零序电流保护

动作于信号。
+
U0
延时 信号
l n 3U0
该保护只能监测出接地故障， 但不能判别出是哪条线路的接 地。为了找出故障线路，还需 要由运行人员依次短时断开各 条线路，再以自动重合闸纠正。 当断开某条线路时，零序电压 信号消失，即说明该线路单相 接地。
中性点非直接接地系统中单相接地保护
（2）零序电流保护 零序电流保护是利用故障线路的零序电流比非故障线路
K s en

3I 0 B . min I0II1I set
1.5
2. 远后备：按相邻线路末端短路时，流过保护的最小三倍零序电流校验
K s en

3I 0 C . min I0II1I set
1.2
三、三段式零序电流保护
动作时间：按阶梯时限原则来选择
T1 A
B
5
4
C
T2
3
D
E
2
1
t
t5
t4
k0 90
I0
夹角取决于保护面对系统的零序阻抗。
二、 零序电压、电流滤过器
1.零序电压滤过器
3U0 UA UB UC
A B C
*
*
*
*
*
*
Ua
Ub
Uc
m
n
(a) 用三个单相式电压互感器
Umn Ua Ub Uc 3U0'
二、 零序电压、电流滤过器
B
1
2
3I0
II 0set
I0I set KIrel 3I0.max
(KIrel 1.2 ~ 1.3)
3I 0 m a x l
3I0max 的计算：
①故障点：本线路末端
②故障类型： （假设 X1 ）X2
3I0(1)

3
E 2Z1
Z0
3I0(2,0)
3 Z1
E Z2 Z0 Z2 Z0
1.零序电压滤过器
***
***** abc
m
* n
(b) 用三相五柱式电压互感器
Umn Ua Ub Uc 3U0'
二、 零序电压、电流滤过器
1.零序电压滤过器
Ua Ub
加
3U0
法
**
m
Uc
器
n Umn Un' U0'
(c) 接于发电机中性点的单相电压互感器
(d) 内部合成零序电压
二、 零序电压、电流滤过器
1.零序电流滤过器
I0
** ** **
IB
IA
Ia Ib
IμB
IμA
Ir I0
Ic IC
IμA
Ir
Ia
Ib
Ic
1 nTA
[( IA

IμA )

(IB

IμB)

(IC

Iμ C )]


1 nTA
在手动合闸以及三相自动重合闸时，使零序I段带有一 个小的延时（约0.1s），这样就无需考虑此条件。
三、三段式零序电流保护
（一）零序电流I段保护
（3）当线路上采用单相自动重合闸时
按原则（1）整定，往往不能躲开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
按能躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的 最大零序电流整定，保护范围缩小
零序阻抗满足：
我国：
X0 4 ~ 5 X1
有些国家：
X0 3 X1
中性点直接接地系统中发生接地故障几率达 80～90%，零序保护有较好效果。
一、零序分量的特点
K
T1 A 1
2 B T2
X T 10 A
X k0 I0
X k0
B X T 20
Uk 0 I0
零序网络：与线路、接地变压器的数目和位置相关， 和发电机没有关系。
（2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大零序电流 3I0.unb
I0I set KIrel 3I0.unb
3I0.unb 的计算：
①两相先合：
3I0.unb 3
EM EN
Z1

Z2 Z0 Z2 Z0

Z2 Z2 Z0
3 EM EN Z1 2Z0
Z2 Z2 Z0
3 E Z1 2Z0
当
X0 X1
3I0(1) 3I0(2,0)
当
X0 X1
3I
(1) 0

3I
(2,0) 0
③运行方式
本侧与对侧的电源应是最大运行方式；背后的零序阻抗小， 对侧的零序阻抗大。
三、三段式零序电流保护
（一）零序电流I段保护
(IμA

