输电线路的零序电流保护.ppt

输电线路的零序电流保护输电线路的零序电流保护 1 为什么要单独装设零序保护为什么要单独装设零序保护 在大电流接地电网中，如果发生单相接地短路时，在大电流接地电网中，如果发生单相接地短路时，前已述及的电流保护采用三相完全星形接线，就能前已述及的电流保护采用三相完全星形接线，就能够对这种故障起到保护作用，但由于它们的动作电够对这种故障起到保护作用，但由于它们的动作电流较大，而单相接地短路电流又往往比相间短路电流较大，而单相接地短路电流又往往比相间短路电流小；同时，作为相间短路保护兼作接地保护时，流小；同时，作为相间短路保护兼作接地保护时，其动作时限也比专用接地保护长，故在该接地网中其动作时限也比专用接地保护长，故在该接地网中装设专用接地保护装设专用接地保护零序保护。零序保护。在小电流接地电网中，如果发生单相接地短路时，在小电流接地电网中，如果发生单相接地短路时，没有真正意义上的零序电流，只有零序电容电流，没有真正意义上的零序电流，只有零序电容电流，故允许带接地点继续运行一段时间（故允许带接地点继续运行一段时间（12小时），小时），因此在该系统中仅装设作用于信号的零序保护。因此在该系统中仅装设作用于信号的零序保护。电网中性点运行方式：中性点不接地、中性点经消电网中性点运行方式：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种。弧线圈接地和中性点直接接地三种。中性点直接接地的系统中性点直接接地的系统X0/X145,当发生接地故当发生接地故障时障时,通过变压器接地点构成短路通路通过变压器接地点构成短路通路,使故障相流使故障相流过很大的短路电流，称其为大接地电流系统。过很大的短路电流，称其为大接地电流系统。110kV及以上的电压等级电网及以上的电压等级电网中性点直接接地中性点直接接地运行方式（大接地电流系统）运行方式（大接地电流系统）66kV及以下的电压等级电网及以下的电压等级电网中性点不接地或经中性点不接地或经消弧线圈接地运行方式（小接地电流系统）。消弧线圈接地运行方式（小接地电流系统）。小接地电流系统的接地保护小接地电流系统的接地保护 1 1、中性点非直接接地系统单相接地的特点、中性点非直接接地系统单相接地的特点 相间电压特点相间电压特点：相间电压仍然对称，对用户没：相间电压仍然对称，对用户没有影响，一般情况可继续运行一段时间。有影响，一般情况可继续运行一段时间。相相 电电 压压 特特 点点 故障相电压降低，非故障相电压升高。故障相电压降低，非故障相电压升高。单相金属性接地时，故障相电压为单相金属性接地时，故障相电压为零，非故障相电压升高为线电压值。零，非故障相电压升高为线电压值。要求要求：保护装置有选择地发出信号，：保护装置有选择地发出信号，必要时应动作于跳闸。必要时应动作于跳闸。AEBECEK10LI10LI30LI30LI20LI20LI0kAUACkCABkBEEUEEUAkCkBkAkEUUUU)(310电压相量图：电压相量图：AEBECE0kUkCUkBU03UAkEU010LI20LI30LI单相单相 接地接地 故障故障 特点特点 1 1、全系统都出现零序电压、且零序、全系统都出现零序电压、且零序电压全系统相等。电压全系统相等。2 2、非故障线路零序电流由本线路对、非故障线路零序电流由本线路对地电容形成。地电容形成。3 3、故障线路零序电流由全系统非、故障线路零序电流由全系统非故障线路、元件对地电容形成。故障线路、元件对地电容形成。4 4、故障相电压下降，非故障相、故障相电压下降，非故障相电压升高。电压升高。小电流系统的接地保护小电流系统的接地保护 由于零序电流很小，依靠零序电流构成保护，由于零序电流很小，依靠零序电流构成保护，其灵敏度往往达不到要求。一般采取如下措其灵敏度往往达不到要求。一般采取如下措施：施：零序电压的获取方法零序电压的获取方法 (1)从从TV开口三角处获取开口三角处获取 可由三个单相电压互感器或三相五柱式电可由三个单相电压互感器或三相五柱式电压互感器的次级绕组接成开口三角，即首尾压互感器的次级绕组接成开口三角，即首尾相连得到的电压就是相连得到的电压就是3U0电压。