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
中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护
•3I0（1） =
•3E •2 +
•两相接地短路的零序电流为：
•3I0（1,1）=•
•3E +2
•单相接地
•= •+ •+
•故障点的等效零序电势
•故障点的等效正序、负序、零序阻 抗
•
2) 躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大 零序电流 ，引入可靠系数
•3I0.unb的计算，一相先合与两相断线情况类同， 两相先合与一相断线情况类同。 •具体可参见电力系统分析之短路计算
•
c. 当系统中发生某些不正常运行状态时（如系统振荡，短时 过负荷等）零序保护不受影响。
d. 在110kV及以上的高压或超高压系统中，单相接地故障占 全部故障的70%-90%，而且其它故障也往往是由单相接 地引起的，故采用零序保护具有显著的优越性。
•缺点：
a. 对于短线路或运行方式变化很大的情况，保护往往不能满 足系统运行所提出的要求。
•
•～
•T1 •A •1
•2•B •T2 •C
•A
•XT10
•系统接线
•X’k0
•X’’k0
•B
•若母线A还
•XT2. 接有中性点
0
接地的变压
器，则零序
阻抗变小，
流过A侧零
序电流增大
。
•T2中性点接地：
•零序等效网络
•= •=
•X’’k0+XT2.0
•X’k0+XT1.0+X’’k0+XT2.
0
•X’k0+XT10
•（c）零序电流变化曲线 中断开，此时
•
• 3）零序Ⅱ段灵敏系数：
•零序Ⅱ段的灵敏系数，应按照本线路 末端接地短路时的最小零序电流来校 验，并应满足Ksen≥1.5的要求。
电力系统继电保护—零序保护
IK1
Z1
I K1
Z2
将I
K1代入I
表达式，整理
K0
Z0
得：
I K0
UK 0 Z1 2Z0
I K0
16/58
如何求取单相、两相接地的最大零序电流？
已知：
I (1) K0
UK 0 2Z1 Z0
I (1,1) K0
UK 0 Z1 2Z0
1 2 Z0
I (1) K0
I (1，1) K0
Z1 2Z0 2Z1 Z0
35/58
I K I III
III
set
rel unb. max
31/58
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。
因此，需要方向判别元件。
32/58
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、
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。
26/58
Z0M
1 Im0
IM0
Z0P
Im0
Z0P Z0M Z0P
IM0
1 Kb0
IM 0
Kb0
IM0 Im0
Z0M Z0P Z0P
——反映了：分流关系
27/58
由I m 0
1 Kb0
IM 0
得到零序Ⅱ段电流定值计算公式：
I (1) K0
UK 0 2Z1 Z0
I (1,1) K0
UK 0 Z1 2Z0
19/58
求单相、两相接地的最大零序电流：
（b）Z1 Z0 时，
2.3 中性点直接接地系统中的零序电流及方向保护
2.3.2零序电压、电流的获取
1、零序电压的获取 基本原理：零序电压滤过器
三个单相式电压互感器
三相五柱式电压互感器 在开口三角（没有闭合的三角
形接线）上取得零序电压
集成电路式保护和数字式保护中
发电机中性点的电压互感器
和成零序电压
2、零序电流的获取 基本原理：零序电流滤过器
三个电流互感器 先变换再求和
电缆线路采用瞬时速断）
原则1：躲开下级线路出口处单相或两相接地短路是可 能出现的最大零序电流整定。 原则2：躲开断路器三相触头不同期合闸时出现的最大 零序电流整定。 原则3：躲开非全相运行状态下发生系统振荡时，所出 现的最大零序电流整定。
灵敏I段：按原则1和2整定，取其中较大值作为整定值。 主要任务是对全相运行状态下的接地故障起保护作用。
灵敏II段：按原则3整定，用于采用单相重合闸的线路。
2.3.4零序电流II段保护（限时速断）
● 保护本线路全长，与本线路零序电流I段组合构成主 保护。 ● 与相邻线路零序电流I段相配合，确定整定值。
● 比相邻线路零序电流I段的动作时限高出一个时间阶 梯。 ● 灵敏度系数按照本线路末端接地短路时的最小零序电 流来校验，应大于等于1.5。 ● 灵敏度系数不满足要求时，考虑与下级线路的零序II 段保护配合。
（2）零序过电流保护较相间过电流保护灵敏度高
（3）零序过电流保护受系统运行方式变化和线路长短的影响小
（4）不受系统振荡、过负荷等因素（只要三相对称）的影响。 零序过电流保护只反应零序电流
（5）方向性零序保护没有电压死区。因为故障点的零序电压最 高。
缺点： （1）对运行方式变化很大或接地点变化很大的电网，往往不能 满足要求；
2.3.6方向性零序电流保护
电流保护(1-2)2