IμB

IμC)
Iunb
二、 零序电压、电流滤过器
1.零序电流滤过器
ABC
电 缆 头
I0
TA0
优点： ✓ 没有不平衡电流 ✓ 接线简单
电缆
三、三段式零序电流保护
零序电流Ⅰ段保护 零序电流II段保护 零序电流III段保护
三、三段式零序电流保护
（一）零序电流I段保护
（1）躲过本线路末端接地短路时的最大三倍零序电流 3I0.max
t05
t3
t04
t2
t03
零序过电流保护的时限特性
t1 l
在同一线路上的零序过电流保护与相间短路的过电流保护相 比，将具有较小的时限，这是零序过电流保护的一大优点。
四、方向性零序电流保护
四、方向性零序电流保护
T2 1
k1
2
3
k2 4
T1
I0 .k1
I0.k1
k1点短路时
k2点短路时 I0 .k2
在小接地电流系统中发生单相接地时，一般都允许再继续运 行1～2个小时
1、对保护的要求
要求保护能选出接地线路并及时发出信号 对人身和设备的安全有危险时，应动作于跳闸
2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护
2、中性点不接地系统
线路I
G C0I
C0G
I BG ICG
CB A
C0II
线路II
2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护
结论：
1. 发生单相接地时，全系统都会出现零序电压； 2. 在非故障线路上有零序电流，其数值等于该线路 本身的电容电流，方向为从母线流向线路。 3. 在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对 地电容电流之总和，方向为从线路流向母线。
2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护
3、中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障的特点
3.当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电 网时，将使保护的整定配合复杂化，且将增大 第III段保护的动作时间
2.4 中性点非直接接地系统中 的零序电流保护
2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护
中性点非直接接地系统(小接地电流系统) ➢中性点不接地 ➢中性点经消弧线圈接地 ➢中性点经电阻接地
零序电流大的特点来实现选择性的保护。
+ I0
延时 信号
*** ** *
为了保证动作的选择性， 零序电流保护的动作电流 Iset应大于本线路的电容电 流，即
Iset Krel 3UC0
中性点非直接接地系统中单相接地保护
矛盾！！！
三、三段式零序电流保护
（3）当线路上采用单相自动重合闸时
解决办法：
设置两个零序I段保护 灵敏I段：按条件（1）或（2）整定
全相运行时发挥作用，非全相时退出。 不灵敏I段：按条件（3）整定
非全相运行时发挥作用。
三、三段式零序电流保护
（二）零序电流II段保护
与相邻线路零序电流I段配合
X k0 I0
X k0
B X T 20
Uk 0 I0
2. 零序电流 分布：与变压器中性点接地的多少和位置有关； 大小：与线路及中性点接地变压器的零序阻抗有关。
一、零序分量的特点
K
T1 A 1
2 B T2
X T 10 A
X k0 I0
X k0
B X T 20
Uk 0 I0
Ur 3U0
五、对零序电流保护的评价
优点： 1.零序过电流保护的灵敏度高 2.受系统运行方式的影响要小 3.不受系统振荡和过负荷的影响 4.方向性零序电流保护没有电压死区 5.简单、可靠
五、对零序电流保护的评价
缺点：
1.对短线路或运行方式变化很大时，保护往往不 能满足要求
2.单相重合闸的过程中可能误动
Ir 3I0 , Ur 3U0
四、方向性零序电流保护
来自百度文库
1. 零序功率方向继电器的接线：
3U0
** *
***
LH * * *
KW0 YH
φsen = 70°
**
** *
3I0 3U0
110
Ir 3I0
sen 70
整流型和晶体管型零序功率方向继电器
Ir 3I0 , Ur 3U0
式中
Iunb.max KnpKstKer Ik.max
➢与下级线路零序III段保护在灵敏度上配合
IsIeIIt2 KrIeIIl IsIeIIt1 / K0.bmin
三、三段式零序电流保护
（二）零序电流III段保护
灵敏性校验：
T1 A 1
3I 0 m in
B2 K
T3
C T2 K
1. 近后备:按被保护线路末端短路时，流过保护的最小三倍零序电流校验
②一相先合：
3I0.u
nb

