1、第三節(jié)第三節(jié) 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護(hù)零序電流及方向保護(hù)大接地電流系統(tǒng)：系統(tǒng)中大接地電流系統(tǒng)：系統(tǒng)中主變壓器中性點(diǎn)主變壓器中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)。直接接地電網(wǎng)。在此系統(tǒng)中在此系統(tǒng)中,當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí),通過變壓器接地點(diǎn)構(gòu)成短路通路通過變壓器接地點(diǎn)構(gòu)成短路通路,使故障相流過很大的短路電流使故障相流過很大的短路電流.110kV及以上電網(wǎng)及以上電網(wǎng) 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)335kV及以下電網(wǎng)及以下電網(wǎng) 中性點(diǎn)不接地或不直接接地中性點(diǎn)不接地或不直接接地(小接地小接地 電流系統(tǒng)電流系統(tǒng)) 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，

2、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，d(1)幾率占總故幾率占總故障率的障率的70%90% ，所以如何正確設(shè)置接地故障的保護(hù)是該系統(tǒng)，所以如何正確設(shè)置接地故障的保護(hù)是該系統(tǒng)的中心問題之一。而在該系統(tǒng)中發(fā)生的中心問題之一。而在該系統(tǒng)中發(fā)生d(1)，系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)零序分，系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)零序分量，而正常運(yùn)行時(shí)無(wú)零序分量，故可利用零序分量構(gòu)成接地短量，而正常運(yùn)行時(shí)無(wú)零序分量，故可利用零序分量構(gòu)成接地短路的保護(hù)。路的保護(hù)。接地故障時(shí)零序電流，零序電壓及零序功率的特點(diǎn)：接地故障時(shí)零序電流，零序電壓及零序功率的特點(diǎn)：正方向的規(guī)定正方向的規(guī)定零序電壓的方向：零序電壓的方向：線路高于大地的電線路高于大地的電壓為正；

3、壓為正；零序電流的方向：零序電流的方向：由母線流向故障點(diǎn)由母線流向故障點(diǎn)為正。為正。接地短路時(shí)的零序等效網(wǎng)絡(luò)接地短路時(shí)的零序等效網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)接地電網(wǎng)特征中性點(diǎn)接地電網(wǎng)特征1、正常運(yùn)行或三相短路時(shí)，三相的電壓和電流對(duì)稱，流過中、正常運(yùn)行或三相短路時(shí)，三相的電壓和電流對(duì)稱，流過中性點(diǎn)的電流為零，中性點(diǎn)電壓也為零。性點(diǎn)的電流為零，中性點(diǎn)電壓也為零。001()031()03ABCABCUUUUIIII2、兩相短路時(shí)（以、兩相短路時(shí)（以BC相間短路說明），在故障點(diǎn)處相間短路說明），在故障點(diǎn)處1,20 ,dAAdBdCdAdAdBdCUUUUUIII 001111()()0332211()(0)033ddA

4、dBdCAAAddAdBdCdBdBUUUUUUUIIIIII則故障點(diǎn)處的零序電壓和零序電流為則故障點(diǎn)處的零序電壓和零序電流為3、單相接地短路時(shí)（以、單相接地短路時(shí)（以A為例），故障點(diǎn)的相電壓、電流為例），故障點(diǎn)的相電壓、電流0,0dAdBBdCCdAAdBdCUUUUUIIII0011()()3311()33ddAdBdCBCddAdBdCdAUUUUUUIIIII則故障點(diǎn)處的零序電壓和零序電流為則故障點(diǎn)處的零序電壓和零序電流為4、兩相接地短路（以、兩相接地短路（以BC兩相接地為例），在故障點(diǎn)處兩相接地為例），在故障點(diǎn)處,00,dAAdBdCdAdBBdCCUUUUIIIII0011()33

5、11()()33ddAdBdCAddAdBdCBCUUUUUIIIIII則故障點(diǎn)處的零序電壓和零序電流為則故障點(diǎn)處的零序電壓和零序電流為結(jié)論：中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)，結(jié)論：中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)，正常運(yùn)行及發(fā)生相間短路時(shí)，正常運(yùn)行及發(fā)生相間短路時(shí)，均沒有零序電壓和零序電流；均沒有零序電壓和零序電流；發(fā)生接地短路時(shí)，將出現(xiàn)很大發(fā)生接地短路時(shí)，將出現(xiàn)很大的零序電壓和零序電流。的零序電壓和零序電流。出現(xiàn)零序電壓和零序電流是接地故障有別于正常運(yùn)行和相間出現(xiàn)零序電壓和零序電流是接地故障有別于正常運(yùn)行和相間短路故障的基本特征。短路故障的基本特征。零序分量的特點(diǎn)：零序分量的特點(diǎn)：1、零序電壓、零序電壓 故障點(diǎn)處的零