电压。发电机中性点经电压互感器或消弧线圈接发电机中性点经电压互感器或消弧线圈接地时，可以通过它们的二次侧也可取得零序地时，可以通过它们的二次侧也可取得零序电压。电压。(2)自产自产 3U0方式方式 绝缘监视绝缘监视 如上图所示，通过对母线零序电压的监视，如上图所示，通过对母线零序电压的监视，可以知道电网是否有接地故障。当零序电压可以知道电网是否有接地故障。当零序电压较大时，值班人员轮流拉开各出线的断路器，较大时，值班人员轮流拉开各出线的断路器，如果零序电压消失，说明所拉线路就是故障如果零序电压消失，说明所拉线路就是故障线路；如果拉开线路后，零序电流依然存在，线路；如果拉开线路后，零序电流依然存在，说明所拉线路不是故障线路，则把所拉开线说明所拉线路不是故障线路，则把所拉开线路断路器合上，继续拉下一条线路，直到零路断路器合上，继续拉下一条线路，直到零序电压消失。序电压消失。2 2、不接地系统单相接地故障的保护方式不接地系统单相接地故障的保护方式 （1 1）无选择性绝缘监视装置）无选择性绝缘监视装置 信号（2）零序电流保护）零序电流保护 要构成零序电流保护，需要取出零序电流，要构成零序电流保护，需要取出零序电流，零序电流滤过器就是取出零序电流的工具。零序电流滤过器就是取出零序电流的工具。零序电流滤过器有两种形式，一种是将三相零序电流滤过器有两种形式，一种是将三相电流互感器二次侧同极性并联，构成零序电电流互感器二次侧同极性并联，构成零序电流滤过器，另一种是用于电缆引出的线路的流滤过器，另一种是用于电缆引出的线路的零序电流互感器。零序电流互感器。（2 2）零序电流保护）零序电流保护 原理原理：利用零序电流的数值不同实现。：利用零序电流的数值不同实现。使用条件使用条件：电缆线路或经电缆出线的架空：电缆线路或经电缆出线的架空线路上。线路上。保护动作电流保护动作电流 1003LprelopCUKI可靠系数可靠系数 速动保护速动保护：45。延时保护延时保护1.52。被保护线路零序电流为)(3100LpCCU灵敏系数 10100101003)(3lrelLLprelLpsenCKCCCUKCCUK（3 3）零序功率方向保护零序功率方向保护 信号非故障线路的零序电流 0202001010kLLkLLUCjIUCjI接地点总零序电流为 00302010003)(3kLLLkkUCjCCCjUI故障线路的零序电流为 03000201030)()(kLkLLLUCCjUCCjI小电流接地选线小电流接地选线 小电流接地选线功能的实现采用的设计思小电流接地选线功能的实现采用的设计思路是：“分散采集、集中判别”。在单相接路是：“分散采集、集中判别”。在单相接地（出现零序电压）时启动选线功能。首先地（出现零序电压）时启动选线功能。首先把各出线的零序电流计算出来，然后计算各把各出线的零序电流计算出来，然后计算各出线的零序电压与零序电流夹角。然后选出出线的零序电压与零序电流夹角。然后选出零序电流大小与夹角大小选出故障线路。该零序电流大小与夹角大小选出故障线路。该方法需要收集各条出线的零序电流与母线的方法需要收集各条出线的零序电流与母线的零序电压。零序电压。大接地电流系统接地保护大接地电流系统接地保护 （1）零序电压）零序电压 故障点故障点Uk0最高最高,离故障点越远离故障点越远,Uk0 越低越低.变压器中性点接地处变压器中性点接地处Uk0=0,如图如图(a)所示。所示。(2)零序电流零序电流 其数值和分布与变压器中性点接地的多少其数值和分布与变压器中性点接地的多少和位置有关，而与电源的数目和位置无关。和位置有关，而与电源的数目和位置无关。（3 3）零序电压和零序电流的相位）零序电压和零序电流的相位 在正方向短路下，保护安装处母线零序电压与零序在正方向短路下，保护安装处母线零序电压与零序电流的相位关系，取决于母线背后元件的零序阻抗电流的相位关系，取决于母线背后元件的零序阻抗（一般为（一般为7070o o8080o o），而与被保护线路的零序阻抗和故），而与被保护线路的零序阻抗和故障点的位置无关。