2.1.6 阶段式电流保护配合
保护1：瞬时过电流 保护（不是速断）
保护2：0.5s过电流 保护（不是II段） 可加电流速断 (两段式) 保护3：电流速断 限时电流速断 过电流保护 (三段式) 全系统任意点发生短路时，如果不发生保护或断路器据动，则故障 都可以在0.5s内切除。
演示
阶段式电流保护评价
的近后备保护。 优点：可保护本线路全长；可作为电流速断的近后备保护；
缺点：速动性差（有延时）。
2.1.5 过电流保护
过电流保护是指其起动电流按躲最大负荷电流 来整定的保护。 该保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻 线路的全长。可作为本线路主保护的近后备保 护以及相邻下一线路保护的远后备保护。
2.1.5 过电流保护
I K rel
I
I
E Z s. min Z AB Z BC
I K rel I k .B. max
KrelI为可靠系数，取1.2~1.3，是考虑非周期分量影响、实际短 路电流可能大于计算值、保护装置的实际动作值可能小于整定 值和一定的裕度等因素。
2)电流速断保护整定原则
继电器的二次动作电流:
动作时限
tn t( n 1) max t t( n 1) max ~ 下一相邻母线上 所接保护的最大动作时间
2.1.5 过电流保护
动作时限（越靠近电源时间越长，如何解决？）
2.1.5 过电流保护
3)灵敏性的校验 a. 作为近后备时 采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的 电流来校验，要求Ksen ≥ 1.3 ~ 1.5
3 2
E Zs Zk
（短路电流中的工频周期分量）
最大运行方式和最小运行方式：
对继电保护而言，在相同地点发生相同类型的短路时 流过保护安装处的电流最大，称为系统最大运行方式， 对应的系统等值阻抗最小，Zs＝Zs.min。 对继电保护而言，在相同地点发生相同类型的短路时 流过保护安装处的电流最小，称为系统最小运行方式， 对应的系统等值阻抗最大，Zs＝Zs.max。
三、电力系统继电保护基础知识
电力系统继电保护基础知识一、电力系统继电保护的基本概念1. 继电保护的3个组成部分：•测量回路•逻辑回路•执行回路2. 继电保护的3个基本任务：•切除故障元件•反映不正常运行状态•与其他自动装置配合3. [判断题] 电力系统的继电保护是通过监视电力系统中的电气量的变化从而判断系统是否出现故障。
（×）4. 可靠性包括安全性（不误动）和可信赖性（不拒动），主要取决于保护装置本身的制造质量。
5. 选择性是通过合理地选择保护方案、正确地进行整定计算以及精确地调整试验而获得的。
6. 灵敏性并不是越大越好，有时与安全性相矛盾。
7. 保护的整定时间是通过时间继电器来整定的，所以整定的动作时间是指时间继电器的动作时间。
8. 电力系统安全自动装置包括：•低周、低压减负荷装置•自动重合闸•故障录波器•备自投装置•系统解列9. 逻辑回路包括：•“或”回路•“与”回路•“延时启动”回路•“记忆”回路10. 最早出现的是过电流保护类型的熔断器装置，以后经历了机电型、晶体管型、集成电路型、微机型四个阶段。
11. 微机保护软件是由初始化模块、故障检出模块、故障计算模块组成。
12. 不通电时闭合的触点叫常闭触点，不通电时断开的触点叫常开触电。
二、电网的电流保护No.1 单侧电源网络相间短路的电流保护1、（瞬时）电流速断保护校验时要求最小保护范围不小于本线路全长的15%~20%。
2、限时电流速断保护要求灵敏系数大于1.3~1.5。
3、定时限过电流保护要求近后备的灵敏系数大于1.3~1.5，远后备的灵敏系数大于1.23。
4、时间阶梯∆t为0.5s。
5、对于线路-变压器组接线，电流速断可以保护线路全长。
可以只装设电流速断和过流保护。
6、相间电流速断保护比零序电流速断保护范围小，因为零序阻抗较大，其电流曲线陡。
7、运行方式的变化对电流保护有影响，对低电压保护、距离保护等均无影响。
8、定时限过电流保护整定：其中，Krel=1.15~1.25，Kre=0.85~0.95。
第二章零序电流保护-4
电力系统继电保护原理主讲教师：刘青电自教研室第二章电网的电流保护2.3中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护主要内容•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当系统中主变压器中性点直接接地时310≤X X /中性点直接接地的电网又称大接地电流系统110kV 及以上电网-中性点直接接地60kV 及以下电网--中性点不接地或不直接接地一、零序分量的特点B 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A U零序电流与变压器中性点接地的多少和位置与线路及中性点接地变压器的零序B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B 4.零序电压与电流的相位关系I &=00k 正方向故障：二、零序电压、电流滤过器三、多段式零序电流保护I3（一）零序电流I段保护整定值应选取（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，此时可考虑使Ⅰ段带一小的延时（0.1s）躲开不同时合闸时间。