6、序電壓最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越故障點(diǎn)處的零序電壓最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越低，變壓器中性點(diǎn)接地處的零序電壓為零。低，變壓器中性點(diǎn)接地處的零序電壓為零。2、零序電流、零序電流 由故障點(diǎn)處零序電壓產(chǎn)生，其大小與分布由由故障點(diǎn)處零序電壓產(chǎn)生，其大小與分布由接地變壓器接地變壓器的的分布與數(shù)目決定，而與電源的數(shù)目和位置無(wú)關(guān)。分布與數(shù)目決定，而與電源的數(shù)目和位置無(wú)關(guān)。 零序電流保護(hù)的靈敏度直接決定于系統(tǒng)中性點(diǎn)接地的數(shù)目零序電流保護(hù)的靈敏度直接決定于系統(tǒng)中性點(diǎn)接地的數(shù)目和分布。所以要求變壓器中性點(diǎn)不應(yīng)任意改變其接地方式。和分布。所以要求變壓器中性點(diǎn)不應(yīng)任意改變其接地方式。3、零序電壓和零序電流的相

7、位、零序電壓和零序電流的相位 零序或負(fù)序功率方向與正序功率方向相反，即正序功率方向零序或負(fù)序功率方向與正序功率方向相反，即正序功率方向?yàn)橛赡妇€指向故障點(diǎn)，而零序功率方向卻由故障點(diǎn)指向母線。為由母線指向故障點(diǎn)，而零序功率方向卻由故障點(diǎn)指向母線。 正方向短路時(shí)，保護(hù)安裝處母線零序電壓與零序電流的相位正方向短路時(shí)，保護(hù)安裝處母線零序電壓與零序電流的相位關(guān)系，取決于母線背后元件的零序阻抗（一般零序電流超前零序關(guān)系，取決于母線背后元件的零序阻抗（一般零序電流超前零序電壓為電壓為95-110），與被保護(hù)線路的零序阻抗和故障點(diǎn)位置無(wú)），與被保護(hù)線路的零序阻抗和故障點(diǎn)位置無(wú)關(guān)。關(guān)。4、零序功率、零序功率 在線

8、路正方向故障時(shí)，零序功率由故障線路流向母線，為負(fù)值；在線路正方向故障時(shí)，零序功率由故障線路流向母線，為負(fù)值；在線路反方向故障時(shí)，零序功率由母線流向故障線路，為正值。在線路反方向故障時(shí)，零序功率由母線流向故障線路，為正值。2.3.1 零序電壓過濾器零序電壓過濾器102212221 1 11 1 1111311AABBCCUUUUaaUa aUa aa aUUU11AAmmBmmBmmmCCUIZZZUZZZIZZZUI0001011111212222000000000000mmmUIIZZZUZZIZIZZZUII一、對(duì)稱分量法一、對(duì)稱分量法 03ABCUUUU012020121220121 1

9、 111AAAABBBBCCCCUUUUUUUUUaaUa aUUUUU01111212121111mmmmZZZZZZZZZZZ架空輸電線和電纜三相對(duì)稱架空輸電線和電纜三相對(duì)稱，Z1=Z2Z0Z1=Z2Z0二、零序電壓過濾器的幾種構(gòu)成方式二、零序電壓過濾器的幾種構(gòu)成方式1、采用三個(gè)單相電壓互感器，一次、采用三個(gè)單相電壓互感器，一次繞組接成星形，并將中性點(diǎn)直接接繞組接成星形，并將中性點(diǎn)直接接地；三個(gè)二次繞組相互串聯(lián)，接成地；三個(gè)二次繞組相互串聯(lián)，接成開口三角形，則從開口三角形，則從mn 兩端即可獲得兩端即可獲得零序電壓。零序電壓。2、采用三相五柱式三繞組電壓互感、采用三相五柱式三繞組電壓互感器

