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1、距离、零序保护原理与配置 零序保护部分,国网上海检修公司 赵俊杰 13764426835 ,内 容 介 绍,中性点直接接地电网的零序保护 1、发生接地故障时零序分量的特点 2、保护整定原则保护配置以及保护评价 中性点非直接接地电网的零序保护 1、单相接地时零序分量的特点 2、保护配置以及保护的评价,2019年1月17日6时53分,2,1,2,2019年1月17日6时53分,3,电网中单相接地故障多，宜配置专用接地保护,2019年1月17日6时53分,4,第一部分 中性点直接接地电网的零序保护,一、单相接地时零序分量的特点,2019年1月17日6时53分,5,设短路点电流为,C0 为零序分配系数
2、,2019年1月17日6时53分,7,1、零序电压 故障点的零序电压最高，离故障点越远，零序电压越低，变压器接地中性点的零序电压为零。,2、零序电流,零序电流是从故障点流向中性点，但零序电流的正方向仍规定为从母线到线路。 零序电流的大小主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的数目.,2019年1月17日6时53分,8,(1)零序电流大小与接地故障的类型有关。,影响流过保护的零序电流大小的诸因素,单相接地和两相接地短路时流过短路点的零序电流为,2019年1月17日6时53分,9,(2)零序电流大小非但与零序阻抗有关而且与正、负序阻抗有关。,(3)零序电流大小与保护背后系统和对端系统中性点
3、接地的变压器多少密切相关。,2019年1月17日6时53分,10,(4)零序电流大小与短路点远近相关。,3、零序功率,短路点零序功率最大，越靠近变压器中性点处零序功率越小； 对于发生故障的线路，零序功率方向与正序功率方向相反，由线路指向母线。,2019年1月17日6时53分,11,4、保护安装处零序电流和零序电压相位关系,2019年1月17日6时53分,12,取零序阻抗角为,变压器T1零序阻抗,二、零序电压、电流滤过器,1、零序电压滤过器 （1）用三个单相式电压互感器,2019年1月17日6时53分,13,（2）用三相五柱式电压互感器,2019年1月17日6时53分,14,（3）接于发电机中性
4、点 （4）微机保护内部合成 的电压互感器,2019年1月17日6时53分,15,2、零序电流滤过器和零序电流互感器,（1）零序电流滤过器,2019年1月17日6时53分,16,零序电流滤过器：将三相电流互感器的二次同极性端子并联，即构成零序电流滤过器，此时流入电流继电器的电流为： 正常情况及相间短路，理想情况下，零序电流为零, 实际情况有不平衡电流。 接地故障时，输出零序电流。,2019年1月17日6时53分,17,2019年1月17日6时53分,18,不平衡电流,（2）零序电流互感器,2019年1月17日6时53分,19,用于电缆引出的线路； 套在电缆的外面，其一次绕组是从铁芯窗口穿过的电缆
5、，只有一次侧有零序电流时，在互感器的二次才有相应的零序电流输出； 特点是不平衡电流较小，接线简单。,2019年1月17日6时53分,20,保护如何构成了？,零序电流保护； 方向性零序电流保护。,三、零序电流保护阶段式,1、零序电流速断保护（零序I段）无延时,2019年1月17日6时53分,21,整定原则,（1）应躲过被保护线路末端发生单相或两相接地短路时流过本线路的最大零序电流； （2）躲过由于断路器三相触头不同时合闸出现的最大零序电流； 整定值取（1）（2）中的大值，定值较小，范围大，称为灵敏I段。,2019年1月17日6时53分,22,可靠系数，一般取1.2-1.3,（3）当线路上采用单相
