第四章零序电流保护

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第四章 电网接地故障的电流、电压保护,主讲教师:王艳 电自教研室,主要内容,一、零序分量的特点 二、零序电压、电流滤过器 三、多段式零序电流保护 四、方向性零序电流保护 五、对零序电流保护的评价,变压器中性点接地方式 大电流接地系统 小电流接地系统,35kV及以下电网:中性点不接地或不直接接地 小接地电流系统,110kV及以上电网:中性点直接接地 大接地电流系统,零序阻抗满足:,中性点直接接地系统中发生接地故障几率达 8090%,零序保护有较好效果。,我国:,有些国家:,一、零序分量的特点,零序网络:与线路、接地变压器的数目和位置相关,和发电机没有关系。,零序电压:故障点零序电压最高,离故障点越远,零序电 压越低,变压器中性点接地处为零。,一、零序分量的特点,一、零序分量的特点,2. 零序电流 分布:与变压器中性点接地的多少和位置有关; 大小:与线路及中性点接地变压器的零序阻抗有关。,一、零序分量的特点,3. 零序功率 分布:短路点零序功率最大; 方向:对于发生故障的线路,两端的零序功率方向为 线路母线。,一、零序分量的特点,4.零序电压与电流的相位关系,正方向故障:,夹角取决于保护背后系统的零序阻抗,与被保护线路、故障位置、过渡电阻无关,一、零序分量的特点,4.零序电压与电流的相位关系,反方向故障:,夹角取决于保护面对系统的零序阻抗。,1.零序电压滤过器,(a) 用三个单相式电压互感器,二、 零序电压、电流滤过器,1.零序电压滤过器,二、 零序电压、电流滤过器,(b) 用三相五柱式电压互感器,1.零序电压滤过器,二、 零序电压、电流滤过器,(c) 接于发电机中性点的单相电压互感器,(d) 内部合成零序电压,1.零序电流滤过器,二、 零序电压、电流滤过器,1.零序电流滤过器,二、 零序电压、电流滤过器,优点: 没有不平衡电流 接线简单,三、三段式零序电流保护,零序电流段保护,零序电流II段保护,零序电流III段保护,(一)零序电流I段保护,(1)躲过本线路末端接地短路时的最大三倍零序电流,三、三段式零序电流保护,的计算:,故障点:本线路末端,故障类型:,(假设 ),当,当,运行方式,本侧与对侧的电源应是最大运行方式;背后的零序阻抗小,对侧的零序阻抗大。,(2)躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大零序电流,的计算:,两相先合:,一相先合:,取两者较大者,三、三段式零序电流保护,(一)零序电流I段保护,(2)躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大零序电流,三、三段式零序电流保护,(一)零序电流I段保护,整定值应选取(1)和(2)中较大者。原则(2)所得定值一般较大,保护范围缩小,灵敏度降低。,在手动合闸以及三相自动重合闸时,使零序I段带有一个小的延时(约0.1s),这样就无需考虑此条件。,(1)躲过本线路末端接地短路时的最大三倍零序电流,(3)当线路上采用单相自动重合闸时,按原则(1)整定,往往不能躲开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,按能躲开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整定,保护范围缩小,矛盾!,三、三段式零序电流保护,(一)零序电流I段保护,设置两个零序I段保护,不灵敏I段:按条件(3)整定,灵敏I段:按条件(1)或(2)整定,解决办法:,全相运行时发挥作用,非全相时退出。,非全相运行时发挥作用。,三、三段式零序电流保护,(3)当线路上采用单相自动重合闸时,与相邻线路零序电流I段配合,(二)零序电流II段保护,三、三段式零序电流保护,灵敏性校验:,要求 Ksen1.5,改与相邻线段配合 用两个灵敏度不同的II段 改用接地距离保护,若不满足要求,按本线路末端发生接地故障时最小零序电流校验,三、三段式零序电流保护,(二)零序电流II段保护,躲下级线路出口三相短路时流过保护装置的最大不平衡电流,三、三段式零序电流保护,(二)零序电流III段保护,式中,与下级线路零序III段保护在灵敏度上配合,三、三段式零序电流保护,(二)零序电流III段保护,灵敏性校验:,1. 近后备:按被保护线路末端短路时,流过保护的最小三倍零序电流校验,2. 