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1、输电线路的零序电流保护李薇薇1 为什么要单独装设零序保护v在大电流接地电网中，如果发生单相接地短路时， 前已述及的电流保护采用三相完全星形接线，就能 够对这种故障起到保护作用，但由于它们的动作电 流较大，而单相接地短路电流又往往比相间短路电 流小；同时，作为相间短路保护兼作接地保护时， 其动作时限也比专用接地保护长，故在该接地网中 装设专用接地保护零序保护。v在小电流接地电网中，如果发生单相接地短路时， 没有真正意义上的零序电流，只有零序电容电流， 故允许带接地点继续运行一段时间（12小时）， 因此在该系统中仅装设作用于信号的零序保护。 v电网中性点运行方式：中性点不接地、中性点经消 弧线圈接
2、地和中性点直接接地三种。v中性点直接接地的系统X0/X145,当发生接地故 障时,通过变压器接地点构成短路通路,使故障相流 过很大的短路电流，称其为大接地电流系统。v110kV及以上的电压等级电网中性点直接接地 运行方式（大接地电流系统）v66kV及以下的电压等级电网中性点不接地或经 消弧线圈接地运行方式（小接地电流系统）。 小接地电流系统的接地保护1、中性点非直接接地系统单相接地的特点相间电压特点：相间电压仍然对称，对用户没 有影响，一般情况可继续运行一段时间。相 电 压 特 点故障相电压降低，非故障相电压升高 。单相金属性接地时，故障相电压为零 ，非故障相电压升高为线电压值。要求：保护装置
3、有选择地发出信号， 必要时应动作于跳闸。电压相量图：单相 接地 故障 特点1、全系统都出现零序电压、且零序 电压全系统相等。2、非故障线路零序电流由本线路对 地电容形成。3、故障线路零序电流由全系统非 故障线路、元件对地电容形成。4、故障相电压下降，非故障相 电压升高。小电流系统的接地保护v由于零序电流很小，依靠零序电流构成保护 ，其灵敏度往往达不到要求。一般采取如下 措施： 零序电压的获取方法v (1) 从TV开口三角处获取 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，可以通过它们的二
4、次侧也可取得零序 电压。(2) 自产 3U0方式绝缘监视 v如上图所示，通过对母线零序电压的监视， 可以知道电网是否有接地故障。当零序电压 较大时，值班人员轮流拉开各出线的断路器 ，如果零序电压消失，说明所拉线路就是故 障线路；如果拉开线路后，零序电流依然存 在，说明所拉线路不是故障线路，则把所拉 开线路断路器合上，继续拉下一条线路，直 到零序电压消失。 2、 不接地系统单相接地故障的保护方式（1）无选择性绝缘监视装置（2）零序电流保护v要构成零序电流保护，需要取出零序电流， 零序电流滤过器就是取出零序电流的工具。v零序电流滤过器有两种形式，一种是将三相 电流互感器二次侧同极性并联，构成零序电
5、 流滤过器，另一种是用于电缆引出的线路的 零序电流互感器。（2）零序电流保护原理：利用零序电流的数值不同实现。使用条件：电缆线路或经电缆出线的架空 线路上。保护动作电流可靠系数 速动保护：45。 延时保护1.52。被保护线路零序电流为灵敏系数（3） 零序功率方向保护非故障线路的零序电流接地点总零序电流为故障线路的零序电流为小电流接地选线v 小电流接地选线功能的实现采用的设计思 路是：“分散采集、集中判别”。在单相接地 （出现零序电压）时启动选线功能。首先把 各出线的零序电流计算出来，然后计算各出 线的零序电压与零序电流夹角。然后选出零 序电流大小与夹角大小选出故障线路。该方 法需要收集各条出线
6、的零序电流与母线的零 序电压。 大接地电流系统接地保护v （1）零序电压故障点Uk0最高,离故障点越远, Uk0 越低.变 压器中性点接地处Uk0=0 ,如图(a)所示。(2) 零序电流其数值和分布与变压器中性点接地的多少 和位置有关，而与电源的数目和位置无关。变压器中性点接地方式的选择原则如 下： v中间变电所母线有穿越电流或变压器低压侧有电源，因此 至少要有一台变压器中性点接地，以防止由于接地短路引起 的过电压。 电厂并列运行的变压器，应将部分变压器的中性点接地。 这样，当一台中性点接地的变压器由于检修或其它原因切除 时，将另一台变压器中性点接地，以保持系统零序电流的大 小和分布不变。 终