灵敏性：要求最小保护范围≥（15%～20%）lunb.maxIIIrel III setIK I=¾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I unb.maxk.maxer st np unb.max I K K K I =式中¾与下级线路零序III 段保护在灵敏度上配合0.bminIII set1III rel III set2/K IK I=（三）零序电流III 段保护零序过电流保护的时限特性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四、方向性零序电流保护整流型和晶体管型零序功率方向继电器U&静态功率方向继电器U ,I&&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1、对保护的要求中性点非直接接地系统(小接地电流系统)¾中性点不接地¾中性点经消弧线圈接地¾中性点经电阻接地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)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。
中性点直接接地系统接地短路的零序电流及方向保护
７ ２・
科技 论坛
中性点直接接地系统接地短路的零序电流方向保护
徐 永 峰
（ 国网哈 尔滨供 电公 司 ， 黑 龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ｏ ｏ ｏ ）
摘
要： 本文对 中性 点直接接地 系统接地短路的零序 电流及方向保护进行介绍 ， 通过 分析 零序 电流速断保护 的构成 ， 可 以减 少系统
一
，
接的关系 ， 还与零序电流的分布有着较大的 关系 ， 零序电流的大小与分 求整定。按此原则
布影响着电网线路的零序阻抗 ，还影响着中性点接地变压器的零序阻 整 定 的灵 敏 Ｉ 段 不 在单相 自动重合闸时 ， 自动将灵敏 抗。下面笔者对 中Ｊ ｌ 生 点直接接地系统变压器 『 生 点的接地原则进行简 能躲过非全相振荡出现的零序电流 ， 单的分析。 Ｉ 段闭锁，需待恢复全相运行时在重新投入。通过设置两个零序电流 Ｉ １ ． １ 如果发电厂的低压侧存在 电源变压器 ， 并且电网中只有单台变 段环保 ，解决了全相与非全相运行下保护灵敏ｆ 生和选择之间产生的矛 压器运行 ， 则可以采用中Ｉ 『 生 点接地运行的方式 ， 这种运行方式可以避免 盾。零序电流保护 Ｉ 段的保护最小范围要求不小 于保护线路长度 的 不接地系统的工频出现过电压。 １ ５ ｖ ／ ￣２ ０ ％， 其整定的动作延时为 ０ 。 １ ． ２对于存在 自耦变压器 ，并且有着绝缘要求的变压器存在时， 可 ３ ． ２ 带时限零序电流速断保护。根据整定的零序 Ｉ Ｉ 段的动作电流不 能躲开非全相运行时的零序电流 ， 则装有综合 自动重合闸的线路 出现 以采用中性点接地的方式运行。 １ ． ３ 采用 Ｔ形式接人线路的变压器， 一般采用的是不接地的运行方 非全相运行时应将该保护退出工作。 或者装设两个零序 Ｉ Ｉ 段保护 ， 其中 式， 如果 Ｔ接变压器 的低压侧存在电源 ， 为了避免不接地系统出现工频 不灵敏的零序 Ｉ Ｉ 段保护按躲过非全相运行时的最大零序电流整定。当 过 电压现象 ， 应采取有效的防治措施 ， 在故 障发生时 ， 对小电源进行解 线路 在单相 自动 重 和 闸过 程 中和非 全相 运行 时不 退 出工作 ，灵 敏 的零 序Ｉ Ｉ 段保护按与相邻线路零序保护配合的条件整定 ，在线路进行单相 裂。 １ － ４ 为 了减少 操作 过 电压 的出现 ， 可 以采用 临 时变压 器 中性点 接地 重和闸过程中和非全相运行时退出工作。 ３ ． ３ 零序过 电流保护。零序过电流保护主要作为本线路零序 Ｉ 段和 的运行方式 ， 在操作完成后， 在断开变压器。 １ ． ５ 为了加强对系统的保护， 在制定保护措施时， 应从整体 出发， 对 零序 Ｉ Ｉ 段 的近后备保护和相邻线路 、 母线 、 变压器节点短路的远后备保 在中陛点直接接地电网中的终端线路上 ， 也可以作为接地短路的主 变压器 中． 陛点的接地运行方式进行调整 ，设计人员应采用同一发 电厂 护。 或者变电站零序阻抗不变 的原则 ， 当系统存在两台及以上变压器时 ， 可 保护。它的动作电流整定计算应当遵循以下原则。 以将其中一台变压器采用 中． ｆ 生点接地的方式运行 ，如果这一变压器停 ３ ． ３ ． １ 躲过相邻线路始端三相短路时， 流过保护的最大不平衡电流 ， 止运行， 则需要将另外 的一台变压器进行中性点直接接地运行 ， 这两台 即 叩 Ｉ ＝础 ， 变压 器不 能出现 在 同一 条母 线上 。 