远后备:按相邻线路末端短路时,流过保护的最小三倍零序电流校验,动作时间:按阶梯时限原则来选择,零序过电流保护的时限特性,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,这是零序过电流保护的一大优点。,三、三段式零序电流保护,四、方向性零序电流保护,零序电流保护 + 零序功率方向继电器 = 方向性零序电流保护,k1点短路时,k2点短路时,四、方向性零序电流保护,静态功率方向继电器,四、方向性零序电流保护,1. 零序功率方向继电器的接线:,1. 零序功率方向继电器的接线:,整流型和晶体管型零序功率方向继电器,四、方向性零序电流保护,1.零序过电流保护的灵敏度高,2.受系统运行方式的影响要小,3.不受系统振荡和过负荷的影响,4.方向性零序电流保护没有电压死区,5.简单、可靠,优点:,五、对零序电流保护的评价,1.对短线路或运行方式变化很大时,保护往往不能满足要求,2.单相重合闸的过程中可能误动,3.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,缺点:,五、对零序电流保护的评价,2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护,中性点非直接接地系统(小接地电流系统) 中性点不接地 中性点经消弧线圈接地 中性点经电阻接地,在小接地电流系统中发生单相接地时,一般都允许再继续运 行12个小时,要求保护能选出接地线路并及时发出信号 对人身和设备的安全有危险时,应动作于跳闸,1、对保护的要求,2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护,2、中性点不接地系统,2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护,结论:,3. 在故障线路上,零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和,方向为从线路流向母线。,1. 发生单相接地时,全系统都会出现零序电压;,2. 在非故障线路上有零序电流,其数值等于该线路本身的电容电流,方向为从母线流向线路。,2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护,3、中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障的特点,2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护,在中性点接入消弧线圈以后,单相接地时,通过接地点的总电流为电感电流与全系统总电容电流的向量和。即,由于 和 的相位相差180,因此 将因消弧线圈的补偿而减小。根据对电容电流补偿程度的不同,可以分为完全补偿、欠补偿和过补偿三种补偿方式。,过补偿方式没有发生过电压的危险性。因而得到广泛的应用。,2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护,3、中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障的特点,中性点非直接接地系统中单相接地保护,(1)零序电压保护(绝缘监视装置),绝缘监视装置是利用单相接地时出现的零序电压,带延时动作于信号。,该保护只能监测出接地故障,但不能判别出是哪条线路的接地。为了找出故障线路,还需要由运行人员依次短时断开各条线路,再以自动重合闸纠正。当断开某条线路时,零序电压信号消失,即说明该线路单相接地。,(2)零序电流保护,零序电流保护是利用故障线路的零序电流比非故障线路零序电流大的特点来实现选择性的保护。,为了保证动作的选择性,零序电流保护的动作电流Iset应大于本线路的电容电流,即,中性点非直接接地系统中单相接地保护,(3)零序功率方向保护,零序功率方向保护是利用故障线路和非故障线路的保护安装处零序电流方向相反的特点构成。用于零序电流保护不满足要求和接线复杂的网络中。,中性点非直接接地系统中单相接地保护,本节学习重点,掌握中性点直接接地电网发生单相接地短路时,零序电流、零序电压的分布特点。 掌握在接地保护中应用的零序功率方向继电器的特点,特别是零序功率方向继电器的接线(指与零序电流滤过器和零序电压滤过器之间的连接)特点。 了解电力系统中性点不接地系统中,发生单相接地的特点及其保护方式。 了解电力系统中性点经消弧线圈接地系统中,发生单相接地的特点及其保护方式
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