10、，一次繞組接成星形，并將中性點(diǎn)器，一次繞組接成星形，并將中性點(diǎn)直接接地；二次繞組有兩組線圈，一直接接地；二次繞組有兩組線圈，一組接成星形，用于接測(cè)量?jī)x表或繼電組接成星形，用于接測(cè)量?jī)x表或繼電器，另一組接成開口三角形，從開口器，另一組接成開口三角形，從開口處即可獲得零序電壓。處即可獲得零序電壓。3、對(duì)于發(fā)電機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)經(jīng)電、對(duì)于發(fā)電機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)經(jīng)電壓互感器或消弧線圈接地時(shí)，從它的二壓互感器或消弧線圈接地時(shí)，從它的二次繞組中也能獲得零序電壓。次繞組中也能獲得零序電壓。4、在集成電路保護(hù)和數(shù)字保護(hù)中，由、在集成電路保護(hù)和數(shù)字保護(hù)中，由電壓形成回路取得三個(gè)相電壓后，利電壓形成回路取得三

11、個(gè)相電壓后，利用加法器將將三個(gè)相電壓相加，也可用加法器將將三個(gè)相電壓相加，也可以從保護(hù)裝置內(nèi)部取得零序電壓。以從保護(hù)裝置內(nèi)部取得零序電壓。 微機(jī)保護(hù)根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到微機(jī)保護(hù)根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到三相電壓值再用軟件進(jìn)行矢量相加得三相電壓值再用軟件進(jìn)行矢量相加得到到3U0值。在線路的保護(hù)中值。在線路的保護(hù)中3U0主要用主要用于接地故障時(shí)判別故障方向。于接地故障時(shí)判別故障方向。 實(shí)際上在正常運(yùn)行和電網(wǎng)相間短實(shí)際上在正常運(yùn)行和電網(wǎng)相間短路時(shí)，由于電壓互感器的誤差以及三路時(shí)，由于電壓互感器的誤差以及三相系統(tǒng)對(duì)地不完全平衡，在開口三角相系統(tǒng)對(duì)地不完全平衡，在開口三角形側(cè)也可能有數(shù)值不大的電壓輸出。形側(cè)也

12、可能有數(shù)值不大的電壓輸出。當(dāng)系統(tǒng)中存在三次諧波分量時(shí)，由于當(dāng)系統(tǒng)中存在三次諧波分量時(shí)，由于一般三相中的三次諧波電壓是同相位一般三相中的三次諧波電壓是同相位的，在零序電壓過濾器的輸出也有三的，在零序電壓過濾器的輸出也有三次諧波的電壓輸出，對(duì)反應(yīng)于零序電次諧波的電壓輸出，對(duì)反應(yīng)于零序電壓而動(dòng)作的保護(hù)裝置，應(yīng)考慮躲開其壓而動(dòng)作的保護(hù)裝置，應(yīng)考慮躲開其影響。影響。三、零序電流過濾器三、零序電流過濾器1 1、原理、原理 03ABCIIII（1）采用三個(gè)單相電流互感器）采用三個(gè)單相電流互感器，接成完全星形接法，其繼電器，接成完全星形接法，其繼電器中得到的電流實(shí)際就是中線中流中得到的電流實(shí)際就是中線中流過的

13、電流。過的電流。 實(shí)際應(yīng)用中，并不需要專門實(shí)際應(yīng)用中，并不需要專門的零序電流過濾器，而是將繼電的零序電流過濾器，而是將繼電器接入相間短路保護(hù)用電流互感器接入相間短路保護(hù)用電流互感器的中線上就可以了。器的中線上就可以了。在正常運(yùn)行和相間短路時(shí)在正常運(yùn)行和相間短路時(shí)，零序電流過濾器存在不，零序電流過濾器存在不平衡電流。由于三個(gè)互感平衡電流。由于三個(gè)互感器鐵芯的飽和程度不同，器鐵芯的飽和程度不同，以及制造過程中的某些差以及制造過程中的某些差別而引起的。別而引起的。1111()()()1()()1()JABCALABLBCLCABCLALBLCLALBLCbpIIIIIIIIIInIIIIIInIII

