-电网的零序电流保护技术

第三章-电网的零序电流保护技术 返回目录 第三章 电网的零序电流保护技术 第一节 零序电流与零序电压 零序电流保护概述 综合考虑供电可靠性、过电压、系统绝缘水平、继电保护要求，对弱电通信线路的干扰，以 及系统的稳定要求等因素， 我国采用的中性点接地方式有中性点直接接地、 中性点经消弧线 圈接地和中性点不接地等三种方式。 在中性点直接接地的系统中， 当发生一点接地故障时， 即可构成单相接地短路， 接地短路电 流大于 500 A，称之为大接地电流系统。这个很大的故障电流，将危及电气设 备的安全。 因此，要求装设灵敏度较高的保护装置，并动作于断路器跳闸。 在大接地电流系统中，当过电流保护采用三相星形接线方式时， 也能保护接地短路。但若采 用零序保护会更好。因为它只反应接地短路时， 所特有的零序电压或零序电流。 由于系统正 常运行和发生相间短路时， 不会出现零序电流或零序电压， 因此零序保护的动作电流可以整 定得较小。而当发生接地短路时， 会有相当大的零序电流和零序电压， 这样保护装置动作就 比较灵敏。同时按动作时间配合以获得选择性的零序保护，不必与 Y，d 接线的降压变压 器以后的线路保护配合，动作时间可以大大地缩短。 根据运行经验统计，在大接地电流系统中，单相接地故障占总事故的 60％～70％，甚至更 高 ，因此，接地保护在大接地电流系统中显得特别重要。 对 3～6 kV 电网，采用中性点不接地或经消弧线圈接地 或经高阻值接地的方式。在这种电 网中 ，当一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小 得多， 所以，这种系统又叫小接地电流系统。当小接地电流系统发生单相接地故障时，并 不破坏系 统线电压的对称性，系统还可以继续运行。但为了防止故障扩大，当发现接地故 障时，必须 及时采取措施加以消除。 一般允许带着一点接地故障运行1～2 h 。通常在小接 地电流系统中，只装设一套绝缘监视装置。只有在多出线的复杂电网才装设零序电流保护。 零序电流和零序电压的分布 我们由对大接地电流系统的单相接地短路的分析可得假如是 A 相接地故障 I k01 3 I kAU k01 3 U kBU kC 式中 I k0故障点 零序电流； I kA故障相短路电 流； U k0故障点零序电 压； U kBU kC非故障相故障点电压。〖请看图片 H150， 80mm。93mm，BP〗 图 3.1.1 单相接地短路时零序电流的分布 a一台变压器中性点接地；b两台变压器中性点接地； c不同电压通过 YN， yn0 变压器连接的网络单相接地 为了计算短路电流和分析零序保护的动作行为，必须了解零序电流的分布。零序电流的产 生 ，可以看成是在接地故障点的每一相中出现一个零序电压 U k0 序电压的作用下，每一组都产生零序电流 I 0。零序电流从接地故障点经大地流向 变压器接地中性点，再 经变压器返 回线路。如图 3.1.1a所示。零序电流的分布主要取决 于变压器中性点接地点的分配，而与电源 的数目无关。当发生接地短路时，零序电流 I 0 只在具有中性点接地的网络中通过。见图3.1.1 中的几个例子。 零序分量在接地故障时的特点 1 / 10 第三章-电网的零序电流保护技术 1零序电流的分布与各分支送电线路的零序阻抗，变压器中性点接地多少及其位置有关， 与 电源的大小和位置无关。当故障点k 逐渐向变压器 T1 靠近时［在图 3.1.1b的情况下］ ， I 01I 02T1 中性点接地 台数增多时，变压器的综合零序电抗将 减小，导致 I 01I 02I 0 1I 02果变压器 T2 中性点不 接地 ，则变压器的零序电抗变为无穷大， I 02 〖请看图片 H151，85mm。62mm，BP〗 图 3.1.2 单相接地短路时零序电压沿线路的变化 a网络示意图；b等值电路； c零序电压和故障相电压的分布 2零序电压的分布由故障点至变压器的中性接地点逐渐降低。在一般的接地电网中，故障 点的零 序电压最高，故障点的零序电压 U k0压互感器的开口侧 的电压也随故障点而变化，当故障点远离互感器安装处时则小；当故障点 靠近电压互感器 时，则大。在保护安装处发生不对称金属性接地故障时，则为 100V。变压器 中性接地点处 U k00。 〖请看图片图 3.1.3 零序电流和 3 假定零序电流的方向， 仍然采用由母线流向线路时为正， 而零序电压是线路电位高于大地电 位为正，则保护安装处的零序电压 U 0＝ － I 0Z 。所以在故障 线路上，零序功率 P0 方 向实际上 是从线路流向母线的 。故障点处的 U 0 最 高，所以故障 点的 P0 也最大；而愈靠近变压器中性接地点处， P0 愈小。继电 器所 接入的零序电压与零序电流，其相量间的相角差只决定于保护安装处母线经背后变压 器至地 的零序阻抗角如果背后有线路，还要将该线路的零序阻抗考虑进去，而与被保护 线路的阻 抗角无关。这一关系是零序方向继电器与相间保护用方向继电器所不同的，必须 特别注意。 图 3.1.2 示出了线路正方向发生单相接地短路时零序电压和故障电压的分布。 图 3.1.3 示出了 零序电流和零序电压的相量图。 返回目录返回目录 第三章 电网的零序电流保护技术 第二节 零序电流保护新技术 在发生接地故障时，由零序电流瞬时或经过很短延时一般为 05～50s作用于断路器 跳 闸的保护称为零序电流保护。瞬时动作的零序电流保护作为零序电流Ⅰ段保护，带一个 时间 阶梯动作的零序电流保护作为零序电流Ⅱ段保护，它们构成线路接地短路的主保护。 零序电 流Ⅲ段保护，在一般情况下，作为接地的后备保护使用。由于接地故障最多，因而 零序Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ段电流保护在生产现场颇受重视，也是起作用最大的保护之一。 零序电流Ⅰ段保护的整定 零序电流Ⅰ段保护的整定原则如下 1躲开被保护线路末端单相或两相接地时出现的最大零序电流3 I0，max 2 / 10 第三章-电网的零序电流保护技术 IsetKrel3 I0，max 式中 Krel可靠系数，一般取 125～13。 2躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大不平衡零序电流3 I0 ， ub， max IsetKrel3 I0，ub，max 式中 Kkel可靠系数，一般 取 125～13。 如果使用快速开关，而保护装置的动作时间大于断路器三相不同期合闸的 时间，则可以不 考虑这一整定原则，整定值应取其中较大者。但在有些情况下，如按照整定原则2整定将 使起动电流过大，因而保护范围缩小时，也可以采用在手动合闸及三相自动 重合闸时，使 零序电流保护一般带有一小小的延时约 01s， 这样在定值上就无需考虑整 定原则2了。 3当线路上采用单相自动重合闸时， 按条件1、2整定的零序Ⅰ段，往往不能躲开在非 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，而如果按这个整定，则正常情况 下发 生接地故障时，其保护范围又要缩小，不能充分发挥零序电流Ⅰ段保护的作用。为此 设置两 个零序