距离、零序保护原理与配置 零序保护部分

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[e-mail]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2020年2月15日1时55分2122020年2月15日1时55分3电网中单相接地故障多，宜配置专用接地保护2020年2月15日1时55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2020年2月15日1时55分5↑MNF0I0U0KU0SZ0KZ0KZ0RZ0FI设短路点电流为↑MNF0I0U0KU0SZ0KZ0KZ0RZ0FI0FI0FI000FICI0000000RKKSRKZZZZZZCC0为零序分配系数2020年2月15日1时55分71、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.2020年2月15日1时55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2020年2月15日1时55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。010011001001022ZZUCIZZUCIF.F(3)零序电流大小与保护背后系统和对端系统中性点接地的变压器多少密切相关。2020年2月15日1时55分10↑MNF0I0U0KU0SZ0KZ0KZ0RZ0FI000FICI0000000RKKSRKZZZZZZC(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。2020年2月15日1时55分114、保护安装处零序电流和零序电压相位关系2020年2月15日1时55分12取零序阻抗角为0AU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2020年2月15日1时55分13（2）用三相五柱式电压互感器2020年2月15日1时55分14（3）接于发电机中性点（4）微机保护内部合成的电压互感器2020年2月15日1时55分152、零序电流滤过器和零序电流互感器（1）零序电流滤过器2020年2月15日1时55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。2020年2月15日1时55分172020年2月15日1时55分18不平衡电流（2）零序电流互感器2020年2月15日1时55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，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。2020年2月15日1时55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2020年2月15日1时55分21ABT1MPT2klN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。2020年2月15日1时55分22可靠系数，一般取1.2-1.3（3）当线路上采用单相自动重合闸时，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。2020年2月15日1时55分232、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。2020年2月15日1时55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Ⅱ段配合；时限再抬高一点，取1到1.2s。（2）保留原来0.5s的Ⅱ段，在增加一个与下级线路Ⅱ段配合的1s的Ⅱ段；（3）从电网接线的全局考虑，改用接地距离保护。2020年2月15日1时55分253、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2020年2月15日1时55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。2020年2月15日1时55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，这是零序过电流保护的一大优点。2020年2月15日1时55分292020年2月15日1时55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？2020年2月15日1时55分31CD线路故障但断路器拒动，后果是？2020年2月15日1时55分32四、方向性零序电流保护2020年2月15日1时55分331)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2020年2月15日1时55分340SZ0MKZ0NKZMNK0RZ正方向短路0SZ0lZMNK0RZ反方向短路0I0U800I100-（二）零序方向继电器的原理2020年2月15日1时55分351、相位比较方式实现：微机保护中：2020年2月15日1时55分36（三）零序方向继电器的实现10arg19000IU270arg908000jeIU10arg19000IU2、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。2020年2月15日1时55分37角为系统零序阻抗的阻抗电流的夹角电压超前为l零序零序（四）零序方向继电器的性能评述2020年2月15日1时55分381、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。MN0I0U0U0SZ0F↑(a)用母线TV000SZIU000000100180SSZargZargIUarg设零序阻抗角都为80度MN0I0U0U0SZ0F↑0lZ0RZ(b)用线路TV)ZZ(IURl000000R0l0080ZZargIUarg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。MN0I0U0U0SZ0F↑MN0I0U0U0SZ0F↑0lZ0RZ(a)用母线TV(b)用线路TV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FMSENREPF√F√F×－F×－F×－F×(a)保护原理图√——动作×——不动作起动元件低高FF&&&&&&≥1FXSXff跳闸88001T12345672T(b)简略原理框图＋FF7零序方向原件受相邻平行线路间互感影响。MNPQM0Z1L0Z2L0Z3L0ZQ0ZP0ZN0Z+--+0K0H0KU1G2GⅠ0IⅡ0Im00ZIⅠm00ZIⅡ3G4GG（a)零序序网图MNPQ对、、进行星角变换3L0ZP0ZN0ZMNPQM0Z1L0Z2L0ZQ0Z+--+0K0H0KUGⅠ0IⅡ0Im00ZIⅠm00ZIⅡNZPZGZⅠ0IⅡ0IⅠⅡ00IIYG3G4G（b）经过变换后的零序序网图N端保护安装处感受到的零序电压U0NMNPQM0Z1L0Z2L0ZQ0Z+--+0K0H0KUGⅠ0IⅡ0Im00ZIⅠm00ZIⅡNZPZGZⅠ0IⅡ0IⅠⅡ00IIYG3G4G（b）经过变换后的零序序网图G0G0N0N0ZIZIZIUⅠⅡⅠMNPQM0Z1L0Z2L0ZQ0Z+--+0K0H0KUGⅠ0IⅡ0Im00ZIⅠm00ZIⅡNZPZGZⅠ0IⅡ0IⅠⅡ00IIYG3G4G（b）经过变换后的零序序网图列GNG3的回路电压方程。0ZIZIZIZIZIZI-M00m001L00N0G0G0ⅠⅡⅠⅠⅠⅡm0GM01L0NG00ZZZZZZIIⅠⅡm0GM01L0NG00ZZZZZZIIⅠⅡG0G0N0N0ZIZIZIUⅠⅡⅠm0GNGm0M01L0G0N0ZZZZZZZZIUⅠm0GNGm0M01L0G0N0ZZZZZZZZIUⅠ各值都是正值，设它们的阻抗角都相同，例如是80度，，如果：GZNZ1L0ZM0Zm0Z0ZZm0G0ZZZZZZNGm0M01L0GZIU0N0Ⅰ则P0N03L0P03L0NP0N03L0N0P0GP0N03L0N03L0NZZZZZZZZZZZZZZZZZZm0m0M01L0P03L0ZZZZZZP03L0M01L0P0m0ZZZZZZ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。3L0Z3L0Z0Zm0m0m0M01L0P03L0ZZZZZZP03L0M01L0P0m0ZZZZZZ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。0Z3L01L0m0ZZm0m0M01L0P03L0ZZZZZZP03L0M01L0P0m0ZZZZZZMNPQM0Z1L0Z2L0Z3L0ZQ0ZP0ZN0Z+--+0K0H0KU1G2GⅠ0IⅡ0Im00ZIⅠm00ZIⅡ3G4GG（a)零序序网图所以在同杆并架双回线上，只