4继保-零序(2-3)

Z0M
Z0N
I0 M
I0 K
保护安装处的零序电流 I0M 为：
I0 M

Z0N Z0M Z0N
I0 K
C0M I0K
其中，C0 M

Z0 N Z0M Z0N
—
M侧零序电流分配系数。
25/71
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。
Z0M
Z0N
I0 M
18/71
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
I0K

Z1

E0 Z2

Z0
工程中，取：Z1 Z2
I0K

E0 2Z1
Z0
Z1
Z2
Z0
I0K
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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Z0M地I的0M零I序0K 电流
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内部接地时，零序功率方向：
M
N
1
2
Z0M
I0M
U 0K
U 0N Z0N IU0N0K
NU侧0M零序相位
I0 N
U 0N
U 0N
Z0N
U 0N
0
关系如右图
I0 N

0为Z0
的角度
N
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内部故障
外部故障
分析1上图，并归2 纳后，可以1 知道： 2
1）内部接地时 2）N侧外部接地时
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！
31/71
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。
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Z0M
1 I0m
I0M
分支系数
Z0P
K0.b

I0M I0 m
I0m

Z0P Z0M Z0P
I0M
1 K 0b
I0M
Kb

I0 M I0m
Z0M Z0P Z0 P
——反映了：分流关系
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由I 0 m

1 K 0b
I0M
得到零序Ⅱ段电流定值计算公式：
I
II set
.1
C
C
U 0
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零序电流分量的获取方法：
A B C 3I0
3 I0
架空线
电缆线
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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。
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 I0.unb 。
(如果会误动，靠延时 50~100ms 躲开) 3）躲开非全相运行的负荷电流。
Z0M
I0M
U 0M
U 0K
I0 N U 0N
Z0N
U 0K
U
0
由
K
U
K
0
分解
U 0N
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零序分量的特点： 1）短路点的零序电压最高（直接接地系统）， 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：
K 3时，若有一相的误差达到10%，
那么，另外两相的误差至少大于5%，即 10%， 2
先不考虑TA变比时，有：
3I0 Ia Ib Ic IA IB IC IA IB IC

K
II rel
K0b . min
I
I set
.2
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。
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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：
K
II sen
M侧
U 0M
0
I0 M
U 0M
I0 M
N侧
U 0N
I0 N
U 0N
0
I0 N
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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
U 0M
正向
0
I0 M
U 0M
正向
I0 M
正向
U 0N
I0 N
可以应用于判断短路方向——>
U 0N
0
反向
I0 N
Z1 Z0 Z1 Z0
Z0 Z1
相等部分
大小比较取决此项
比较Z1与Z0的大小，就可以确定零序电流的 的大小了。
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I
1
0K
I
2
0K

Z1 Z0 Z1 Z0
Z0 Z1
（a）Z1 Z0 时，

I
(1) 0K
(如果会误动，一般退出运行)
2）、3）实质上都是躲最大的负荷电流。
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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：
II 0.set

K
I rel
3I0.max
其中，K
I rel
— 可靠系数，取1.2～1.3；
3I0.max — 线路末端的最大零序电流。
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。
（b）Z1

Z0 时，
Z0 Z1

1

I
(1) 0K
I
(1，1) 0K

1
I(1) 0K
因此，最大零序电流为：
I ( 1,1 ) 0K
I0 K .max

I0(
1 ,1 K
)

Z1
E0 2Z0

E0 2Z1 Z0
E0 Z1 2Z0
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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。
I
(1，1) 0K

1
I(1) 0K

E0 2Z1
Z0
因此，最大零序电流为：
I0 K .max

I(1) 0K

E0 2Z1
Z0
I ( 1,1 ) 0K

Z1
E0 2Z0
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I01K I02K

Z1 Z0 Z1 Z0
Z0 Z1
第 2.3 节 零序电流保护
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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的，据此，可构成反映不 对称接地故障的零序电流保护。
整理
得：
I0K

Z1
E0 2Z0
Z1
I1K
Z2
Z0
I0K
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如何求取单相、两相接地的最大零序电流？
已知：
I(1) 0K

E0 2Z1
Z0
I ( 1,1 ) 0K

Z1
E0 2Z0
所以，II0(0(1K1，K1))
Z1 2Z0
2Z1 Z0
I0K

E0 Z1Z0N Z2

Z0
工程中，取：Z1 Z2
I0K

E0 2Z1
Z0
Z1
Z2
Z0
I0K
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（2）两相接地的零序电流
I1K Z1
E 0 Z2 // Z0
I0K


