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1、 编写教师 李志新 编写日期11、3、20 授课顺序 授课日期2010、8、10 授课班级发电091GJ 课题2.3 中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护 目的要求掌握中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护基本原理 重点及难点重点：零序电流及方向保护基本原理 难点：零序保护的配合 课堂提问及布置作业提问：功率方向保护的动作区是如何确定的？作业：P62 时间分配组织教学6分钟复习旧课6分钟讲授新课210分钟巩固新课12分钟布置作业6分钟 组长审核签字 审核日期继电保护教案2.3 2.3 中性点直接接地系统中接地短路的中性点直接接地系统中接地短路的 零序电流及方向保护零序电流
2、及方向保护 电力系统中性点工作方式：中性点直接接地、中性点电力系统中性点工作方式：中性点直接接地、中性点不接地和中性点经消弧线圈接地不接地和中性点经消弧线圈接地。大电流接地系统：中性点直接接地的系统中，当发生单大电流接地系统：中性点直接接地的系统中，当发生单相接地时，使故障相产生很大的短路电流。相接地时，使故障相产生很大的短路电流。-110kV-110kV及以及以上电网。上电网。小电流接地系统：在中性点非直接接地的系统中，在发小电流接地系统：在中性点非直接接地的系统中，在发生单相接地时，因构不成短路回路，在故障点流过比负荷生单相接地时，因构不成短路回路，在故障点流过比负荷电流小得多的电流。电流
3、小得多的电流。-3-335kV35kV及以下电网。及以下电网。一、电力系统中性点工作方式和应用场合一、电力系统中性点工作方式和应用场合单相接地故障的特征：单相接地故障的特征：将出现很大的零序电压和零序电流。将出现很大的零序电压和零序电流。利用对称分量法，可以分解出零序、负序、正序分量。利用对称分量法，可以分解出零序、负序、正序分量。正序、负序和零序是为了分析系统电压、电流出现不对称正序、负序和零序是为了分析系统电压、电流出现不对称现象时，把三相不对称的分量分解成对称分量（正序、负现象时，把三相不对称的分量分解成对称分量（正序、负序）及同相的零序分量。三相对称时，负序和零序分量为序）及同相的零序
4、分量。三相对称时，负序和零序分量为零。当系统出现故障时，三相不对称。零。当系统出现故障时，三相不对称。正方向规定：正方向规定：零序电流方向：母线流向故障点为正零序电流方向：母线流向故障点为正零序电压方向：线路高于大地的电压为正。零序电压方向：线路高于大地的电压为正。零序分量参数的特点：零序分量参数的特点：一、接地短路时零序电压、电流和功率的分布一、接地短路时零序电压、电流和功率的分布 运行方式的变化，间运行方式的变化，间接影响零序分量的大小。接影响零序分量的大小。故障点零序电压最高，故障点零序电压最高，距离故障点越远零序电压距离故障点越远零序电压越低。变压器中性点接地越低。变压器中性点接地处电
5、压为零。处电压为零。1 1、零序电压、零序电压2 2、零序电流、零序电流 1 1）零序电流由故障点零序电压产生，由故障点经线路流）零序电流由故障点零序电压产生，由故障点经线路流向大地，必须经变压器中性点构成回路；中性点不接地的网向大地，必须经变压器中性点构成回路；中性点不接地的网络不存在零序电流。络不存在零序电流。2 2）零序电流与零序电压的相位关系。规定：电流的方向母）零序电流与零序电压的相位关系。规定：电流的方向母线流向线路为正；如图所示：线流向线路为正；如图所示：3）零序电流的大小和分布，取决于送电线路的零序阻抗）零序电流的大小和分布，取决于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗
6、，而与电源的数目和位和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。置无关。4 4）零序电流保护的灵敏度直接决定于系统中性点接地的）零序电流保护的灵敏度直接决定于系统中性点接地的数目和分布，所以要求变压器中性点不应任意改变其接数目和分布，所以要求变压器中性点不应任意改变其接线方式。线方式。3 3、零序功率及其分布、零序功率及其分布大小：短路点大小：短路点U U0 0最大，零序功率最大，变压器中性点零序最大，零序功率最大，变压器中性点零序功率为零。功率为零。方向：从故障线路指向母线，与正序方向相反。方向：从故障线路指向母线，与正序方向相反。4 4、保护安装处电压、电流相位关系、保护安装处
7、电压、电流相位关系 它们之间的相位与它们之间的相位与ZT1.0ZT1.0（母线背后元件的零序阻抗）（母线背后元件的零序阻抗）有关，而与被保护线路的零序阻抗及故障点位置无关。有关，而与被保护线路的零序阻抗及故障点位置无关。从任一保护安装处得零序电压和零序电流之间的关系从任一保护安装处得零序电压和零序电流之间的关系看，由于看，由于A A母线上的零序电压实际上是从该点到零序网络母线上的零序电压实际上是从该点到零序网络中性点之间的零序阻抗上的电压降，可表示为：中性点之间的零序阻抗上的电压降，可表示为：二、零序电压、零序电流过滤器二、零序电压、零序电流过滤器 (1)(1)三个单相电压互感器，如图三个单相
8、电压互感器，如图(a)(a)。(2)(2)三相五柱式三绕组电压互感器，如图（三相五柱式三绕组电压互感器，如图（b b）。）。1 1、零序电压过滤器、零序电压过滤器 (3)(3)对于发电机。当发电机的中性点经电压互感器或消弧线对于发电机。当发电机的中性点经电压互感器或消弧线圈接地时，从他的二次绕组中获得零序电压，如图（圈接地时，从他的二次绕组中获得零序电压，如图（c c）。）。从从TVTV来口三角处获取来口三角处获取 可由三个单相电压互感器或三相五柱式电压互感器的次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，即首尾相连得到的电压就是级绕组接成开口三角，即首尾相连得到的电压
9、就是3U3U0 0。发电机中性点经电压互感器或消弧线圈接地时，可以通发电机中性点经电压互感器或消弧线圈接地时，可以通过他们的二次侧获得。过他们的二次侧获得。总结：总结：注意：注意：1.1.正常运行和电网相间短路时，由于电压互感器的误差以正常运行和电网相间短路时，由于电压互感器的误差以及三相系统对地不完全平衡，在开口三角处也可能有数值及三相系统对地不完全平衡，在开口三角处也可能有数值不大的电压输出，此电压称为不平衡电压。不大的电压输出，此电压称为不平衡电压。2.2.当系统中存在三次谐波分量时，一般三相中的三次谐波当系统中存在三次谐波分量时，一般三相中的三次谐波电压是同相位的，在零序电压过滤器的输
10、出端也有三次谐电压是同相位的，在零序电压过滤器的输出端也有三次谐波电压输出。波电压输出。对反应于零序电压而动作的保护装置，应该考虑躲开他对反应于零序电压而动作的保护装置，应该考虑躲开他们的影响。们的影响。2 2、零序电流过滤器、零序电流过滤器 对于架空线路，通常采用三个单相电流互感器，实际对于架空线路，通常采用三个单相电流互感器，实际就是中线流过的电流。（零序电流过滤器）就是中线流过的电流。（零序电流过滤器）对于电缆线路（零序电流互感器）对于电缆线路（零序电流互感器）原理：原理：三、零序电流保护三、零序电流保护 无时限零序电流速断保护（零序电流无时限零序电流速断保护（零序电流段保护）段保护）限