障点的位置无关。（4 4）、对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正）、对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流序功率方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。向母线的。零序电流保护零序电流保护 作为接地短路保护的后备保护，一般配置作为接地短路保护的后备保护，一般配置三段式或四段式零序电流保护。三段式或四段式零序电流保护。（1）零序电流）零序电流段为速动段保护；段为速动段保护；（2）零序电流）零序电流段为带时限零序电流速段为带时限零序电流速段保护；段保护；（3）零序电流）零序电流段为零序过电流保护。段为零序过电流保护。1 1、零序电流速断保护、零序电流速断保护 特点特点：为了保证保护动作的快速性和选择：为了保证保护动作的快速性和选择性要求，保护只能保护线路的一部分。性要求，保护只能保护线路的一部分。动作条件：动作条件：（1 1）按躲过被保护线路末端接地短路时，）按躲过被保护线路末端接地短路时，保护安装处测量到的最大零序电流整定。保护安装处测量到的最大零序电流整定。保护动作电流保护动作电流 max.0Irel13IKIIop（2 2）按躲过断路器三相触头不同时合闸）按躲过断路器三相触头不同时合闸时，最大零序电流整定时，最大零序电流整定 ustIopIKI.0Irel13若保护动作时间大于断路器三相合闸不同期时若保护动作时间大于断路器三相合闸不同期时间，本条件可不考虑。间，本条件可不考虑。保护整定值取上述两条件较大值。保护整定值取上述两条件较大值。灵敏度不满足要求措施：灵敏度不满足要求措施：保护可经小延时，使保护装置的动作时间保护可经小延时，使保护装置的动作时间大于断路器触头不同时合闸的时间。大于断路器触头不同时合闸的时间。（3 3）按非全相运行且振荡条件整定）按非全相运行且振荡条件整定 按此条件整定，通常整定值较高，可采按此条件整定，通常整定值较高，可采用设置两个速断保护。用设置两个速断保护。即灵敏即灵敏I I 段，不灵敏段，不灵敏 I I 段保护。段保护。2 2、限时零序电流速断保护、限时零序电流速断保护 工作原理与相间短路保护相似。工作原理与相间短路保护相似。要求要求：要保护线路全长。：要保护线路全长。动作电流 IcalIIrelIIopIKI.201保护动作电流确定分析 03ILKIopI1IIopI1IcalI.0IopI2动作时间：12opopttt灵敏度 0.min13calsenopIKI当下级线路比较短或运行方式变化比较大，灵敏系数不满足要求时，可采用下列措施加以解决:(1)使本线路的零序段与下一线路的零序 段相配合，其动作电流、动作时限都与下一线路的零序段配合；(2)保留原来0.5s时限的零序段，增设一个与下一线路零序段配合的、动作时限为1s左右的零序段，它们与瞬时零序电流速断及零序过电流保护一起，构成四段式零序电流保护。(3)从电网接线的全局考虑，改用接地距离保护。3、零序过电流保护 作用：作为近后备保护和远后备保护。动作电流按最大不平衡电流整定。IIIcalrelIIIopIKI.01同时要求各保护间进行配合。灵敏度 零序电流保护段的灵敏系数，按保护范围末端接地短路时流过本保护的最小零序电流来校验。作近后备时，校验点取本线路末端，要求灵敏度1.31.5，作下一线路的远后备时，校验点取相邻线路末端，要求灵敏度1.25。tL1t2t3t4t10t20t30t三段式零序方向电流保护原理接线 信号信号信号零序方向电流保护零序方向电流保护 零序功率方向继电器接于零序电压和零序零序功率方向继电器接于零序电压和零序电流之上，动作于否决定于零序功率功率的方电流之上，动作于否决定于零序功率功率的方向。向。在正向保护