电力系统继电保护—零序保护

（ a） Z1Z0时，
Z0 11 0
Z1
I&K(10) I&K(10， 1)
1＋ 1 3
因此，最大零序电流为：
I& K0.max
IK (10)
U&K0 2Z1Z0
I&K(10)
U&K 0 2Z1 Z0
I (1,1) K0
U&K 0 Z1 2Z0
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求单相、两相接地的最大零序电流：
（ b） Z1Z0时，
Z0M
1 Im0
IM 0
Z 0P
I& m0
Z0P Z0M Z0P
I& M0
1 K b0
I&M 0
Kb0
IM0 Im0
Z0M Z0P Z0P
——反映了：分流关系
27
由Im0
1 Kb0
IM0
得到零序Ⅱ段电流定值计算公式：
I II set.1
KII rel
I
Kb0.min
I set.2
为了保证保护பைடு நூலகம்的第Ⅱ段不误动,从公式和
3I 0I aI bI c
n1 TAI AI BI C n1 TAI AI BI C
11
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）躲开本线路末端单相或两相接地短路可能出现
的最大零序电流
。
2）躲开断路器三相不同时合闸时出现的最大零序
电流 3 I 0 .u n b 。
13
其中，躲开本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
Z1
I&K0
Z1
U&K0 Z2
Z0
Z 2
工程中 ： Z1， Z取 2
I&K0
U&K 0 2Z1 Z0
Z0
I&K 0
14
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
Z1
3）躲开非全相运行又发生系统震荡时，所出现的
最大零序电流。
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按照“躲开本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：
I0 Is.e t KrIel3I0.max
其中K，rIel—可靠系数1，.2～ 取1.3； 3I0.max—线路末端的最大流零。序电
注：经过分解或合成后，零序分量通常以3倍的形 式出现。
5
2.3.2 零序分量的获取
依3 F 据 0 F A F ： B F C ,计算或连接
A
B
C
Uc
UA
Ub
Ua
Ua
U0
3U0
3U0
6
自产零序
2.3.2 零序分量的获取
依3 F 据 0 F A F ： B F C ,计算或连接
A
B C
Ub
UA
Ua
Ua
UU0c
3U0
3U0
（开口三角）
35
得 ：
I&K0
U&K 0 Z1 2Z0
I&K 0
16
如何求取单相、两相接地的最大零序电流？
已知：
I&K(10)
U&K 0 2Z1 Z0
I (1,1) K0
U&K 0 Z1 2Z0
I&K(10) I&K(10，1)
Z1 2Z0 2Z1 Z0
1 2 Z0
Z1 2 Z0
12211
Z1
3 2 3
另外，说明一点： 由 于 I& K0.m axm ax 2Z1 U & K 0Z0,Z1 U & K 2 0Z0
所以，正序阻抗（对应系统运行方式）的 影响是间接的。
24
I& K0.m axm ax 2Z1U & K 0Z0,Z1 U & K 20Z0
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。
相相间间过过流流
零零序序过过流流
各处零序Ⅲ段保护均正确动作的延时示意图
34
零序电流保护的不足： 1）对于运行方式变化很大或接地点变化很大的 电网，难以满足系统运行的要求。 2）单相重合闸过程中，系统又发生振荡，可能 出现较大零序电流的情况——有影响。 3）采用自耦合变压器联系两个不同电压等级的 电网时，任一侧发生接地短路都将在另一侧 产生零序电流 —— 整定计算复杂化。
I&K0
Z1
U&K0 Z2
Z0
Z 2
工程中 ： Z1， Z取 2
I&K0
U&K 0 2Z1 Z0
Z0
I&K 0
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（2）两相接地的零序电流
I&K1
Z1
U&K0 Z2//Z0
Z1
I&K 1
I&K0
Z2 Z2 Z0
I&K1
Z 2
将 I& K1代 入 I& K 0表 达 式 ， 整 理 Z 0
Z0 11 0
Z1
I&K(10) I&K(10， 1)
1＋ 1 3
I&K(10)
U&K 0 2Z1 Z0
因此，最大零序电流为：
I& K0.max
IK (10,1)
U&K0 Z12Z0
I (1,1) K0