3

EM－EN 2Z1 Z0
取两者较大者
三、三段式零序电流保护
（一）零序电流I段保护
（1）躲过本线路末端接地短路时的最大三倍零序电流 3I0.max （2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大零序电流 3I0.unb
整定值应选取（1）和（2）中较大者。原则（2）所得定 值一般较大，保护范围缩小，灵敏度降低。
I0.k2
零序电流保护 + 零序功率方向继电器 = 方向性零序电流保护
四、方向性零序电流保护
1. 零序功率方向继电器的接线：
Ur 3U0
** *
***
LH * * *
KW0
YH
φsen= -110°
**
3I0
** *
3U0
sen 110
Ir 3I0
静态功率方向继电器
电网接地故障的电流/电压保护
主要内容
• 一、零序分量的特点 • 二、零序电压、电流滤过器 • 三、多段式零序电流保护 • 四、方向性零序电流保护 • 五、对零序电流保护的评价
变压器中性点接地方式
大电流接地系统 小电流接地系统
35kV及以下电网：中性点不接地或不直接接地 小接地电流系统
110kV及以上电网：中性点直接接地 大接地电流系统
I IL IC
由于 和IC 的相IL 位相差180°，因此 将因消I 弧线圈的补偿而 减小。根据对电容电流补偿程度的不同，可以分为完全补偿、 欠补偿和过补偿三种补偿方式。
过补偿方式没有发生过电压的危险性。因而得到广泛的应用。
中性点非直接接地系统中单相接地保护
（1）零序电压保护（绝缘监视装置） 绝缘监视装置是利用单相接地时出现的零序电压，带延时
T1
A
2
I k0.AB
B1
I k0.BC
T2
3I0
Ik0.AB
Ik0.BC
I sIeI t2
kC
IsIeIt2 KrIeIlIsIet1 / K0.b t0II2 t0I 1 t
IsIet1 l
三、三段式零序电流保护
（二）零序电流II段保护 灵敏性校验：
按本线路末端发生接地故障时最小零序电流校验
Ksen

3I0 min
I
II set2
要求 Ksen≥1.5
若不满足要求
✓ 改与相邻线Ⅱ段配合 ✓ 用两个灵敏度不同的II段 ✓ 改用接地距离保护
三、三段式零序电流保护
（二）零序电流III段保护
躲下级线路出口三相短路时流过保护装置的最大不平衡 电流 Iunb.max
IsIeIIt KrIeIIl Iunb.max
I0
UA0
90
k0 90
I0
夹角取决于保护背后系统的零序阻抗，与被保护线路、故障位置、过渡电阻无关
一、零序分量的特点
T1
k A1
X T1.0 Uk0
A
I0 UA 0
2 B T2
B
X k0
X T2.0
4.零序电压与电流的相位关系
UA0
反方向故障： UA0 I0 ( X k 0 X T2.0 )
3. 零序功率 分布：短路点零序功率最大； 方向：对于发生故障的线路，两端的零序功率方向为 线路→母线。
一、零序分量的特点
K
T1 A 1
2 B T2
X T 10 A
X k 0 I0
X k0 Uk 0 I0
B X T 20
4.零序电压与电流的相位关系
正方向故障：
UA0 I0 X T1.0
一、零序分量的特点
K
T1 A 1
2 B T2
X T 10 A
X k0 I0
X k0
B X T 20
Uk 0 I0
UA0
Uk0
UB0
1. 零序电压：故障点零序电压最高，离故障点越远，零序电 压越低，变压器中性点接地处为零。
一、零序分量的特点
K
T1 A 1
2 B T2
X T 10 A
.
ICI
.
IBI
线路I
G C0I
C0G
L
.
IL
.
ICII
.
.
.
I BG I CG
I BII
Ik IL IC
线路II
C0II
2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护
3、中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障的特点
在中性点接入消弧线圈以后，单相接地时，通过接地点的总 电流为电感电流与全系统总电容电流的向量和。即