14、In（2）零序電流互感器）零序電流互感器 采用電纜引出的送電線路，將零采用電纜引出的送電線路，將零序互感器套在電纜外面以獲得序互感器套在電纜外面以獲得3I0，從，從鐵芯中穿過的電纜就是電流互感器的鐵芯中穿過的電纜就是電流互感器的一次繞組，只有當(dāng)一次側(cè)有零序電流一次繞組，只有當(dāng)一次側(cè)有零序電流時(shí)，在互感器的二次側(cè)才有相應(yīng)的時(shí)，在互感器的二次側(cè)才有相應(yīng)的3I0輸出，故稱為零序電流互感器。輸出，故稱為零序電流互感器。優(yōu)點(diǎn)：和零序電流過濾器相比，沒有優(yōu)點(diǎn)：和零序電流過濾器相比，沒有不平衡電流，同時(shí)接線也更簡(jiǎn)單。不平衡電流，同時(shí)接線也更簡(jiǎn)單。三段式零序電流保護(hù)三段式零序電流保護(hù)總的原則總的原則 零序電流

15、保護(hù)與三段式相間短路保護(hù)基本相似，也分為零序電流保護(hù)與三段式相間短路保護(hù)基本相似，也分為三段式：零序電流三段式：零序電流I 段為瞬時(shí)零序電流速斷，只保護(hù)線路的段為瞬時(shí)零序電流速斷，只保護(hù)線路的一部分；零序電流一部分；零序電流II段為限時(shí)零序電流速斷，可保護(hù)本線路段為限時(shí)零序電流速斷，可保護(hù)本線路全長(zhǎng)，并與相鄰線路零序電流速斷保護(hù)相配合，帶有全長(zhǎng)，并與相鄰線路零序電流速斷保護(hù)相配合，帶有0.5s延延時(shí)，它與零序電流時(shí)，它與零序電流I 段共同構(gòu)成本線路接地故障的主保護(hù)；段共同構(gòu)成本線路接地故障的主保護(hù)；零序電流零序電流III 段為零序過電流保護(hù)，動(dòng)作時(shí)限按階梯原則整定段為零序過電流保護(hù)，動(dòng)作時(shí)限按

16、階梯原則整定，它作為本線路和相鄰線路的單相接地故障的后備保護(hù)。，它作為本線路和相鄰線路的單相接地故障的后備保護(hù)。2.3.3 零序電流速斷（零序零序電流速斷（零序段）保護(hù)段）保護(hù)零序電流與線路的阻抗有關(guān)，可以作出零序電流與線路的阻抗有關(guān)，可以作出3I0隨線路長(zhǎng)度隨線路長(zhǎng)度L變化的變化的關(guān)系曲線，然后進(jìn)行整定，其整定原則類似于相間短路的三段關(guān)系曲線，然后進(jìn)行整定，其整定原則類似于相間短路的三段式電流保護(hù)。零序電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流的整定三個(gè)原則：式電流保護(hù)。零序電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流的整定三個(gè)原則：(1) 為保證選擇性，動(dòng)作電流應(yīng)大于本線路末端單相或兩相接地為保證選擇性，動(dòng)作電流應(yīng)大于本線路末端單

17、相或兩相接地短路時(shí)流過保護(hù)安裝處的可能出現(xiàn)的最大零序電流短路時(shí)流過保護(hù)安裝處的可能出現(xiàn)的最大零序電流3I 0.max ，即，即K k可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.21.3。0.max3dzkIKI01)1(0233ZZEI0102202021)1 . 1(02333ZZEZZZZZZZZEI求求3 I0max 故障點(diǎn)：本線路末端故障點(diǎn)：本線路末端故障類型：故障類型： （假設(shè)（假設(shè)X1X2）整定值按最大運(yùn)行方式考慮，即系統(tǒng)的零序等值阻抗最小。整定值按最大運(yùn)行方式考慮，即系統(tǒng)的零序等值阻抗最小。 (串串) 當(dāng)當(dāng)Z0Z1 I0(1)I0(1.1) 采用采用I0（1）當(dāng)當(dāng)Z0Z1 I0(1)I0(1.1

18、) 采用采用I0（1.1）當(dāng)當(dāng)Z0=Z1 I0(1)=I0(1.1) 任取任取（并）（并）單相接地單相接地: :兩相接地兩相接地: :(2) 應(yīng)大于斷路器三相不同期合閘應(yīng)大于斷路器三相不同期合閘(非全相運(yùn)行非全相運(yùn)行)時(shí)出現(xiàn)的最大零時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流序電流3I0.btK k可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.11.2。0.3dzkbtIKI01NM02202021NMbt02EE3EE33ZZZZZZZZZZI01NMbt02EE33ZZI求求 3I0bt ： 兩相先合兩相先合 一相斷線一相斷線 并并 一相先合一相先合 兩相斷線兩相斷線 串串 取大者取大者原則（原則（2）所得定值一般較大，保護(hù)范圍縮

