《电力系统继电保护》辅导资料三汇总

电力系统继电保护辅导资料三主题：课件第二章电网的电流保护第3节——大电流接地系统的零序电流保护学习时间：2013年10月14日－10月20日内容：我们这周主要学习课件第二章的第3节，大电流接地系统的零序电流保护相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深电网电流保护相关知识的理解。一、学习要求1．理解中性点直接接地系统接地短路时零序分量的特点，与相间短路的三段式保护比较；2．学习零序电流及方向保护的工作原理。二、主要内容在中性点直接接地的系统中，发生单相接地短路时，将出现很大的故障相电流和零序电流，故称为大电流接地系统。（a）系统接线图（b）零序网络图图1接地短路时的零序等效网络1.零序分量的特点零序电流的实际方向，是线路流向母线的方向。零序网络中的零序电压、零序电流、零序功率等统称为零序分量，具有如下特点：(1故障点的零序电压最高；(2零序电流是由零序电压产生的，故障线路上实际零序电流的方向由线路－－母线；(3故障线路上零序功率的方向由线路－－母线；(4保护安装处的零序电压是从该点到零序网络中性点之间，零序阻抗上的电压降，保护安装处的零序电压和零序电流的相位差也由保护安装处到零序网络中性点之间零序阻抗的阻抗角决定，与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关；(5零序分量受系统运行方式的影响小。用零序电流和零序电压的幅值以及它们的相位关系即可实现接地短路的零序电流保护和零序方向保护。系统中全部或部分变压器中性点直接接地是大接地电流系统的标志。其主要目的是降低对整个系统绝缘水平的要求。但中性点接地变压器的台数、容量及其分布情况变化时，零序网络也随之改变，因此，同一故障点的零序电流分布也随之改变。所以变压器的中性点接地情况改变，将直接影响零序电流保护的灵敏性。因此对变压器中性点接地的选择要满足下面两条要求：(1不使系统出现危险的过电压。(2不使零序网络有较大改变，以保证零序电流保护有稳定的灵敏性。2.零序分量过滤器零序电流和零序电压是通过零序分量过滤器取得的，零序分量过滤器有零序电压过滤器和零序电流过滤器两种。（1）零序电压过滤器为取得零序电压，可采用以下几种接线方式的互感器。①采用三个单相电压互感器，一次绕组接成星形，并将中性点直接接地；二次绕组三个相互串联，接成开口三角形，则从开口两端即可获得零序电压。②采用三相五柱式三绕组电压互感器，一次绕组接成星形，并将中性点直接接地；二次绕组有两组线圈，一组接成星形，用于接测量仪表或继电器，另一组接成开口三角形，从开口处即可获得零序电压。③当发电机的中性点经电压互感器或消弧线圈接地时，从它的二次绕组中也能获得零序电压。（2）零序电流过滤器对于架空线路，为取得零序电流，通常采用三个单相电流互感器，接成完全星形接法，从继电器中即可得到零序电流。实际应用中，并不需要专门的零序电流过滤器，而是将继电器接入相间短路保护用电流互感器的中线上就可以了。对于电缆线路，将互感器套在电缆外面，从铁芯中穿过的电缆就是电流互感器的一次绕组，正常时零序电流为零，只有当一次侧出现零序电流时，在二次侧才有相应的输出，其主要特点就是接线简单。3.三段式零序电流保护零序电流保护与三段式相间短路保护基本相似，也分为三段式：零序电流Ⅰ段为瞬时零序电流速断，只保护线路的一部分；零序电流Ⅱ段为限时零序电流速断，可保护本线路全长，并与相邻线路零序电流速断保护相配合，带有0.5s延时，它与零序电流Ⅰ段共同构成本线路接地故障的主保护；零序电流Ⅲ段为零序过电流保护，动作时限按阶梯原则整定，它作为本线路和相邻线路的单相接地故障的后备保护。（1）零序电流Ⅰ段——零序电流速断保护零序电流速断保护的动作电流的整定三原则：①为保证选择性，动作电流应大于本线路末端单相或两相接地短路时流过保护安装处的最大零序电流。②动作电流应大于断路器三相不同时合闸(非全相运行时出现的最大零序电流。③应设置灵敏度不同的两套零序电流速断保护：灵敏的Ⅰ段：仍按上述原则整定，因动作值小，保护范围大，所以灵敏。主要任务是对全相运行状态下的接地故障进行保护。当单相自动重合闸启动时(即开始切除单相接地故障时将其自动闭锁，待恢复全相运行时再重新投入。不灵敏的Ⅰ段：动作值大，保护范围小，不灵敏。主要任务是专为非全相运行状态下(如单相自动重合闸过程中，其他两相又发生了单相接地故障时的保护，以便尽快地将故障切除。当然，它也能反应全相运行状态下的接地故障，只是其保护范围比灵敏的Ⅰ段要小。