整定,（三）零序III段的整定灵敏度校验：通常作为远后备校验。即按下级线路末端发生接地短路时，本线路的最小零序电流（考虑分支系数为最大的情况）要求：近后备Ksen> 1.5远后备Ksen> 1.2,2.3.3零序电流保护的整定,（三）零序III段的整定动作时限的确定：逐级配合原则 ，但配合点起始于零序支路末端，即零序网开路处。,