式 中 — — 可靠 系数 ，一般 取 １ ． ２—１ ， ３ ； ２ 零序 电流保 护 的构成 ３ ． ３ ． ２ 与相邻线路零序 Ｉ Ｉ Ｉ 段保护进行灵敏 『 生 配合， 以保证动作 的选 ２ ． １ 零序电流滤过器的不平衡 电流。 零序电流滤过器是零序电流保 Ｉ Ｉ 段的保护范 围不能超过相邻线路 Ｉ Ｉ Ｉ 段的 护的重要构成 ， 利用这一装置， 可以获得零序电流 。如果零序电流保护 择 陛，即本级线路的零序 Ｉ 零序 Ｉ Ｉ Ｉ 段的动作电流必须进行逐级配合。 出现相间短路 ， 并且短路电流含有较大的非周期分量 ， 则会对滤过器造 保护范围。为此 ， 当该保护作近后备保护时，检验 在被保护线路末端 ，灵敏 系数 成ｌ 生 能影 响， 电流互感器的铁芯会 出现饱和， 铁芯的磁化 陛能会发生变 杠 ‘ ｎ ≥Ｉ ． ３—１ ． ５ ； 当该保护作远后备保护时 ，检验｜ 在相邻线路末 化。励磁 电流存在较大的差异 ， 从而出现了不平衡电流。这种不平衡电 丘。 要 求灵敏 系数 Ｋ ≥１ ． ２ 流影响了系统的稳定运行 ， 为了减少故障的发生， 需要在系统中加入保 端 ， 结束 语 护 装置 ， 对不 平衡 电流 进行 调 整 ， 并减 少不 平衡 电流 的 出现 。设计 人员 零序电流方向保护装置可以保证 中性点直接接地系统 的稳定运 可 以选择磁化籽ｌ 生 相同的零序 电流滤过器 ， 减少二次负荷的出现 实现 行， 为了降低系统出现故障的概率 ， 设计人员应合理利用保护装置 ， 确 负荷的均衡 Ｉ 生。 定零序电流的大小。本文对 中． ｆ 生 点直接接地系统变压器中Ｊ 眭点接地原 ２ ． ２ 零序电流保护的接线 。 零序电流保护接线也是其重要的组成之 对零序电流保护的构成进行了介绍 ， 还对三段式零序电 在接地系统中， 多采用的是三段式零序电流保护， Ｉ 段是无时限电流 则进行了分析 ， 希望对相关设计人员提供一定帮助 ， 保证电 速断保护 ， Ｉ Ｉ 段是带时限零序 电流速断保护 ， Ｉ Ｉ Ｉ 段是零序过流保护。三 流 的保护方式进行了探讨 ， 力 系统 的稳定 运行 。 段式 零序 电流保 护原 理接 线图如 图 １ 所示。 参考 文献 零序电流继 电器 １ Ｋ Ａ Ｚ 、 中间继电器 Ｋ Ｍ、 信号继电器 １ Ｋ Ｓ构成零 １ 】 袁兆强， 刘辉冲 性点直接接地电网的 自适应零序 电流速 断保护【 Ｊ Ｊ ． 高 序Ｉ 段 电流保护 ； ２ Ｋ Ａ Ｚ 、 １ Ｋ Ｔ和 ２ Ｋ Ｓ构成零序 Ｉ Ｉ 段 电流保护 ； ３ Ｋ Ａ Ｚ 、 【 电压技术 ， ２ ０ ｏ ７ （ ９ ） ． ２ Ｋ Ｔ 、 ３ Ｋ Ｓ 构成零序 Ｉ Ｉ Ｉ 段电流保护。 ｆ ２ １ 赵志学． 浅谈 １ １ ０ ｋ Ｖ变压器中性点接地方式与零序保护配置叨． 科技 ３ 三段式 零序 电流保 护 ３ ． １ 无时限零序电流速断保护。在装有管型避雷器的线路上 ， 为避 致 富 向导 ， ２ ｍｏ （ ９ ） ． ３ ］ 刘永红． 电力 系统 中性点接地 方式及其零序保护【 Ｊ Ｊ ． 科技 资讯 ， ２ ０ ０ ８ 免在避雷器放电动作时引起保护误动作 ，可在无时限电流速断保护接 ［ 线中装有带小延时的中间继电器，这样可以在时间上躲过继电器三相 ｆ ３ ｏ １ ．
《电力系统继电保护(第二版)》读书笔记
《电力系统继电保护》读书笔记1. 绪论1.1 电力系统的正常工作状态、不正常工作状态和故障状态一般将电能通过的设备称为电力系统的一次设备，对一次备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备称为二次设备。
一般正常状态下的电力系统，其发电、输电和变电设备还保持一定的备用容量，能满足负荷随机变化的需要，同时在保证安全的条件下，可以实现经济运行；能承受常见的干挠，从一个正常状态和不正常状态、故障状态通过预定的控制连续变化到另一个正常状态，而不致于进一步产生有害的后果。
不正常运行状态指部分参量超过安全工作限额但又不是故障的工作状态，如因负荷潮流超过电气设备的额定上限造成的电流升高（又称为过负荷），系统中出现功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷引起的发电机频率升高，中性点不接地系统和非有效接地系统中的单相接地引起的非接地相对地电压的升高，以及电力系统发生振荡等。
电力系统的故障状态最常见同时也是最危险的故障是发生各种类型的短路，包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路，其中以单相接地短路为主，其次为两相短路。
电力系统自动化（控制）：为保证电力系统正常运行的经济性和电能质量的自动化技术与装备，主要进行电能生产过程的连续自动调节，动作速度相对缓，调节稳定性高，把整个电力系统或其中的一部分作为调节对象。
为了在故障后迅速恢复电力系统的正常运行，消除故障，保证持续供电，常采用以下的自动化措施：输电线路自动重合闸，备用电源自动投入，低电压切负荷，按频率自动减负荷，电气制动、振荡解列以及为维持系统的暂态稳定而配备的稳定性紧急控制系统，完成这些任务的自动装置统称为电网安全自动装置。