U&K 0 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。
A2
B1
C
D
K
Q I 0 I . s e t . 1 K r e l 3 I 0 . m a x K r e l3 C M 0 . m a x I K 0 . m a x
整定时，取：
1）Z0N为最大，Z0M为最小；
2）IK0.max
max2Z1U&K0Z0
,
U&K0
Z1
2Z0
23
校验最小保护范围时，取零序电流为最小值 进行计算。
7
2.3.2 零序分量的获取
依3 F 据 0 F A F ： B F C ,计算或连接
A
B C
Uc
UA
Ub
Ua
Ua
U0
3U0
3U0
8
零序电流分量的获取方法：
A B C 3 I0
3 I0
架空线
电缆线
9
零序电流过滤器的不平衡输出
单相二次、一次I关系：
Ia
1 n TA
Ia'
IA
Ia'
1
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。
25
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
Z0N
I&M 0
I&K 0
保护安装处的零序电流 I0 M 为：
I&M0
Z0N Z0M Z0N
I&K0
CM
0
I&K0
其 中 ， C M 0 Z 0 M Z 0 N Z 0 N — M 侧 零 序 电 流 分 配 系 数 。
21
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。
n TA
IA I A
三相二次、一次I关系：
Z1
I A
Z2 Z
ZL
3I 0I aI bI c
n1 TAI AI BI C n1 TAI AI BI C
10
零序电流滤过器的不平衡输出
单相二次、一次I关系：
Ia
1 n TA
Ia'
IA
Ia'
1
n TA
IA I A
三相二次、一次I关系：
误 不IZ差 平1 A衡 ，电 称Z Z流 为2 ：IunZb L
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： KsIeInI0.I末 sIeI端 .t1 最小1.5 1 Im0
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分配系数与分支系数的关系：
因此，需要方向判别元件。
32
2.3.7 对零序电流保护的评价
1）灵敏度高——几乎不受负荷电流影响。 2）受运行方式影响较小——间接影响。 3）三相对称时，几乎没有影响。如振荡、
过负荷等。 4）出口短路无“死区”——零序电压最大。 5）耐高阻接地的能力强。 6）一般情况下，第III段的延时短。
33
t
1 Im0
IM 0
IN0
IK0
M侧电流分配系数： IM0 CM0IK0
保护处电流分支系数：
Im0 Cm0IM0
1 K b0.m
IM 0
30
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 平衡电流。
I K I III
III
set
rel unb.max
31
2.3.6 方向性零序电流保护 通常为多接地点——类似于“多电源”点。
Z0M
Z0N
I&M 0
I&K 0 I&N 0
保护安装处的零序电流 I&M 0 为：
C I& I&M0
Z0N Z0M Z0N
I&K0
M0 K0
另 一 侧 有 ： I& N 0C N 0I& K 0 （其中，CN0
Z0M ） Z0MZ0N
显 然 ， 存 在 关 系 ： C M 0 C N 0 1
22
第 2.3 节 中性点直接接地系统中接地短
路的零序电流及方向保护
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。
2
2.3.1 零序分量的分布
3
分解出零序分量之后,零序电压的分布如下：
M
N
1
2
Z0M
Z0N
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）对于发生故障的线路，零序功率的方向实际 上都是由线路流向母线，与正序功率的方向相反。
其中ZZ01， 1
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如何求取单相、两相接地的最大零序电流？
已知：
I&K(10)
U&K 0 2Z1 Z0
I (1,1) K0
U&K 0 Z1 2Z0
I&K(10) I&K(10，1)
Z1 2Z0 2Z1 Z0
1 2 Z0
Z1 2 Z0
Z1
3 2 1＋
3
3
12211
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求单相、两相接地的最大零序电流：