6、自动重合闸时，按躲过非全相状态下发生振荡时所出现的最大零序电流。 定值较大，称为不灵敏I段。 总结： 灵敏I段，定值较小，全相运行下的接地故障； 零序电流I段 不灵敏I段，定值较大，用于非全相下的接地。,2019年1月17日6时53分,23,2、零序电流限时速断保护（零序II段）,整定原则：与下一条线路的零序电流速断保护配合。,2019年1月17日6时53分,24,灵敏系数：用本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验。 Ksen=3I0min/Izd 时间0.5s 灵敏系数不满足要求时，可采用以下措施： （1）与下级线路零序段配合；时限再抬高一点，取1到1.2s。 （2）保留原来0.5s的段，
7、在增加一个与下级线路段配合的1s的段； （3）从电网接线的全局考虑，改用接地距离保护。,2019年1月17日6时53分,25,3、零序过电流保护（零序III段）,整定原则：躲过本线路末端三相短路时流过本保护的最大不平衡电流。 灵敏系数： 近后备： 远后备： 时限：阶梯时限,2019年1月17日6时53分,26,采用单相重合闸时零序保护最末一段为什么要躲过重合闸周期。 零序三段定值一般很小，线路重合过程中非全相运行时由于较大的负荷影响非全相零序电流有可能超过三段定值引起保护动作。,2019年1月17日6时53分,28,在同一线路上的零序过电流保护与相间短路的过电流保护相比，将具有较小的时限，这是
8、零序过电流保护的一大优点。,2019年1月17日6时53分,29,2019年1月17日6时53分,30,阶段式零序电流保护逐级配合，其原则是要求相邻保护在灵敏度和动作时间上均能相互配合，在上、下两级保护的动作特性之间，不允许出现任何交错点，并留有一定的裕度。 例：假设没有遵守此原则，会出现什么后果？,2019年1月17日6时53分,31,CD线路故障但断路器拒动，后果是？,2019年1月17日6时53分,32,四、方向性零序电流保护,2019年1月17日6时53分,33,1)提高零序电流保护选择性、灵敏度 2)可与零序电流保护构成零序电流方向保护，也可构成纵联零序方向保护，也可作为其他保护的方
9、向判别元件 3）基本思想：比较零序电流和零序电压的相位来区别正、反方向的接地短路。,（一）零序方向继电器的设置,2019年1月17日6时53分,34,（二）零序方向继电器的原理,2019年1月17日6时53分,35,1、相位比较方式实现： 微机保护中：,2019年1月17日6时53分,36,（三）零序方向继电器的实现,2、幅值比较方式实现： 正方向动作方程： 反方向动作方程： 只需要正方向零序方向继电器。,2019年1月17日6时53分,37,（四）零序方向继电器的性能评述,2019年1月17日6时53分,38,1、正方向和反方向短路时零序电压和零序电流的夹角截然相反，动作十分清晰，因此性能良
10、好，有良好的方向性； 2、零序方向继电器的动作行为与负荷电流无关，与过渡电阻大小无关； 3、系统振荡时不会误动； 4、只能保护接地故障。,5、 零序方向继电器在非全相运行期间的动作行为分析。,设零序阻抗角都为80度,设零序阻抗角都为80度,从TV安装处出发，如果不对称点（短路点或断线点）在正方向，那么正方向的零序方向继电器动作，而反方向的零序方向继电器不动作。如果不对称点（短路点或断线点）在反方向，那么正好相反正方向的零序方向继电器不动作，而反方向的零序方向继电器动作。,在简化成双侧系统的零序序网图中从保护用的TV安装处向两侧观察，如果反方向没有电源，且它的零序综合阻抗又是感性的，那么零序方向
11、继电器判为正方向短路；如果正方向没有电源，且它的零序综合阻抗又是感性的，那么零序方向继电器判为反方向短路。如果零序综合阻抗是容性的，那么判别的短路方向相反。如果从TV安装处向两侧观察，两侧都有电源，那么要根据具体系统的参数分析零序方向继电器的动作行为,纵联零序保护动作原理基础,7零序方向原件受相邻平行线路间互感影响。,对 、 、 进行星角变换,N端保护安装处感受到的零序电压U0N,列GNG3的回路电压方程。,各值都是正值，设它们的阻抗角都相同，例如是80度 ， ，如果：,则,如果 较大，即两条线路是弱电联系时，非故障线路的纵联零序方向保护容易误动。下面是两种极端情况 。 如果 ，那么只要 ，就