继电保护装置就是指能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。
1.2 继电保护的基本原理及构成实现继电保护需区分电力系统在不同运行状态下的差异，具有明显差异的电气量有：流过电力元件的相电流、序电流、功率及其方向；元件运行相电压幅值、序电压幅值；元件的电压与电流的比值即“测量阻抗”等。
中性点直接接地系统的零序电流保护讲解
第三章 中性点直接接地系统的零序电流保护一、零序电流保护及其在系统中的作用不对称短路的计算相当于在短路点增加了一个额外附加阻抗的三相短路如下:可见零序电流的大小与系统运行方式有关。
但零序电流在零序网罗中的分布只与零序网络的结构以及变压器中性点接地的数目和位置有关。
图3-31（ b ）为其短路计算的零序等效网络。
在零序等效网络中，零序电流看成是故障点F 出现一个零序电压U F0产生的，其方向取由母线流向故障点为正。
零序电压的方向采用线路高于大地的电压为正。
这样，A 母线的零序是电压表示为。
11)(oT o oA Z I U ∙∙-= （3-48）该处零序电压与零序电流之间的相位差是由Z 0T1的阻抗角决定的，与线路的零序阻抗无关，线路两端零序功率方向实际上都是由线路流向母线，与正序功率的方向相反利用零序分量构成线路接地短路的继电保护装置，由于工作原理与结构简单，不受负荷电流影响，保护范围比较稳定，正确动作率高达97%等优点，在我国大接地电流系统的不同电压等级电网的线路上，广泛装设带方向性和不带方向性的多段式零序电流保护，作为反应接地短路的基本保护。
二、中性点直接接地系统变压器中性点接地原则中性点直接接地系统发生接地短路时，线路上零序电流的大小和分布，主要决定于电网中线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗以及中性点接地变压器的数目和位置，对于变压器中性点接地的原则：（1）发电厂及变电站低压侧有电源的变压器，若变电站中只有单台变压器运行，其中性点应接地运行，以防止出现不接地系统的工频过电压。
（2）自耦变压器和有绝缘要求的其它变压器其中性点必须接地运行；（3）T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。
当T接变压器低压侧有电源时，则应采取防止接地故障时产生工频过电压的措施，最好故障时将小电源解裂；（4）为防止操作过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后再将其断开。
（5）从保护的整定运行出发，还应做如下考虑：变压器中性点接地运行方式的安排，应尽量保持同一厂（站）内零序阻抗基本不变，如：有两台及以上变压器时，一般只将一台变压器中性点接地运行，当该变压器停运时，将另一台中性点不接地变压器中性点直接接地运行，并把它们分别接于不同的母线上，当其中的一台中性点直接接地变压器停运时，将另一台中性点不接地的变压器直接接地。
中性点直接接地电网的零序电流保护
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
三、电流速断保护
1、对应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流 保护，称为电流速断保护。 2、以图2-3中线路AB的保护2为例分析 为保证选择性，在相邻线路 BC出口短路时， 保护2瞬时电流速断保护不应起动，为此其动作 电流应躲过线路末端 B 点的最大短路电流，因 此瞬时电流速断保护的动作电流按躲过本线路 末端短路时流过保护的最大短路电流来整定， 即：
III I set .2 I L. max
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
当相邻元件三相短路故障切除后，负荷自起动时， 保护 2 在最大自起动电流 I ss .max 下应可靠地返回。 所以，保护2的返回电流 I re 应满足：
I ss .max Kss I L.max
引入可靠系数 K rel ，可选择返回电流（一次值）满足：
路的主保护。
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
六、阶段式电流保护的配合及应用
1、电流保护I段、II段和III段的整定原则 2、主保护、后备保护 3、阶段式电流保护配合实例分析 主要在35KV及以下的电网中使用。缺点是送 电网电网接线及系统运行方式的影响较大。
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
K I
II I rel set .1
式中
II I set .2
II K rel
I I set .1
—— 限时电流速断的动作电流； —— 可靠系数，取1.1～1.2； —— 下一级线路电流速断的动作电流。
2.1 单侧电源网络相间短路的电流保护
