华北电力大学精品课程电力系统继电保护黄少锋教授-零序保护

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1、第2.3节零序电流保护1主要针对中性点直接接地系统（大电流接地系统）。特征和差异：1）电力系统正常运行时，三相对称，没有负序和零序分量。2）不对称故障时，会产生负序或零序分量。其中，零序分量（特征）总是伴随着不对称接地故障的发生而产生，据此，可构成反映不对称接地故障的零序电流保护。22.3.1零序分量的分布故障附加网络3由故障附加网络(短路点是故障分量的“源”),分解出零序分量之后,零序电压的分布如下：4零序分量的特点：1）短路点的零序电压最高，接地点为0。2）零序电流由短路点经过所有的变压器接地点形成回路。3）零序电压与电流的相位关系（即零序功率方向）如下图

2、：5内部接地时，零序功率方向：6分析上图，并归纳后，可以知道：1）内部接地时2）N侧外部接地时M侧N侧内部故障外部故障7分析上图，并归纳后，可以知道：1）内部接地时2）N侧外部接地时特殊相量可以应用于判断短路方向——>82.3.2零序分量的获取,计算或连接92.3.2零序分量的获取,计算或连接（开口三角）102.3.2零序分量的获取,计算或连接11二次回路还可以采用下面的方法来获取零序电压：12零序电流分量的获取方法：13零序电流滤过器的不平衡输出单相二次、一次I关系：三相二次、一次I关系：14零序电流滤过器的不平衡输出单相二次、一次I关系：三相二次、一次I关系

3、：15TA的误差曲线：理想曲线实际曲线(饱和曲线)希望：测量电流<——>误差<10%16负载阻抗ZL越小，越小，不平衡输出越小。因此，希望：负载ZL越小越好。继电保护要求：将TA的误差限定在10%以内。这是设计、选择TA的依据之一。17减小TA误差的主要方法：1）减小TA的负载ZL；2）增大变比（限定一次电流的最大值）；3）选择不易饱和的TA(体积大、投资增加);4）增大电流二次电缆的线径。等等18一、零序电流Ⅰ段保护1）躲开线路末端的最大零序电流。2）躲开断路器三相不同时合闸的。(如果会误动，靠延时100ms躲开)3）躲开非全相运行的负荷电流。(如果会误动

4、，一般退出运行)2.3.3零序电流保护的整定原则、方法与单电源的电流保护相类似。19按照“躲开线路末端的最大零序电流”考虑，可以得到零序电流Ⅰ段保护的整定方法：注：经过分解或合成后，零序、负序分量通常以3倍的形式出现。20其中，躲开线路末端的最大零序电流应当考虑：单相和两相接地。（1）单相接地的零序电流21其中，躲开线路末端的最大零序电流应当考虑：单相和两相接地。（1）单相接地的零序电流22（2）两相接地的零序电流23如何求取单相、两相接地的最大零序电流？已知：24如何求取单相、两相接地的最大零序电流？已知：25求单相、两相接地的最大零序电流：因此，最大零序电流

5、为：26求单相、两相接地的最大零序电流：因此，最大零序电流为：27注意：上式求出的是短路点的零序电流，应当换算为保护安装处的零序电流。保护安装处的零序电流为：28注意：上式求出的是短路点的零序电流，应当换算为保护安装处的零序电流。保护安装处的零序电流为：2930校验最小保护范围时，取零序电流为最小值进行计算。所以，正序阻抗（对应系统运行方式）的影响是间接的。另外，说明一点：31为了让零序电流的保护范围比较稳定，通常要求：每个变电站的接地阻抗尽可能变化小。目的是：让变化最小——>电流变化最小。当然，接地阻抗不变为最好。这是继电保护对一次系统提出的要求中，少数被采纳

6、的。32如：一个变电站有2台变压器时，那么，平常只允许一台接地，另一台不接地。33如：一个变电站有2台变压器时，那么，平常只允许一台接地，另一台不接地。当接地的变压器检修(或退出运行)时，才将不接地的变压器改为接地。注：自耦变压器必须每台接地！34二、零序电流Ⅱ段保护与下一级线路的零序Ⅰ段电流定值进行配合（电流、时间两方面的配合）。注意：电流的另一种分流关系(分支系数)！（下面介绍）如果零序电流Ⅱ段的灵敏度不够，则与下一级线路的零序Ⅱ段电流定值进行配合。35——反映了：分流关系36得到零序Ⅱ段电流定值计算公式：为了保证保护1的第Ⅱ段不误动,从公式和电流保护的概念

7、可以得出：整定值必须取最大——对应的分支系数取最小(分流最大)，保证不误动。37校验零序Ⅱ段时，考虑线路末端短路的最小零序电流，故没有分支系数的影响，但存在分配系数的影响。灵敏度要求：38分配系数与分支系数的关系：M侧电流分配系数：保护处电流分支系数：39躲过下一级线路出口相间短路所产生的最大不平衡电流。三、零序电流Ⅲ段保护目前的工程中，通常取一次的零序电流为300～800A（保证高阻接地时的灵敏度），再换算成二次值，作为Ⅲ段定值。（单相高阻接地故障时，灵敏度最高）。(三相互感器为同型号时，下图说明)40TA的误差曲线：理想曲线某相出现最大误差（10%）希望：测

8、量电流<——>误差<10