電網(wǎng)電流保護(hù)第6講

2.3中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中接地短路的零序電流及方向保護(hù)

工程背景

為了降低絕緣成本，限制過電壓，我國110kV以上電壓等級(jí)電網(wǎng)普遍采用中性點(diǎn)直接接地方式。

單相接地故障是最常見的故障類型，約占85%以上。

在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，電流保護(hù)也能起到保護(hù)作用，但其靈敏度往往不足。 因此需尋找更為合適的保護(hù)方式。2.3.1中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接地故障特征

（一）單相接地故障特征（保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)）出現(xiàn)較大零序分量系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)中僅存在正序分量電流電壓和較小的負(fù)序分量（由于負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)不平衡引起）顯然利用零序分量構(gòu)成接地故障保護(hù)具有更高的靈敏度2.3.1中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接地故障特征

（一）故障特征（保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)）零序分量特點(diǎn)： 電網(wǎng)中所有電源均為正序，因而零序網(wǎng)為無源網(wǎng)絡(luò)2.3.1中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接地故障特征

（一）故障特征（保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)）

零序電壓分布特點(diǎn)：零序電壓是故障點(diǎn)疊加電壓產(chǎn)生的，零序分量的分布取決于故障點(diǎn)位置和變壓器接地中性點(diǎn)位置。故障點(diǎn)零序電壓最高，零序電壓從故障點(diǎn)的最大值沿零序網(wǎng)逐步降低，至中性點(diǎn)降為零。 2.3.1中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接地故障特征

（一）故障特征（保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)）

零序電流分布特點(diǎn)：零序電流分布取決于零序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和故障點(diǎn)位置。零序網(wǎng)結(jié)構(gòu)取決于接地變壓器位置和接線組別。2.3.1中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接地故障特征

（一）故障特征（保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)）

零序功率和方向特點(diǎn) 電流電壓參考方向的選取同電流保護(hù)。正向故障：零序電壓滯后電流反向故障：零序電壓超前電流 為系統(tǒng)零序阻抗角，通常80-85°

2.3.2零序電流和電壓的獲取

（一）零序電壓的獲取

數(shù)字式繼電器采集三相電壓，按零序電壓定義得到

特點(diǎn)：無需專用的零序電壓通道一般不存在極性錯(cuò)誤問題要考慮不平衡輸出對保護(hù)的影響2.3.2零序電流和電壓的獲取

（一）零序電壓獲取方法

模擬式方法 零序電壓互感器的不平衡輸出及三次諧波問題

2.3.2零序電流和電壓的獲取

（二）零序電流的獲取

數(shù)字式繼電器采集三相電流，按零序電流定義得到

特點(diǎn)：無需專用的零序電流通道一般不存在極性錯(cuò)誤問題要考慮不平衡輸出對保護(hù)的影響2.3.2零序電流和電壓的獲取

（二）零序電流獲取方法

模擬式方法之一

零序電流濾過器及其不平衡輸出及三次諧波問題

2.3.2零序電流和電壓的獲取

（二）零序電流獲取方法

模擬式方法之一

零序電流互感器，不受不平衡電流影響

兩種方法的選擇取決于信噪比，及現(xiàn)場互感器配置情況2.3.2零序電流和電壓的獲取

（三）零序電流電壓接線應(yīng)注意的問題

接線極性問題，對方向元件影響很大

不平衡輸出問題，在整定中予以考慮

2.3.3零序電流保護(hù)的整定

零序電流保護(hù)同電流保護(hù)類似，不能嚴(yán)格區(qū)分區(qū)內(nèi)末端和下級(jí)線路出口故障，從選擇性和速動(dòng)性的要求出發(fā)，其整定配合也采用階段是配合方法，一般也按三段設(shè)置。

2.3.3零序電流保護(hù)的整定

（一）零序I段的整定

其作用相當(dāng)于電流速斷，保護(hù)范圍不應(yīng)超出本線路。 針對可能出現(xiàn)零序電流的各種情況，整定原則通常考慮以下兩種情況：躲開下級(jí)線路出口接地故障時(shí)最大零序電流。（實(shí)際整定時(shí)不僅要考慮運(yùn)行方式的變化，還要考慮故障類型的變化）躲開短路器三相觸頭不同期合閘時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流，