2、限时电流速断保护动作时限
为保证选择性，限时电流速断应有时限，其动作时限 t1. II应比相邻线路瞬时电流速断保护的动作时间 t 2. II （约 0.1s）大一个 t ，即
电力系统继电保护原理第2章3节中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护
（4）采用单相自动重合闸时，还应躲过非全相运行期间系统 发生振荡所出现的最大零序电流 3 I0. f q。
如果 3I0. fq Idz ，I dz是按上述2个条件整定的起动电流
则设立两个零序Ⅰ段，分别为： 灵敏Ⅰ段：按（1）（3）条件整定,非全相运行时退出 不灵敏Ⅰ段：按（4）整定,非全相运行时不退出
复杂化。
作业： 2-41 复习题：60（做）、65、70、75、77、89、99、104、105
2021/4/4
21
变压器中性点。
（3）零序功率
方向：线路→母线。
（4）零序阻抗角
取决于ZB0 ：
U A0 (I0 )Z B1.0
（5）运行方式变化
线路、中性点不变，零序网不变；
正2021负/4/4序阻抗变化间接影响零序（Ud1、
Ud2、Ud0
）
3
二、零序电压、零序电流的获取
1. 零序电压的获取 3U0 Ua Ub Uc
一次电流： 3I0 IA IB IC 2021/4/4优点：无不平衡电流，接线简单 5
三、中性点直接接地系统的接地保护
中性点直接接地系统发生接地故障时产生很大的 零序电流，反应零序电流增大的保护成为零序保护。
零序电流保护可装设在上图中的断路器1和2处。
由于零序电流保护对单相接地故障具有较高的灵敏度。零序 电流保护是高压线路保护中必配备的保护之一。
在可能误动的元件上装功率方向元件GJ0。 正方向：线路－母线； 反方向：母线－线路。 16
功率方向继电器GJ0 ：
输入： U J －3U0 IJ 3 I0
向量图：
正方向短路： 3U0 3I0Zd0
3U 0
110
3 I0
3 I0
中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护课件
1 U. 0 . a U1 . U 2 a2
1 U. A . 2 a U B . U C a
ae
j1200
运算子
1 1 U 0 . 2 U 1 a 1 . U 2 1 a
所谓纵向不对称故障发生在系统某两点之 间的故障。 相间短路只有纵向不对称。 接地短路既有横向不对称，也有纵向不对称。
3. 零序网络
纵上分析，在中性点直接接地的电网
（又称大接地电流系统，一般为110kV 以上电网）中发生接地短路时，将出现 很大的零序电压和电流，而正常运行以 及相间短路情况下它们是不存在的，因 此可利用零序电压、电流来构成接地短 路的保护，具有显著的特点。
阻抗主要是变压器的感抗，零序电流的分布，主要决 定于送电线路的零序阻抗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，当变压器T２中 性点不接地时，则 因为零序不构成回路。 0 I2
零序功率
对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与 正序功率的方向相反，零序功率的方向实际上是由 线路流向母线。
保护安装处
I Z ，零序电压 在保护安装处 U A0 0 T 10
与零序电流之间的相位差取决于变压器的零序 阻抗角，而与被保护线路的零序阻抗及故障点 的位置无关。 但故障点离保护安装处愈远，流过保护安 装处的零序电流愈小。
系统运行方式
在电力系统运行方式变化时，只要送电线路 和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻 抗和零序等效网络就是不变的，中性点接地 的变压器数目越多，系统的零序阻抗越小， 接地故障点的零序电流越大。
I 0
k 0 90
I 0
继电保护 第2章 电网的电流保护
第二章 电网的电流保护
五、方向性电流保护的应用特点 １.电流速断保护可以取消方向元件的情况 速断保护的整定值躲过反方向短路时流过保护的最大短路电流， 保护可以不用方向元件
第二章 电网的电流保护
2. 外汲电流的影响(略) ３.过电流保护装设方向元件的一般方法 反方向保护的延时小于本线路保护的动作延时，本保护可不用方向元件
3 2
）
Ik K
E
Zs
Z k
工频 周期 分量
短路点至保护安装处之间的阻抗
第二章 电网的电流保护
三、电流速断保护
1.工作原理
电流速断保护 （１）动作电流的整定
I
set
Ik. L.min
3 2
E Zs.max z1Lmin
原则:保护装置的动作电流要躲过本线路末端的最大短路电流。
第二章 电网的电流保护
五、定时限过电流保护
作为下级线路主保护的远后备保护、本线路主保护的近后备保护、过负荷保护
1.工作原理 2.定时限过电流保护的整定 （１）动作电流的整定
原则：保护装置的动作电流要躲过本线路出现的最大负荷电流，返回电流也应大于
负荷自启动电流
保护
继电保护的一次动作电流ＩIIIset