12、可以满足正方向故障。此时MN线路两侧零序方向继电器都判正方向短路，因而纵联零序方向保护将误动。,如果 ，考虑到输电线路的零序互感阻抗总是小于本线路的零序阻抗的，即 ，所以不会满足正方向故障条件，N侧零序方向继电器判为反方向短路，因而纵联零序方向保护将不会误动。 所以在同杆并架双回线上，只要两回线有一端是直接相连的，一回线接地故障时，另一回线的纵联零序方向保护不会误动。,所以在同杆并架双回线上，只要两回线有一端是直接相连的，一回线接地故障时，另一回线的纵联零序方向保护不会误动。 在弱电强磁联系的两条线路上，当一条线路上流有零序电流时，将可能造成另一条线路的纵联零序方向保护误动。 防止零序方向元件
13、误动的方法一般是用负序方向原件。,2019年1月17日6时53分,53,整流型和晶体管型零序功率方向继电器灵敏角设为70度,2019年1月17日6时53分,54,现在保护中常用的接法，但实际中已经没有零序功率方向继电器，它的功能是由计算机逻辑计算实现的,优点 零序过电流保护的灵敏度高； 受系统运行方式的影响比较小； 不受系统振荡和过负荷的影响； 方向性零序电流保护没有电压死区； 简单、可靠。,2019年1月17日6时53分,55,五、零序保护评价,电流速断保护是按照系统最大运行方式整定的，零序保护是在系统正常运行方式下整定,缺点 对短线路或运行方式变化很大时，保护往往不能满足要求； 单相重合闸
14、的过程中可能误动； 当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电网时，将使保护的整定配合复杂化，且将增大第III段保护的动作时间。,2019年1月17日6时53分,56,老保护中的四段式零序电流保护： 快速零序I段只能保护本线路的一部分； 短延时零序II段：能以较短的延时尽可能地切除本线路范围内的故障； 较长延时的零序电流III段：应可靠保护本线路全长，在本线路末端金属性接地短路时有一定的灵敏系数； 长延时的IV段：后备保护，定值不大于300A，保护本线路的高阻接地短路。,2019年1月17日6时53分,57,南瑞线路保护零序设置,用接地距离保护和工频变化量距离保护来作为接地故障的主后备保护，用零
15、序II 、III段来处理高阻接地问题。 RCS-931G设置两个带延时的零序方向过流保护，不设置速跳的I段零序过流，II段零序受零序正方向元件控制，III段零序则由用户选择经或不经方向元件控制。,零序电流保护在运行中需注意问题：,因交流回路问题引起保护误动或拒动,包括电流回路断线或开口三角极性接反等可能造成保护误动作； 地理位置靠近的平行线路，其中一条线路故障时，可能会在另一条线路引起感应零序电流，造成反方向侧零序电流保护误动，解决措施可用负序方向元件；,2019年1月17日6时53分,59,03年某电网一条220 kV线路两侧的第一套高频保护（以下简称为保护1）动作，故障选相为B相，第二套高
16、频保护启动但没有动作，随后线路重合成功。在保护1动作的同时，B变电所的110 kV线路保护也动作，且故障相也是B相，而且A变电所录波器测距结果超过线路全长，初步判断是保护1属于误动。,A变电所 B变电所 09ms GPQD 07ms GPQD（高频启动） 23ms GPI0TX 20ms GPI0TX（高频零序停信） 45ms GPI0CK 43ms GPI0CK（高频零序出口）,对A侧来说，故障点在正方向，高频零序停信是正常的，但B侧应该是反方向，但B侧停信了，说明B侧肯定有问题，需要重点查清反方向故障时B侧停信的原因。仔细分析B侧保护1的采样值，发现交流电压采样值存在明显异常，表现：开口三角采样值为很小；实际发现时保护屏处中性线N松动导致。,ZLA、 ZLB、ZLC为电压互感器到保护安装
