【国家电网 培训课件】线路保护原理之零序电流保护

当用线路TV时，零序方向电流保护不会误动作
（2）两处断线
M
U0 2
U0 Z NK 0 2
N ZR0
ZS0
I0
U0
U0 I0 ZS0
M U0
2
Z NK 0
U0
2
N ZR0
ZS0
I0
U0
两端非全相运行时:
当用母线TV时，躲不过定值的零序方向电流保护应退出，否则会误动 作 当用线路TV时，零序方向继电器动作与系统参数有关，可能动作也可 能不动
线路保护原理之零序电流保护
零序电 流保护
零序电流 零序方向 方向保护 继电器
基本原理 阶梯形时限特性 影响因素
设置 基本原理 实现方法 性能评述
零序电流 电压获取
一、零序电流方向保护 (一) 基本原理
对保护1来说，显然短路点越近I0’越大。
(二) 时限特性
反应一端电气量的保护 由于无法区分本线路末端短路还是相邻线路始端短路， 为了相邻线路始端短路不越级跳闸，本线路末端短路 只能靠延时段切除， 故反应一端电气量的保护都要做成多段式——阶梯型 时限特性。
方向零序电流保护定值及保护范围说明
零序I段： 整定：按躲过本线路末端接地短路时流过本保护的最大零
序电流整定，不加方向的零序电流I段，还要躲过保护安装 处背后母线接地短路时流过保护的最大零序电流。 保护范围：只能保护本线路的一部分，一般只能保护本线 路全长的85%左右。
零序II段： 整定：带有短延时。 保护范围：尽可能切除本线路范围内的故障。
方向零序电流保护定值及保护范围说明
零序电流III段： 整定：在本线路末端金属性接地短路时有一定的灵敏系数。 保护范围：可靠保护本线路的全长。
零序电流IV段： 整定：按最小方式下，保线路末端高阻接地时有足够灵敏度整定，
并大于零序启动电流。不大于300A，时间4.0s。 保护范围：本线路零序I、II、III段的可靠后备，110kV还应做为
为了提高零序电流保护的选择性和灵敏性，可以加上方 向。 例如：零序过流I段加上方向后可以不必考虑躲保护背 后母线发生短路接地时流过保护的最大零序电流，降低 保护定值；零序II、III段加了方向后，可以不必考虑 与反方向的保护配合问题。 （二）零序方向的一般规定 规定零序电流从母线流向被保护线路为正方向。 规定零序电压的正方向是母线电位为正，中性点电位为 负。
I 0 相量的关系。与短路点过渡电阻大小无关。
过渡电阻皆在零序网络外
（三）零序方向继电器的实现（校验边界）
100
90
arg
U0
100
90
I0
问题：两相接地短路时零序电 流零序电压的相位关系是否也 是零序电流超前零序电压110度 左右？
(四）零序方向继电器的性能评述
1、正方向和反方向短路时零序电压和零序电流的夹角截然相反，动作 十分清晰，因此性能良好，有良好的方向性。 2、继电器的动作行为与负荷电流无关，与过渡电阻大小无关。因负荷 电流是正序电流。零序电流与零序电压的夹角只与保护安装处与短路方 向相反一侧的零序阻抗的阻抗角有关，而这一侧是没有过渡电阻的，所 以不受过渡电阻影响。 3、系统振荡时不会误动。系统振荡时三相平衡，没有零序电流产生， 所以不会误动。 4、只能保护接地故障。对两相短路和三相短路无能为力。
二、零序方向继电器
（一）设方向元件的必要性 单电源线路中，无电源侧在接地故障发生时是否就没有 零序电流流过？ 零序网络是无源网络，只要有中性点接点变压器就可构 成零序回路，所以中性点接地变压器就可以看成零序电 源。电力系统中每一处都有中性点接地的变压器，所以 对零序电流保护来说基本上每条线路都是双侧电源线路。
三、零序电流和零序电压的获取
1.外接
零序电流的获取
零序电压的获取
零序专用CT、零序电流滤过器 TV开口三角
3U 0
2、自产：3U0=Ua+Ub+Uc,3I0=Ia+Ib+Ic
3、线路的零序电流保护：电压是自产，电流是自产与外接相结合
• 在高压（220kV以上）各元件的阻抗角都是80度，所以零序电流 超前零序电压100度（即-100） 。
相邻线路保护的后备。
本节内容结束
5、零序电流大小受相邻平行线路对其互感影响
T3 C
D T4
在平行线间存在互感。如果故障线路的三相对非故障线路某一相的线间 互感阻抗相同，那么故障线路三相的零序电流在非故障线路的某一相上 产生三个幅值相等相位相同的互感电动势会很大，某些条件下足以使非 故障线路保护安装处的零序电压相位发生翻转，使非故障线路两端零序 方向继电器都判为正方向短路，从而造成保护误动。这种误动在我国电 网中已经发生过多次了。
（二）零序方向继电器的原理
M
ZMK0
K
N
Z NK 0
ZR0
ZS0
I0
U0
U K0
正方向短路
U0 ＝ I0ZS0
I0 ZS0
100
I0
U0
M K
Z NK 0
N ZR反方向短路
U0 ＝I（0 ZMN0＋ZR0）
U0
80
I0
大电流接地系统与小电流接地系统比较
arg
U
0
基础知识：arg表示角度的意思，分子相量超前分母
2、零序电流大小非但与零序阻抗有关而且与正、负序阻抗有关。
3、零序电流大小与保护背后系统和对端系统中性点接地的变压器多少密 切相关。 如果保护背后系统中性点接地变越多，零序阻抗就越小，则零序电流分 配系数越大。如果保护对端系统中中性点接地变越少，零序阻抗越大， 则零序电流分配系数也越大。
4、零序电流大小与短路点远近相关
5、零序方向继电器在非全相运行期间的动作行为
（1）一处断线
M U0
Z NK 0
N ZR0
M
N
Z NK 0
ZR0
ZS0
I0
U0
U0 I0 ZS0
与正方向短路故障相同
一端非全相运行时:
ZS0
U0
I0
U0 I 0(ZMK 0 ZR0 )
与反方向短路故障相同
当用母线TV时，躲不过定值的零序方向电流保护应退出，否则会误动 作
(三）影响流过保护的零序电流大小的诸因素 1、零序电流大小与接地故障的类型有关
单相接地和两相接地短路时流过短路点的零序电流为：
(1)
IF0
UF 0 2Z1 Z0
(1,1)
IF0
UF 0
Z1 2Z0
UF0为短路点在短路前的电压，Z1、Z0为系统对短路点的综合正、 零序阻抗，设正序阻抗等于负序阻抗。
• 在中压（110kV）各元件的阻抗角都是70度，所以零序电流超前 零序电压110度（即-110）。
• 在感应型、整流型、晶体管型保护中，零序方向继电器的最大灵 敏角都做成70度，所以从TV开口三角外接零序电压时，要反相接 入继电器，很容易接错，而且因为正常时，开口三角电压为零， 很难发现这种错误，所以现在微机保护的零序电压均采用自产零 序电压。