由线路流向母线，要求保护不动作 二、方向性电流保护的基本原理 双侧电源网络相间短路的电流保护在原有电流保护的基础上增加 功率方向元件，在反方向故障时把保护闭锁使其不致误动作
双侧电源网络相间短路的电流保护
功率方向元件
可以看成两个单侧电源网络相间短路的电流保护
第二章 电网的电流保护
三、功率方向判别元件
90
arg
Uｅr ｊ Ir
中性点直接接地非直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护)分析
中性点直接接地非直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护)分析一、中性点直接接地系统中的接地短路1.零序电流的产生原因当中性点直接接地的系统遭遇接地故障时，故障点会产生电流流入地下，并经过接地电阻返回中性点，形成一个环回电路。
这种环回电路可以产生零序电流。
2.转动方向保护的原理转动方向保护是对中性点直接接地系统中接地短路进行保护的一种方法。
其原理基于电流的方向差异。
当接地短路发生在导线的上游（电源侧），即电流方向从电源经过导线流向接地短路点，由于电流在导线和接地电阻中的阻抗相同，所以阻抗差异不大，无法通过阻抗差异实现保护。
当接地短路发生在导线的下游（负载侧），即电流方向从负载经过导线流向接地短路点，此时导线和接地电阻的阻抗差异很大，可以通过阻抗差异实现保护。
具体步骤如下：（1）对接地电阻进行接地电流测试，得到接地电流的大小和方向。
（2）监测导线上的电流和方向，将其与接地电流进行比较。
（3）如果电流方向一致并且电流大小大于接地电流，则表示发生了接地短路。
以上为中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护方法。
二、中性点非直接接地系统中的接地短路中性点非直接接地系统是指中性点通过绕组或设备间接接地的系统，如通过绕组接地、通过无功补偿设备接地等方式。
在这种系统中，接地短路同样可能导致零序电流的产生。
1.零序电流的产生原因中性点非直接接地系统中接地短路导致的零序电流产生原因与中性点直接接地系统类似，即故障点产生电流流入地下并返回中性点，形成环回电路，产生零序电流。
2.方向保护的原理中性点非直接接地系统中，方向保护的原理相对复杂一些，需要考虑绕组和无功补偿设备的接地情况。
具体步骤如下：（1）通过对接地设备的综合性能测试，得到绕组的阻抗值和接地电流的参考值。
（2）监测绕组的电流和方向，并将其与接地电流进行比较。
（3）如果电流方向一致并且电流大小大于接地电流参考值，则表示发生了接地短路。
需要注意的是，在中性点非直接接地系统中，由于绕组和无功补偿设备的阻抗增加了接地电流的路径，所以接地电流的大小可能会相对较小，需要设置合适的灵敏度来实现准确的接地短路保护。
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A B C
3 U 0 U a U b U c
Ua Ub Uc 加法器
3U 0
TV
m n
不输出正序、负序电压，只有零序电压3U0输出。
（2） 微机保护内直接利用程序实现加法器
3 U 0 U a U b U c
2．零序电流的获取
I I I 3 I （1）零序电流过滤器 I r a b c 0
U r arg 0 I0
若 70 ，则 110 k r 110 , 零序方向继电器的最大灵敏角。 sen
U0
Φd
.
-Id0
.
.
Id0
（1）保护安装出口处发生接地故障时，零序功率方向元 件无电压死区； （2）故障点距保护安装点较远时，零序功率方向元件可 能不动，须校验灵敏性。
2. 零序电流Ⅱ段保护
零序Ⅱ段首先按照与下级线路零序Ⅰ段保护相配合， 零序Ⅱ段的保护范围不超过下级线路零序Ⅰ段保护范 围的末端。 当相邻两个保护之间的变电站母线上接有中性点接 地的变压器时，需要考虑分支电路对零序电流分布的 影响。
Ⅱ K Ⅰ re l 零序Ⅱ段的动作电流： IⅡ I se . t 1 se . t 2 K 0 .b
3I0
2）零序电流保护受系统运行方式变化的影响较小
线路零序阻抗比正序阻抗大，X0＝2～3.5X1，因此 线路始端与末端短路时，零序电流变化显著，曲线 变化较陡，零序Ⅰ段保护范围大且较稳定，零序Ⅱ 段的灵敏性也容易满足要求。
3）零序电流保护不受系统非正常运行状态的影响
如：系统振荡，过负荷等
4）方向性零序电流保护没有电压死区问题
（2）零序电流互感器（电缆线路）
I0
一次电流： 优点：无不平衡电流，接线简单
三. 三段式(四段式)零序电流保护
发生单相或两相接地短路时，可以求出零序电流 随线路长度变化的关系，与相间短路电流保护整
定计算类似，确定相应的整定计算原则。
1．零序电流速断保护（零序Ⅰ段）
（ 1 ）躲开下一条线路出口处单相或两相接地故 障可能出现的最大零序电流 3 I0 . m a x ；
在110KV及以上高压和超高压电网中，单相接地故障 占全部故障的70％－90％，零序电流保护为绝大多 数的故障提供了保护，有显著优越性。