19、小，靈敏度降低，此）所得定值一般較大，保護(hù)范圍縮小，靈敏度降低，此時(shí)可考慮使時(shí)可考慮使段帶一小的延時(shí)（段帶一小的延時(shí)（0.1s）躲開不同時(shí)合閘時(shí)間。）躲開不同時(shí)合閘時(shí)間。(3) 當(dāng)系統(tǒng)采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)當(dāng)系統(tǒng)采用單相自動(dòng)重合閘時(shí) (哪相接地，哪相跳閘再自動(dòng)哪相接地，哪相跳閘再自動(dòng)重合閘重合閘)，單相短路故障被切除后，系統(tǒng)處于非全相運(yùn)行狀態(tài)，單相短路故障被切除后，系統(tǒng)處于非全相運(yùn)行狀態(tài)，并伴有系統(tǒng)振蕩，將出現(xiàn)很大的零序電流，保護(hù)可能誤動(dòng)作。并伴有系統(tǒng)振蕩，將出現(xiàn)很大的零序電流，保護(hù)可能誤動(dòng)作。 若按若按 （3） 整定，則動(dòng)作電流過大，使保護(hù)范圍縮小，不整定，則動(dòng)作電流過大，使保護(hù)范圍縮小，不能

20、充分發(fā)揮零序能充分發(fā)揮零序段的作用。段的作用。此時(shí)，應(yīng)設(shè)置靈敏度不同的兩套零序電流速斷保護(hù)：此時(shí)，應(yīng)設(shè)置靈敏度不同的兩套零序電流速斷保護(hù)： 靈敏的靈敏的段：段： 動(dòng)作電流動(dòng)作電流 仍按上述原則整定，因動(dòng)作值小，仍按上述原則整定，因動(dòng)作值小，保護(hù)范圍大，所以靈敏。主要任務(wù)是對(duì)全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地保護(hù)范圍大，所以靈敏。主要任務(wù)是對(duì)全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地故障進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)單相自動(dòng)重合閘啟動(dòng)時(shí)故障進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)單相自動(dòng)重合閘啟動(dòng)時(shí)(即開始切除單相接地即開始切除單相接地故障時(shí)故障時(shí))將其自動(dòng)閉鎖，待恢復(fù)全相運(yùn)行時(shí)再重新投入。將其自動(dòng)閉鎖，待恢復(fù)全相運(yùn)行時(shí)再重新投入。 不靈敏的不靈敏的段：其整定原則為段：其整定

21、原則為因動(dòng)作值大，保護(hù)范圍小，所以不靈敏。主要任務(wù)是專為非全因動(dòng)作值大，保護(hù)范圍小，所以不靈敏。主要任務(wù)是專為非全相運(yùn)行狀態(tài)下相運(yùn)行狀態(tài)下(如單相自動(dòng)重合閘過程中如單相自動(dòng)重合閘過程中)，其他兩相又發(fā)生了，其他兩相又發(fā)生了單相接地故障時(shí)的保護(hù)，以便盡快地將故障切除。當(dāng)然，它也單相接地故障時(shí)的保護(hù)，以便盡快地將故障切除。當(dāng)然，它也能反應(yīng)全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地故障，只是其保護(hù)范圍比靈敏的能反應(yīng)全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地故障，只是其保護(hù)范圍比靈敏的段要小。段要小。0.3dzkbtIKI2、靈敏性：、靈敏性： 要求與要求與段電流保護(hù)相同段電流保護(hù)相同 （15%20%）2.3.4 零序電流限時(shí)速斷（零序零序電流

22、限時(shí)速斷（零序段）保護(hù)段）保護(hù)一、整定計(jì)算原則一、整定計(jì)算原則1、動(dòng)作電流：與相鄰線路零序電流、動(dòng)作電流：與相鄰線路零序電流段配合。段配合。min22010/fIdzIIKIIdzKIKI02015 . 0ttttIII0min031.5lmIIdzIKIKK1.1-1.2靈敏性校驗(yàn)：靈敏性校驗(yàn)： 動(dòng)作時(shí)限：零序電流動(dòng)作時(shí)限：零序電流段應(yīng)比下一條線路零序電流段應(yīng)比下一條線路零序電流段的動(dòng)作段的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級(jí)差時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級(jí)差若不滿足要求：若不滿足要求： 與相鄰線與相鄰線段配合或接地距離保護(hù)段配合或接地距離保護(hù)此外還可以考慮用以下方式解決：此外還可以考慮用以下方式解決：(1) 用兩個(gè)靈敏