2.3.3零序電流保護(hù)的整定

（一）零序I段的整定

其作用相當(dāng)于電流速斷，保護(hù)范圍不應(yīng)超出本線路。

一般

整定值應(yīng)選擇兩者中較大的一個(gè)。 如果保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大于短路器不同期合閘時(shí)間，或零序I段經(jīng)小延時(shí)（0.1s）動(dòng)作,則可以不考慮條件2。

2.3.3零序電流保護(hù)的整定

（一）零序I段的整定 非全相運(yùn)行問題：對于高壓線路通常采用分相操作的斷路器，單相接地故障時(shí)，跳開單相，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)短時(shí)的非全相運(yùn)行情況。 非全相運(yùn)行相當(dāng)于縱向斷線故障，對保護(hù)而言屬不正常運(yùn)行狀態(tài)，所以此時(shí)零序I段按能躲開非全相運(yùn)行又發(fā)生接地故障時(shí)（單相接地）出現(xiàn)的最大零序電流整定

2.3.3零序電流保護(hù)的整定

（一）零序I段的整定 非全相運(yùn)行問題：對于高壓線路通常采用分相操作的斷路器，單相接地故障時(shí)，跳開單相，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)短時(shí)的非全相運(yùn)行情況。 非全相運(yùn)行相當(dāng)于縱向斷線故障，對保護(hù)而言屬不正常運(yùn)行狀態(tài)，所以此時(shí)零序I段按能躲開非全相運(yùn)行又發(fā)生接地故障時(shí)（單相接地）出現(xiàn)的最大零序電流整定 但按此條件整定，定值過高，靈敏度往往不足

2.3.3零序電流保護(hù)的整定

（一）零序I段的整定

解決方案：設(shè)置靈敏I段和不靈敏I段兩段保護(hù)，其配合關(guān)系如下： 靈敏I段（低定值I段）：按條件1或條件2整定，全相運(yùn)行時(shí)投入。非全相運(yùn)行時(shí)退出或閉鎖。 不靈敏I段（高定值I段）：按條件3整定，全程投入。主要用于非全相運(yùn)行時(shí)接地故障的保護(hù)。

靈敏度校驗(yàn)：不小于30%

2.3.3零序電流保護(hù)的整定

（二）零序II段的整定 零序II段的作用相當(dāng)于限時(shí)電流速斷

整定原則啟動(dòng)電流與下一級(jí)線路零序I段保護(hù)范圍末端配合，并高出一個(gè)動(dòng)作時(shí)限的級(jí)差整定應(yīng)考慮分支線路的影響，選取最小的零序分支系數(shù)整定。

2.3.3零序電流保護(hù)的整定

（二）零序II段的整定 零序網(wǎng)絡(luò)的分支，取決于接地變壓器的運(yùn)行方式

2.3.3零序電流保護(hù)的整定

（二）零序II段的整定

最小的零序分支系數(shù)的確定。

對于零序網(wǎng)絡(luò)，分支線路情況取決于接地變壓器的運(yùn)行情況。一般而言，變壓器按n-1方式考慮；線路按n-2方式考慮

靈敏度校驗(yàn)：

按本線路末端接地短路最小零序電流來校驗(yàn)。

要求

2.3.3零序電流保護(hù)的整定

（三）零序III段的整定

零序III段作用相當(dāng)于過電流保護(hù)，在一般情況下作為后備保護(hù)，但在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的終端線路（零序網(wǎng)在其后開路）可以作為主保護(hù)。

整定原則

原則一：躲開下級(jí)線路出口處相間短路的最大零序不平衡電流

2.3.3零序電流保護(hù)的整定

（三）零序III段的整定

整定原則

原則二：考慮各保護(hù)間靈敏度的配合，按逐級(jí)配合的原則考慮。即本本級(jí)線路的零序III段不能超出相鄰線路零序III段的保護(hù)范圍。當(dāng)考慮分支時(shí)，按下式整定：

2.3.3零序電流保護(hù)的整定

（三）零序III段的整定

靈敏度校驗(yàn)：通常作為遠(yuǎn)后備校驗(yàn)。即按下級(jí)線路末端發(fā)生接地短路時(shí)，本線路的最