零序保护设计

辽宁工业大学

电力系统继电保护课程设计（论文）题目：输电线路零序电流保护设计（1）

院（系）：电气工程学院

专业班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：（签字）

起止时间：

课程设计（论文）任务及评语

学号080303116 学生姓名黄长清专业班级电气084

课程设

计（论

文）题目

输电线路零序电流保护设计（1）

课程设计（论文）任务系统接线图如图：

课程设计的内容及技术参数参见下表

设计技术参数工作量

,

3

/

115kV

E=

φ

2.1

=

I

rel

K,=

∏

rel

K1.1

=

I∏

rel

K,

系统中各元件及线路的负序阻抗

与正序阻抗相同,其他参数见图。

计算最大和最小零序电流，应

根据当Z1∑＜Z0∑时，则有)1.1(

.0

)1(

.0k

k

I

I〉；

反之，当Z1∑＞Z0∑时，则有

)1.1(

.0

)1(

.0k

k

I

I〈。

1．计算B母线、C母线、D母线处正

序（负序）及零序综合阻抗Z1∑、Z0∑。

2．计算B母线、C母线、D母线处发

生单相或两相接地短路时出现的最

大、最小零序电流。

3．整定保护1、2、3零序电流I段

的定值，并计算各自的最小保护范

围。

4．当 B母线上负荷变压器始终保持

两台中性点都接地运行时，整定保护

1、2零序Ⅱ定值，并校验灵敏度。

5．整定保护1零序Ⅲ段定值，假定

母线D零序过电流保护动作时限为

0.5s，确定保护1、2、3零序过电流

保护的动作时限，校验保护1零序Ⅲ

段的灵敏度。

5．绘制零序三段式电流保护的原理

接线图。并分析动作过程。

6. 采用MATLAB建立系统模型进行仿

真分析。

Z T4=60

Z T3=60

Z T2=10

Ω

Z G2=20

Ω

Z T1=10

Ω

3

2

1

Z G1=20

Ω

Z1.CD=40

ΩZ

0.CD=80

Ω

Z1.BC=20

ΩZ

0.BC=40

Ω

Z0.AB=40

Ω

A

Z1.AB=20

Ω

D

C

B

摘要

零序电流保护是中性点直接接地系统发生接地短路，将产生很大的零序电流，利用零序电流分量构成保护，可以作为一种主要的接地短路保护。

针对题给的输电线路进行继电保护设计，采用三段式零序电流保护方法，确定出最大、最小运行方式下的等值电抗。进行了接地短路的最大、最小短路电流的计算。进行了保护1、2、3的电流速断保护整定计算，并计算各自的最小保护范围。进行了保护2、3的限时电流速断保护定值计算，并校验了灵敏度。进行了保护1、2、3的过电流保护定值计算，确定保护1、2、3过电流保护的动作时限，校验保护1作进后备，保护2、3作远后备的灵敏度。绘制三段式电流保护原理接线图。并分析了动作过程。采用MATLAB建立系统模型进行了仿真分析。

关键词：零序电流；灵敏度；校验；

目录

第1章绪论 (3)

1.1 零序电流的概况及分段整定 (3)

1.2零序分量的特点 (4)

第二章输电线路零序电流保护整定计算 (4)

2.1 零序电流Ι段整定计算 (5)

2.1.1 保护1、2、3零序电流Ι段动作电流的整定 (8)

2.1.2 灵敏度校验 (9)

2.1.3 动作时间的整定 (12)

2.2 零序电流Ⅱ段整定计算 (12)

2.2.1保护1的Ⅱ段整定计算 (12)

2.2.2保护2的Ⅱ段整定计算 (13)

2.3保护1零序电流Ⅲ段整定计算 (13)

第三章零序保护原理图的绘制与动作过程分析 (14)

3.1零序保护原理接线图 (14)

3.2系统接线图 (14)

3.3各保护的动作过程分析 (15)

第四章总结 (16)

参考文献 (20)

第1章 绪论

1.1 零序电流的概况及分段整定

在现代电网中，随着超高压、大容量、远距离输电线路的不断增多，对电力系统的继电保护装置提出了更高、更严格和要求。目前我国110KV 及以上电网都采用中性点直接接地的系统。现有的接地保护如果不计高频保护在内，主要有零序电流保护和接地距离保护。零序电流保护有结构简单灵敏度高的优点，但是其保护区域受运行方式的影响较大。

利用接地时产生的零序电流使保护动作的装置，叫零序电流保护。零序电流一般分四段式，零序电流第Ⅰ、Ⅱ段为线路接地故障的主保护，而第Ⅲ、Ⅳ段为线路接地故障的后备保护。在电力系统架空线路上零序电流一般用零序电流滤过器获得，对于电缆采用的是零序电流互感器（TAN ）获得零序电流。

（一）无时限零序电流保护（零序电流保护Ι段）的整定计算原则：

第一，躲过相邻的下一线路出口，即本线路末端单相或两相接地短路时可能出现的

最大3倍零序电流max 03I ，即max 03I K I I rel I op =，3.1≥I rel

K ； 第二，躲过本线路三相断路器触头不同时合闸时出现的最大3倍零序电流ust I .03，

即ust I rel I op I K I .03=，2.1≥I rel

K ； 第三，对于采用单相重合闸的线路，还应躲过非全相运行又发生系统振荡时所出现

的最大3倍零序电流unc I .03，即unc I rel I op I K I .03=；

① 按第一或第二条整定的零序电流保护I 段称为灵敏I 段，按第三条整定的零序

电流保护I 段称为不灵敏I 段。

② 零序电流保护I 段的保护最小保护范围要求不小于本保护线长度的15%，其整

定的动作延时为0。

（二）带时限零序电流速断保护（零序电流保护Ⅱ段）的整定计算原则：

与相邻下一线路的零序电流保护第I 段配合，即min 2.01/b I op II rel II op K I K I =

式中，m in b K ——分支系数最小值，s t K II op II rel 0.1,3.11≥≥

灵敏度：5.1~3.1/31.0min 0≥=II op II sen I I K

（三）零序过电流保护（零序电流保护Ⅲ段）的整定计算原则：

与相邻线路的零序电流保护第Ⅱ段配合，即min 2.01/b II op III rel III op K I K I =

式中，t t t K II op III op III rel ∆+≥≥21,1.1； 灵敏度：5.1~3.1≥III sen K