23、度不同的零序用兩個(gè)靈敏度不同的零序段保護(hù)。即保留段保護(hù)。即保留0.5s的零序電的零序電流保護(hù)，以便快速切除正常運(yùn)行方式和最大運(yùn)行方式下線路流保護(hù)，以便快速切除正常運(yùn)行方式和最大運(yùn)行方式下線路上所發(fā)生的接地故障；同時(shí)再增加一個(gè)與下級(jí)線路零序電流上所發(fā)生的接地故障；同時(shí)再增加一個(gè)與下級(jí)線路零序電流段保護(hù)相配合的段保護(hù)相配合的段保護(hù)，它能保證在各種運(yùn)行方式下線段保護(hù)，它能保證在各種運(yùn)行方式下線路上發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)裝置具有足夠的靈敏系數(shù)。這樣與零路上發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)裝置具有足夠的靈敏系數(shù)。這樣與零序電流速斷保護(hù)和零序過電流保護(hù)共同組成四段式零序電流序電流速斷保護(hù)和零序過電流保護(hù)共同組成四段式零序電流保

24、護(hù)。保護(hù)。(2) 從電網(wǎng)接線的全局考慮，可改用接地距離保護(hù)。從電網(wǎng)接線的全局考慮，可改用接地距離保護(hù)。2.3.5 零序過電流（零序零序過電流（零序段）保護(hù)段）保護(hù)整定計(jì)算：整定計(jì)算：、躲開在下一條線路出口處相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡、躲開在下一條線路出口處相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡電流。電流。、與下一線路零序、與下一線路零序段相配合就是本保護(hù)零序段相配合就是本保護(hù)零序段的保護(hù)范段的保護(hù)范圍，不能超出相鄰線路上零序圍，不能超出相鄰線路上零序段的保護(hù)范圍。段的保護(hù)范圍。取取、中最大者。中最大者。max.bpIIIKIIIdz0I .KI02010min/dzkdzfzIK IK作用：作用：用于

25、本線路接地故障的近后備保護(hù)和相鄰元件（線路、母線或用于本線路接地故障的近后備保護(hù)和相鄰元件（線路、母線或變壓器）接地故障的后備保護(hù)。變壓器）接地故障的后備保護(hù)。在本線路零序電流保護(hù)在本線路零序電流保護(hù)、段拒動(dòng)和相鄰的保護(hù)或開關(guān)拒動(dòng)段拒動(dòng)和相鄰的保護(hù)或開關(guān)拒動(dòng)時(shí)靠它來最終切除故障。時(shí)靠它來最終切除故障。在中性點(diǎn)接地電網(wǎng)中的終端線路上也可作為主保護(hù)。在中性點(diǎn)接地電網(wǎng)中的終端線路上也可作為主保護(hù)。靈敏性：近后備和遠(yuǎn)后備時(shí)均校驗(yàn)靈敏性：近后備和遠(yuǎn)后備時(shí)均校驗(yàn)動(dòng)作時(shí)限：動(dòng)作時(shí)限：從零序網(wǎng)的最末級(jí)（受電端變壓器）開始按階梯原則向電源從零序網(wǎng)的最末級(jí)（受電端變壓器）開始按階梯原則向電源方向推算方向推算變壓器

26、低壓側(cè)的任何故障都不會(huì)在高壓側(cè)引起零序電流，因此變壓器低壓側(cè)的任何故障都不會(huì)在高壓側(cè)引起零序電流，因此與保護(hù)與保護(hù)3 3、2 2、1 1的配合不需考慮。因此在同一線路上的零序過的配合不需考慮。因此在同一線路上的零序過流保護(hù)與相間短路的過流保護(hù)相比，具有較小的動(dòng)作時(shí)限，這流保護(hù)與相間短路的過流保護(hù)相比，具有較小的動(dòng)作時(shí)限，這也是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。也是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。2.3.8 對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià) 在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，由于零序電流保護(hù)簡(jiǎn)單、經(jīng)在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，由于零序電流保護(hù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠，作為輔助保護(hù)或后備保護(hù)獲得了廣泛的應(yīng)用。具有濟(jì)、可靠，作為輔助保護(hù)或后備保護(hù)

