中性点直接接地系统中接地短路的 零序电流及方向保护

中性点直接接地系统中接地短路的 零序电流及方向保护

《继电保护》教案编写教师 授课日期 李志新 2010、8、10 编写日期 11、3、20 授课顺序

授课班级课题 目的要求 重点及难点 课堂提问 及布置作业 时间分配

发电091GJ2.3 中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护 掌握中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护基本原理 重点：零序电流及方向保护基本原理 难点：零序保护的配合 提问：功率方向保护的动作区是如何确定的？ 作业：P62 组织教学 巩固新课 6分钟 12分钟 复习旧课 布置作业 6分钟 6分钟 讲授新课 210分钟

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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一、电力系统中性点工作方式和应用场合电力系统中性点工作方式：中性点直接接地、中性点 不接地和中性点经消弧线圈接地。 大电流接地系统：中性点直接接地的系统中，当发生单 相接地时，使故障相产生很大的短路电流。----110kV及以 上电网。 小电流接地系统：在中性点非直接接地的系统中，在发 生单相接地时，因构不成短路回路，在故障点流过比负荷 电流小得多的电流。---- 3~35kV及以下电网。

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单相接地故障的特征：将出现很大的零序电压和零序电流。

利用对称分量法，可以分解出零序、负序、正序分量。 正序、负序和零序是为了分析系统电压、电流出现不对称 现象时，把三相不对称的分量分解成对称分量(正序、负 序)及同相的零序分量。三相对称时，负序和零序分量为 零。当系统出现故障时，三相不对称。正方向规定： 零序电流方向：母线流向故障点为正 零序电压方向：线路高于大地的电压为正。

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一、接地短路时零序电压、电流和功率的分布零序分量参数的特点： 1、零序电压 故障点零序电压最高， 距离故障点越远零序电压 越低。变压器中性点接地 处电压为零。

运行方式的变化，间 接影响零序分量的大小。

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2、零序电流1)零序电流由故障点零序电压产生，由故障点经线路流 向大地，必须经变压器中性点构成回路；中性点不接地的网 络不存在零序电流。

2)零序电流与零序电压的相位关系。规定：电流的方向母 线流向线路为正；如图所示：

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3)零序电流的大小和分布，取决于送电线路的零序阻抗 和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位 置无关。 4)零序电流保护的灵敏度直接决定于系统中性点接地的 数目和分布，所以要求变压器中性点不应任意改变其接 线方式。

3、零序功率及其分布大小：短路点U0最大，零序功率最大，变压器中性点零序 功率为零。 方向：从故障线路指向母线，与正序方向相反。

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、保护安装处电压、电流相位关系从任一保护安装处得零序电压和零序电流之间的关系 看，由于A母线上的零序电压实际上是从该点到零序网络 中性点之间的零序阻抗上的电压降，可表示为： U A0 ( I 0 ) Z T 1.0 它们之间的相位与ZT1.0(母线背后元件的零序阻抗) 有关，而与被保护线路的零序阻抗及故障点位置无关。

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二、零序电压、零序电流过滤器1、零序电压过滤器 U mn U a U b U c 3U 0(1)三个单相电压互感器，如图(a)。 (2)三相五柱式三绕组电压互感器，如图(b)。 (3)对于发电机。当发电机的中性点经电压互感器或消弧线 圈接地时，从他的二次绕组中获得零序电压，如图(c)。

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总结：从TV来口三角处获取 可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3U0。 U U U U 3Umn a b c 0

发电机中性点经电压互感器或消弧线圈接地时，可以通 过他们的二次侧获得。

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注意： 1.正常运行和电网相间短路时，由于电压互感器的误差以 及三相系统对地不完全平衡，在开口三角处也可能有数值 不大的电压输出，此电压称为不平衡电压。 2.当系统中存在三次谐波分量时，一般三相中的三次谐波 电压是同相位的，在零序电压过滤器的输出端也有三次谐 波电压输出。 对反应于零序电压而动作的保护装置，应该考虑躲开他 们的影响。

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2、零序电流过滤器原理：

3I 0 I a I b I c

对于架空线路，通常采用三个单相电流互感器，实际就是中线流过的电流。(零序电流过滤器)

对于电缆线路(零序电流互感器)

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三、零序电流保护 无时限零序电流速断保护(零序电流Ⅰ段保护) 限时零序电流速断保护(零序电流Ⅱ段保护) 零序过电流保护(零序电流Ⅲ段保护)

1、零序电流Ⅰ段保护(1)躲开下级线路出口处单相或两相接地短路时可能出 现的最大零序电流：

I

op

K 3I 0.max

rel

K rel 取1.2~1.3

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(2)躲开断路器三相触头不同期合闸时出现的最大零序 电流： I op K rel 3I 0.unc K rel 取1.1~1.2

说明： 1.按上述原则整定时，应选取较大者作为零序电流速断保 护的动作电流。 2.若零序Ⅰ段的动作时间大于断路器三相不同时合闸的时 间，则不需考虑 I 0.unc 的影响，按原则1整定。 3.若按原则2整定使启动电流过大，保护范围过小，可在 合闸时使零序Ⅰ段带一个小延时，按原则1来整定，以躲 过三相不同时合闸的时间。

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(3)当线路上采用单相自动重合闸时，按躲开在非全相运 行状

态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流。 若按条件3计算的动作电流大于条件1、2的动作电流， 则将按条件1、2计算的结果设置为灵敏Ⅰ段；在非全相 振荡时闭锁；将条件3的结果设为不灵敏Ⅰ段。

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2. 零序电流Ⅱ段保护(1)动作电流 两保护之间没有中性点接地 的变压器。 同一般的电流Ⅱ段 两保护之间有中性点接地的 变压器。 I op.1 K rel 3I k 0. JS

(2)动作时限 (3)灵敏度校验： 3I k 0.min K sen 1.5 I op.1

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3.零序电流Ⅲ段保护(1)动作电流： ① 躲开下级线路出口处相间短路时所出现的最大零序不 平衡电流：

I

op

K I unb.max

rel

I unb.max K np K st f I k .max② 大于非全相运行时3I0

I

op

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