7、端变电所变压器低压侧无电源，为提高零序保护的灵敏 性，变压器应不接地运行。 对于双母线按固定连接方式运行的变电所，每组母线上至 少应有一台变压器中性点直接接地。这样，当母联开关断开 后，每组母线上仍然保留一台中性点直接接地的变压器。 变压器中性点绝缘水平较低时，中性点必须接地。 中性点直接接地系统输电线路 接地故障保护1、 中性点直接接地系统接地时零序分 量的特点电力系统发生单相接地时,可利用对称 分量法将电流分解为正序、负序和零 序。零序分量特点1、故障点的零序电压最高为，离故障点越 远处的零序电压越低，变压器中性接地点的 零序电压为零。2、零序电流的分布，主要决定于输电线 路的零序阻抗和中
8、性点接地变压器的零序 阻抗，而与电源的数目和位置无关。3、运行方式变化，若输电线路和中性点接 地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序 等效网络就是不变的。系统正序阻抗和负 序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间 接影响零序分量的大小。（3）零序电压和零序电流的相位 在正方向短路下，保护安装处母线零序电压与 零序电流的相位关系，取决于母线背后元件的零序阻 抗（一般为70o80o），而与被保护线路的零序阻抗和 故障点的位置无关。 （4）、对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正 序功率方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流 向母线的。零序电流保护v 作为接地短路保护的后备保护，一般配置 三段式或四段
9、式零序电流保护。（1）零序电流段为速动段保护；（2）零序电流段为带时限零序电流速 段保护；（3）零序电流段为零序过电流保护。1、零序电流速断保护特点：为了保证保护动作的快速性和选择 性要求，保护只能保护线路的一部分。动作条件：（1）按躲过被保护线路末端接地短路时， 保护安装处测量到的最大零序电流整定。保护动作电流（2）按躲过断路器三相触头不同时合闸 时，最大零序电流整定若保护动作时间大于断路器三相合闸不同期时 间，本条件可不考虑。保护整定值取上述两条件较大值。灵敏度不满足要求措施：保护可经小延时，使保护装置的动作时间 大于断路器触头不同时合闸的时间。（3）按非全相运行且振荡条件整定按此条件整定
10、，通常整定值较高，可采 用设置两个速断保护。即灵敏I 段，不灵敏 I 段保护。2、限时零序电流速断保护工作原理与相间短路保护相似。要求：要保护线路全长。动作电流保护动作电流确定分析动作时间：灵敏度当下级线路比较短或运行方式变化比较大， 灵敏系数不满足要求时，可采用下列措施加 以解决:(1)使本线路的零序段与下一线路的零序 段相配合，其动作电流、动作时限都与下一 线路的零序段配合； (2)保留原来0.5s时限的零序段，增设一个 与下一线路零序段配合的、动作时限为1s 左右的零序段，它们与瞬时零序电流速断 及零序过电流保护一起，构成四段式零序电 流保护。(3)从电网接线的全局考虑，改用接地距离保
11、护。3、零序过电流保护作用：作为近后备保护和远后备保护。动作电流按最大不平衡电流整定。同时要求各保护间进行配合。灵敏度零序电流保护段的灵敏系数，按保 护范围末端接地短路时流过本保护的最小 零序电流来校验。作近后备时，校验点取 本线路末端，要求灵敏度1.31.5，作下 一线路的远后备时，校验点取相邻线路末 端，要求灵敏度1.25。三段式零序方向电流保护原理接线零序方向电流保护零序功率方向继电器接于零序电压和零序 电流之上，动作于否决定于零序功率功率的方 向。在正向保护区内发生接地短路时，要求 零序功率方向继电器应能正确动作，并工作 在较灵敏的状态下。灵敏角在双侧电源两侧变压器的中性点均接地 的电网中，当线路上发生接地短路时，故障 点的零序电流将分为两个支路分别流向两侧 的接地中性点，不装设方向元件将不能保证 保护动作的选择性。零序功率方向继电器接线