11、时零序电流速断保护（零序电流限时零序电流速断保护（零序电流段保护）段保护）零序过电流保护（零序电流零序过电流保护（零序电流段保护）段保护）（1 1）躲开下级线路出口处单相或两相接地短路时可能出）躲开下级线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的现的最大零序电流最大零序电流：1 1、零序电流、零序电流段保护段保护取取1.21.21.31.3（2 2）躲开断路器三相触头不同期合闸时出现的最大零序电）躲开断路器三相触头不同期合闸时出现的最大零序电流：流：取取1.11.11.21.2 说明：说明：1.1.按按上上述述原原则则整整定定时时，应应选选取取较较大大者者作作为为零零序序电电流流速速断断保保护的动
12、作电流。护的动作电流。2.2.若若零零序序段段的的动动作作时时间间大大于于断断路路器器三三相相不不同同时时合合闸闸的的时时间，则不需考虑间，则不需考虑 的影响，按原则的影响，按原则1 1整定。整定。3.3.若若按按原原则则2 2整整定定使使启启动动电电流流过过大大，保保护护范范围围过过小小，可可在在合合闸闸时时使使零零序序段段带带一一个个小小延延时时，按按原原则则1 1来来整整定定，以以躲躲过三相不同时合闸的时间。过三相不同时合闸的时间。（3 3）当当线线路路上上采采用用单单相相自自动动重重合合闸闸时时，按按躲躲开开在在非非全全相相运运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流。行状态下又发
13、生系统振荡时所出现的最大零序电流。若若按按条条件件3 3计计算算的的动动作作电电流流大大于于条条件件1 1、2 2的的动动作作电电流流，则则将将按按条条件件1 1、2 2计计算算的的结结果果设设置置为为灵灵敏敏段段；在在非非全全相相振荡时闭锁；将条件振荡时闭锁；将条件3 3的结果设为不灵敏的结果设为不灵敏段段。2.零序电流零序电流段保护段保护（3 3）灵敏度校验：）灵敏度校验：两保护之间有中性点接地的两保护之间有中性点接地的变压器。变压器。两保护之间没有中性点接地的两保护之间没有中性点接地的变压器。变压器。同一般的电流同一般的电流段段 （1 1）动作电流）动作电流（2 2）动作时限）动作时限3
14、.3.零序电流零序电流段保护段保护 大于非全相运行时大于非全相运行时3I3I0 0 躲开下级线路出口处相间短路时所出现的最大零序不躲开下级线路出口处相间短路时所出现的最大零序不平衡电流：平衡电流：（1 1）动作电流：）动作电流：与相邻线路零序电流的与相邻线路零序电流的或或配合。配合。（2 2）相间过电流保护与零序过电流在动作时限上的比较）相间过电流保护与零序过电流在动作时限上的比较（3 3）灵敏系数）灵敏系数 近后备近后备 远后备远后备 按灵敏度逐级配合的要求来整定，即本级的灵敏系数按灵敏度逐级配合的要求来整定，即本级的灵敏系数要小于下一级的灵敏系数。保证本保护零序三段的保护要小于下一级的灵敏
15、系数。保证本保护零序三段的保护范围不超过相邻线路零序三段的保护范围。范围不超过相邻线路零序三段的保护范围。K Ksen.1sen.1 K Ksen.2sen.2 K Ksen.3sen.3 K Ksen.4sen.4 。四、方向性零序电流保护四、方向性零序电流保护 1 1、方向性零序电流保护原理、方向性零序电流保护原理 系统图：（图系统图：（图2.45a2.45a）K1K1点故障图：（图点故障图：（图2.45b2.45b）K2K2点故障图：（图点故障图：（图2.45c2.45c）2 2、零序功率方向元件、零序功率方向元件 1 1）、）、2 2）、不存在死区。）、不存在死区。2 2、缺点、缺点 不能反映相间短路。不能反映相间短路。五、对零序电流保护的评价五、对零序电流保护的评价1 1、优点、优点 1 1）零序过电流保护灵敏度高，动作时限短；）零序过电流保护灵敏度高，动作时限短；2 2）受系统运行方式的影响较小；）受系统运行方式的影响较小；3 3）不受系统振荡和过负荷的影响；）不受系统振荡和过负荷的影响；4 4）零序方向保护没有电压死区。）零序方向保护没有电压死区。5 5）结构和工作原理简单。）结构和工作原理简单。