Z2 Z2 Z0
I1K
将I1
K
代
入I
表
0K
达式，
1）没有误差时 ，没有Iunb
2）一相误差达10%时
3）一相误差达5%时
二次侧
Ib Ia
另一相的误差在 5%~10%之间
取极端！考虑另一 相的误差为 5%
因此，总的极端误 差为 5%！
一次侧
即 10% 0.1 22
41/71
为什么取
I0.unb

0.1 2
I
K( 3.m) ax？TA同型号

I 0.末端最小 I II
set .1
1.5
1 I0m
35/71
分配系数与分支系数的关系：
1 I0m
I0M
I0N
I0 K
M侧电流分配系数： I0M C0M I0K
保护处电流分支系数：I0m
d0mI0M

1 K 0b .m
I0M
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三、零序电流Ⅲ段保护
躲过下一级线路出口相间短路所产生的最大不
I A I B I C
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TA的误差曲线：
二次侧
理想曲线
Ia I2
误差10%
实际曲线 (饱和曲线)
一次侧
I 1.max
I1 IA
要求：短路电流< I1.max——>保证误差 < 10%

取I0.unb

0.1 2
I
(3) K .max
40/71
三相TA同型号时
U b
U A
U a
U a
UU0c
3U 0
3U 0
（称为：开口三角）
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2.3.2 零序分量的获取
依据：3F0 FA FB FC ，计算或连接
A
B
U A
C
U a
U 0
3U 0
14/71
二次回路还可以采用下面的方法来获取零序电压：
U a
U b
U c
11/71
2.3.2 零序分量的获取
依据：3F0 FA FB FC ，计算或连接
A
U A
B C
U c
U b
U a
U a
U 0
3U 0
3U 0
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2.3.2 零序分量的获取
称为：自产零序
依据：3F0 FA FB FC ，计算或连接
A
B C
I0K I0 N
另一侧，有：
I0N

Z0M Z0M Z0N
I0K

C0N I0K
其 中 ，C0 N

Z0M Z0M Z0N
显然，存在关系：C0 M C0 N 1
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A 2
B1
C
D
K
I0I.set .1 Krel I0.max Krel C0 M .max I0 K .max
目的是：让 Z0 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 采纳的。
29/71
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。
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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。
平衡电流。
I0I.IsIet

3 I0.unb

Iunb
1
nTA
IA IB IC

0.1
/
2
I
(3) K .max
(三相互感器为同型号时)
nTA
（三相电流互感器为同型号时，下图说明）
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零序电流滤过器的不平衡输出
单相二次、一次I关系：
Ia

1 nTA
I'a
特殊相量
10/71
U 0.M
“零序正方向”的相位比较动作方程：
0
90
0

arg
U 0.M I0.M

270
0
I0.M 动作区
各项同时减0，得：
90

arg
U 0.M I0.M
0

270
等效为：90

arg
U
0.M I0.M
0

270
出口短路时，零序电压最高，无死区问题。
2/71
2.3.1 零序分量的分布
M
KN
U K U K
U K可以是任意的
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2.3.1 零序分量的分布
M
M
KN
U K 0－ 分解
U K 0－
M

取U K为短路前的K点电压 U K 0 与故障分析中的E 一致
KN
U K 0－
KN
U K 0－
4/71
2.3.1 零序分量的分布

max

2
E0 Z1
Z0
, Z1
E0 2Z0

所以，正序阻抗（对应系统运行方式）的影响是 间接的。
28/71
I0 K .max

max

2
Z1
E0
Z0
, Z1
E0

2
Z0


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。
单相二次、一次I关系：
Ia

1 nTA
I'a
IA
Ia'
1 nTA
IA IA
三相二次、一次I关系：
Z1
Z2
误 不差 平I衡 ，A电 称流 为Z：Iunb
ZL
3I0 Ia Ib Ic
1 nTA
IA IB IC
1 nTA
M
KN
U K 0－ 分解 U K 0－
M
U K 0－ N
U K 0－
正常运行网络
M
N
取U K为短路前的K点电压 U K 0 与故障分析中的E 一致
U K 0－
故障附加网络
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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：
M
1
N
2
U 0N Z0N I0N
1 nTA
IA IA
三相二次、一次I关系：
IA
Ia'
Z1
Z2
IA Z
ZL
3I0 Ia Ib Ic
1 nTA
IA IB IC
1 nTA
I A I B I C
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零序电流滤过器的不平衡输出
流过保护安装处的电流
整定时，取：
1）Z 0 N 为 最 大 ，Z 0 M 为 最 小 ；
2）I0K .max

max

2
Z1
E0
Z0
, Z1
E
0
2
Z
0


目的仍然是：保证不误动。
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校验最小保护范围时，取零序电流为最小值进行 计算。
另外，说明一点：