（2）零序电流Ⅱ段——限时零序电流速断保护限时零序电流速断保护的整定原则与相间短路的限时电流速断保护相同，即考虑与下一条线路的零序Ⅰ段保护相配合，但应注意，当两个保护之间的变电所母线上接有中性点接地的变压器时，该考虑变压器对零序电流分流的影响。限时零序电流速断保护的灵敏系数按被保护线路末端发生接地短路时的最小零序电流来校验。如果灵敏系数不能满足要求，则可改用与保护2零序电流Ⅱ段相配合。此外还可以考虑用以下方式解决：①用两个灵敏度不同的零序Ⅱ段保护。即保留0.5s的零序电流保护，以便快速切除正常运行方式和最大运行方式下线路上所发生的接地故障；同时再增加一个与下级线路零序电流Ⅱ段保护相配合的Ⅱ段保护，它能保证在各种运行方式下线路上发生短路时，保护装置具有足够的灵敏系数。这样与零序电流速断保护和零序过电流保护共同组成四段式零序电流保护。②从电网接线的全局考虑，可改用接地距离保护。（3）零序电流Ⅲ段——定时限零序过电流保护定时限零序过电流保护的作用相当于相间短路的过电流保护，在一般情况下是作为后备保护使用的，但在中性点直接接地系统中的终端线路上，也可以作为主保护使用。定时限零序过电流保护的动作时限按阶梯原则确定。4.方向性零序电流保护在双侧或多侧电源的网络中，在变压器接地数目比较多的复杂网络中，需要考虑零序电流保护动作的方向性问题。为了保证位于母线两侧的零序电流保护有选择性地切除故障，必须在零序电流保护中加装功率方向元件，构成零序电流方向保护。此时，只需按同一方向的零序电流保护进行配合，并构成阶段式零序方向电流保护。零序功率方向继电器：为判别零序功率的方向，在零序电流保护装置中应接入零序功率方向继电器，它反应于零序功率方向而动作，其整流型的零序功率方向继电器与反应相间短路的整流型功率方向继电器的工作原理和构成方法基本相同，差别仅在于接线方式不同。因为零序功率方向继电器反应的是零序功率的方向，所以需要接入零序电压和零序电流；又因为接地故障点越靠近保护安装处，零序电压越高，所以零序功率方向继电器不存在电压“死区”问题。三段式零序方向电流保护：由零序方向电流速断保护、限时零序方向电流速断保护和零序方向过电流保护组成。在同一保护方向上零序方向电流保护的动作电流和动作时限的整定计算原则以及灵敏系数的校验与三段式零序电流保护相同5.对零序电流保护的评价在中性点直接接地的电网中，由于零序电流保护简单、经济、可靠，作为辅助保护或后备保护获得了广泛的应用。它与相间短路的电流保护相比，具有以下优点：（1）零序电流保护整定动作值较小，灵敏度高；（2）零序电流保护受系统运行方式的变化影响小；（3）零序电流保护不受系统振荡、短时过负荷的影响；（4）方向性零序保护没有死区。零序电流保护的缺点是：（1）对于运行方式变化很大或接地点变化很大的电网，往往不能满足系统运行所提出的要求；（2）单相重合闸影响零序电流保护正确动作；（3）当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电网，使零序电流保护的整定配合复杂化，并将增大零序III段的动作时间。三、习题（一）选择题1．大接地电流系统中，线路上发生正向接地故障时,在保护安装处流过该线路的3I0比母线3U0的相位（）。A.超前约110°B.滞后约70°C.滞后约110°D.超前约70°答案：A2.大接地电流系统，发生单相接地故障，故障点距母线远近与母线上零序电压值的关系是（）。A.与故障点位置无关B.故障点越远零序电压越高C.故障点越远零序电压越低D．零序电压为零答案：C3．我国110kV及以上系统的中性点均采用（）。A．直接接地方式B．经消弧线圈接地方式C．经大电抗器接地方式D．不接地方式答案：A（二）多选题1.在电力系统中，中性点的工作方式有（）。A.中性点直接接地B.中性点经消弧线圈接地C．中性点不接地D．中性点大电抗器接地方式答案：ABC2.变压器中性点接地的选择满足的要求（）。A.不使系统出现危险的过电压B.不使系统出现危险的过电流C．不使零序网络有较大的改变D．不使系统出现短路答案：AC3．零序电流保护的特点有（）。A．灵敏度高B．速动性好C．不受过负荷和系统振荡的影响D．方向零序电流保护在保护安装处接地时无电压死区答案：ABCD（三）判断题1．系统零序电流的分布与电源点的分布有关，与中性点接地的多少及位置无关。（）答案：×2．当发电机的中性点经电压互感器或消弧线圈接地时，从它的二次绕组中也能获得零序电压。（）答案：√3．系统中全部或部分变压器中性点直接接地是大接地电流系统的标志。（）答案：√（四）简答题1.零序电流速断保护的整定原则是什么？答：1躲过被保护线路末端发生接地短路时流过保护的最大零序电流；2躲过断路器三相触头不同期合闸所产生的最大零序电流；3当系统采用单相重合闸时，应躲过非全相振荡时出现的最大零序电流。