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1、主讲人:肖仕武 电力工程系四方研究所 Office: 教五B309,North China Electric Power University,第二章之第三节 中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护,线路,中性点直接接地电网(大接地电流系统): 变压器中性点直接接大地。,110kV及以上电网中性点直接接地 66kV及以下电网 中性点不接地或不直接接地 对于中性点直接接地电网,利用接地短路时出现很大零序电流的特点,构成: (1)零序电流保护 (2)零序方向电流保护,正方向规定:零序电压:线路大地 ;零序电流:母线线路,一、接地短路时零序分量的特点,(1),(1)零序电压 故障点最高,中
2、性点最低 (2)零序电流 由故障零序附加电源Ud0 产生; 从故障点流向接地的 变压器中性点。 (3)零序功率 方向:线路母线。 (4)零序阻抗角 取决于ZB0 : (5)运行方式变化 线路、中性点不变,零序网不变; 正负序阻抗变化间接影响零序(Ud1、 Ud2、Ud0 ),电压互感器的二次侧开口三角输出零序电压 。,二、零序电压、零序电流的获取 1. 零序电压的获取 (1) 零序电压过滤器,(2) 加法器 (3) 微机保护内直接利用程序 (4) 发电机中性点电压互感器或消弧线圈二次侧,2零序电流的获取 (1)零序电流过滤器 接于相间保护电流互感器的中性线上。 不平衡电流: 原因:铁心磁化曲线
3、不一致以及制造过程中的差别。 相间短路时不平衡电流达到最大值Ibp.max。 接地短路时3I0 相对很大。,(2)零序电流互感器(电缆线路) 一次电流: 优点:无不平衡电流,接线简单,三、中性点直接接地系统的接地保护,中性点直接接地系统发生接地故障时产生很大的 零序电流,反应零序电流增大的保护成为零序保护。,零序电流保护可装设在上图中的断路器1和2处。,由于零序电流保护对单相接地故障具有较高的灵敏度。零序电流保护是高压线路保护中必配备的保护之一。 高压线路保护(110kV及以上)配备的保护有: (1)零序(电流)保护;(2)距离保护;(3)高频保护,三段式零序电流保护,(1)零序电流速断保护(
4、零序段) (2)零序电流限时速断保护(零序段) (3)零序过电流保护(零序段),零序电流保护的起动电流整定类似反映线电流的电流保护。 必须基于故障零序电流的计算,根据不同地点接地故障时零序电流大小的不同来整定。,1零序电流速断保护(零序段) 整定原则: (1)起动电流整定值 躲开(大于)本线路末端发生单相或两相接地故障可能出现的最大零序电流 3 I0 . m a x 。 是零序段可靠系数,一般取1.21.3。 (2) 动作时限,一般为: 所以,零序段的保护范围仍为本线路首端一部分。,零序段整定起动电流时需考虑的特殊情况,(3)躲开断路器三相触头不同期合闸的最大零序电流3 I0. b t,其中,
5、 是大于1的可靠系数。,如果有:,则整定定值取为最大者,即,按以上原则(即条件3)所得定值一般较大,会使保护范围缩小,灵敏度降低。此时可考虑使零序段带一小的延时(0.1s)躲开不同时合闸时间,这时可不考虑按这一条件来整定,只按照条件1进行整定。,(4)采用单相自动重合闸时,还应躲过非全相运行期间系统 发生振荡所出现的最大零序电流 3 I0. f q。,零序段整定起动电流时需考虑的特殊情况,则设立两个零序段,分别为:,, 是按上述2个条件整定的起动电流,灵敏段:按(1)(3)条件整定,非全相运行时退出 不灵敏段:按(4)整定,非全相运行时不退出,如果,2. 零序电流限时速断保护(零序段),整定原
6、则:,(1)起动电流整定值 与相邻下一线路的零序电流段配合。,当被整定保护与被配合保护间有接地变压器时,考虑K 0 f z。,其中, 是最小零序电 流分支系数。,零序电流限时速断保护(零序段)的整定原则,(2)动作时限,(3)灵敏度校验,若灵敏系数不满足: (1)与相邻线路零序段配合; (2)保留原有段,再增加与相邻线路零序段 相配合的段; (3)改用接地距离保护。,3. 零序电流限时速断保护(零序段),(1) 躲开线路末端相间短路时所出现的最大不平衡电流。,(2)逐级配合: 本保护零序三段的保护范围不能超出相邻 线路上零序三段的保护范围。,校验:按远后备和近后备分别校验。 动作时间:阶梯原则
7、,从零序网的最末级开始 按阶梯原则向电源方向推算。,四、方向性零序电流保护,分析: d1短路,保护3可能误动; d2短路,保护2可能误动。 措施:系统中有多个变压器中性点接地。 在可能误动的元件上装功率方向元件GJ0。 正方向:线路母线; 反方向:母线线路。,GJ0灵敏性校验: (1)出口短路时 GJ0无电压死区 (2)远处故障时,可能不动,须校验灵敏性。,三段式零序电流保护原理接线:,五、零序电流保护的评价和应用,优点: 1零序过电流保护整定值小;灵敏度高,动作速度快 相间短路:按负荷电流整定,一般为57A; 零序电流保护:按躲开不平衡电流整定一般为23A。 故障相电流 线路内部接地故障时,一侧零序I段动后,另一侧零序电流增加, 零序 I 段相继动作。 2受运行方式变化的影响小 X023.5X1,因此零序电流变化曲线较陡,保护范围大且较稳定, 易满足灵敏系数的要求。 3不受系统的对称性振荡和三相过负荷影响 4单相接地故障发生的概率多,相间电流保护三相星形接线也可保护单相接地,但零序电流保护有其优点。,缺点: 1. 受线路长度和运行方式变化的影响。 2. 受单相重合闸的影响大。 3. 对自耦合变压器联系的两个不同等级的电压网络,整定计算 复杂化。,作业: 2-41 复习题:60(做)、65、70、75、77、89、99、104、105,
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