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， 不能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，影响零序电流保护的正确工作。 3）当采用自耦合变压器联系两个不同电压等级的电网, 任一侧发生接地短路都将在另一侧产生零序电流，使 得零序电流保护的整定计算复杂化。
接于相间保护电流互感器的中性线上。
不平Байду номын сангаас电流：
I I bp a I b I c ) ) )]/n [(I I I A I LA ( B I LB ( C I LC l 1 ) (I I LA LB I LC n l
I K 3 I set rel 0 . max
（2）躲开断路器三相触头不同期合闸时出现的最大 零序电流 3 I0. unb
I K 3 I set rel 0 . unb
零序Ⅰ段整定值 应选取以上两者中的较大值；
如果按照原则（2）确定的整定值较大，使得保护 范围缩小，灵敏度降低，此时可考虑使零序Ⅰ段带 有小的延时（0.1s），以躲开三相不同期合闸的时 间。
（2）零序电流
（3）零序功率
（4）零序阻抗角 ) I 取决于ZB0 ： U A 0 ( 0Z B 1 . 0 （5）运行方式变化
线路、中性点不变，零序网不变； 正负序阻抗变化间接影响零序（Ud1、 Ud2、Ud0 ）
二. 零序电压、零序电流的获取
1. 零序电压的获取
（1） 零序电压过滤器
''' K ''' rel ''' Iset Iset .1 .2 K0.b
灵敏性校验：按近后备和远后备分别校验。 动作时限：为保证动作的选择性，按照阶梯型配 合的原则来确定。
四、方向性零序电流保护
在多侧电源供电系统中，若有多个变压器中性
点接地，零序电流保护有可能发生误动，需要
考虑方向性问题。
110
3 I0
P U I 0 r rcos r
是电压相量超前电流相量的角度 所以： P0＜0时表示零序功率为线路→ 母线
规定正方向：
电压：线路→大地 电流：母线→线路
P0＞0时表示零序功率为母线→ 线路。
零序功率方向元件接入零序电压和零序电流，反应
于零序功率方向而动作，动作方程：
0 正 向 故 障 3 U 3 I c o s ( ) 0 0 r s e n 0 反 向 故 障
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
路 及以下电网 －中性点不接地或非直接接地 35KV
110KV 及以上电网－中性点直接接地 线
电力系统正常运行，三相对称，没有负序和零序分 量，当发生不对称故障时，会伴随故障的发生而产生 相应的负序或零序分量（都是故障分量），构成相应 序分量的保护。
（ 3 ）当线路采用单相自动重合闸时，还应躲过非全 相运行状态下，系统又发生振荡时所出现的最大零序 电流
按照原则（3）整定，其定值较高，正常情况下 （全相运行）发生接地短路时，零序Ⅰ段保护灵敏 性不足，通常设置两个零序Ⅰ段保护。 灵敏Ⅰ段：按照原则（1）（2）整定，针对全相运行 状态下的接地短路起保护作用，非全相运行时退出。 不灵敏Ⅰ段：按照原则（3）整定，针对非全相运行 状态下的接地短路起保护作用，全相运行也起到一定 的保护作用。
方向性零序电流保护
方向性零序电流保护的 动作条件必须同时满足： （1）零序电流保护的动作条件； （2）零序功率为正方向，即由线路指向母线。 零序功率方向元件（继电器）的工作原理
3U 0
70 d0
3 U U 0 r arg 110 r I 3 I r 0
零序分量总是伴随不对称接地故障的发生而产生， 利用接地短路时将出现较大的零序分量特点，构成：
零序电流保护 零序方向电流保护
零序分量正方向规定： 零序电压：线路－大地 ；零序电流：母线－线路
一. 零序序网的构成
零序分量的特点
（1 ） （ 1零序电压 ）
故障点最高，中性点最低 由故障零序附加电源Ud0 产生; 从故障点流向接地的 变压器中性点。 方向：线路－母线。
3. 零序电流Ⅲ段保护（零序过电流保护）
（1） 躲开线路末端（下级线路出口处）相间短路时所出现
的最大不平衡电流
''' ''' I K I set rel unb . max
（2）逐级配合: 本保护零序Ⅲ段的保护范围，不能超出相邻
线路零序Ⅲ段的保护范围。整定计算中，当相邻两个 保护之间有分支电路时，同样要考虑分支系数。
动作时限（与相邻线路零序Ⅰ段配合）：0.5s 灵敏性校验：
3 Ik.0.m in K 1 .5 sen Ⅱ Iset
若灵敏系数不满足: （1）与相邻线路零序Ⅱ段配合； （2）采用两个灵敏性不同的零序Ⅱ段保护，保留原有 0.5sⅡ段，再增加一个与相邻线路零序Ⅱ段相 配合的Ⅱ段保护； （3）改用接地距离保护。
3I0
五、对零序电流保护的评价
相间电流保护三相星形接线也可保护单相接地， 但零序电流保护与之相比，有其独特优点： 1）零序过电流保护（零序Ⅲ段）整定值小，灵敏 性高，动作时限较短
相间短路过电流保护：
按躲过最大负荷电流整定，一般为5～7A；
零序过电流保护：
按躲过不平衡电流整定，一般为2～3A。
灵敏性高，动作时限短