27、獲得了廣泛的應(yīng)用。具有以下特點(diǎn)：以下特點(diǎn)：1. 靈敏性高靈敏性高A、由于線路的零序阻抗較正序阻抗大，所以線路始端和末端接、由于線路的零序阻抗較正序阻抗大，所以線路始端和末端接地短路時(shí)，零序電流變化顯著，曲線較陡，因此零序電流地短路時(shí)，零序電流變化顯著，曲線較陡，因此零序電流I段和段和零序電流零序電流II 段保護(hù)范圍較長(zhǎng)。段保護(hù)范圍較長(zhǎng)。B、零序過電流保護(hù)按躲過最大不平衡電流來整定，繼電器的動(dòng)、零序過電流保護(hù)按躲過最大不平衡電流來整定，繼電器的動(dòng)作電流一般為作電流一般為2A3A。而相間短路的過電流保護(hù)要按最大負(fù)荷。而相間短路的過電流保護(hù)要按最大負(fù)荷電流來整定，動(dòng)作電流值通常電流來整定，動(dòng)作電流值

28、通常5A7A。所以，零序過電流保護(hù)。所以，零序過電流保護(hù)靈敏性高。靈敏性高。C、零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響要小，保護(hù)范圍、零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響要小，保護(hù)范圍較穩(wěn)定。因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，零序網(wǎng)絡(luò)不變或變化不大較穩(wěn)定。因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，零序網(wǎng)絡(luò)不變或變化不大，所以零序電流的分布基本不變。，所以零序電流的分布基本不變。2. 速動(dòng)性好速動(dòng)性好A、零序過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限比相間短路過電流保護(hù)的動(dòng)作、零序過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限比相間短路過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限要短。時(shí)限要短。尤其是對(duì)于兩側(cè)電源的線路，當(dāng)線路內(nèi)部靠近任一側(cè)發(fā)生接地尤其是對(duì)于兩側(cè)電源的線路，當(dāng)線路內(nèi)部靠近任一側(cè)發(fā)

29、生接地短路時(shí)，本側(cè)零序電流保護(hù)一段動(dòng)作跳閘后，對(duì)側(cè)零序電流將短路時(shí)，本側(cè)零序電流保護(hù)一段動(dòng)作跳閘后，對(duì)側(cè)零序電流將增大，可使對(duì)側(cè)零序電流保護(hù)一段也相繼動(dòng)作跳閘，因而使總增大，可使對(duì)側(cè)零序電流保護(hù)一段也相繼動(dòng)作跳閘，因而使總的故障切除時(shí)間更加縮短。的故障切除時(shí)間更加縮短。3. 不受過負(fù)荷和系統(tǒng)振蕩的影響不受過負(fù)荷和系統(tǒng)振蕩的影響當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運(yùn)行狀態(tài)，如系統(tǒng)振蕩、短時(shí)過負(fù)當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運(yùn)行狀態(tài)，如系統(tǒng)振蕩、短時(shí)過負(fù)荷時(shí)，三相仍然是對(duì)稱的，不產(chǎn)生零序電流，因此零序電流荷時(shí)，三相仍然是對(duì)稱的，不產(chǎn)生零序電流，因此零序電流保護(hù)不受其影響，而相間短路電流保護(hù)可能受其影響而誤動(dòng)保護(hù)不受其影

30、響，而相間短路電流保護(hù)可能受其影響而誤動(dòng)作，所以需要采取必要的措施予以防止。作，所以需要采取必要的措施予以防止。4. 方向零序電流保護(hù)在保護(hù)安裝處接地時(shí)無(wú)電壓死區(qū)方向零序電流保護(hù)在保護(hù)安裝處接地時(shí)無(wú)電壓死區(qū)零序電流保護(hù)較之其他保護(hù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠，在零序電流保護(hù)較之其他保護(hù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠，在110kV及以上及以上的高壓和超高壓電網(wǎng)中，單相接地故障約占全部故障的的高壓和超高壓電網(wǎng)中，單相接地故障約占全部故障的70%90%，而且其他的故障也都是由單相故障發(fā)展起來的，所，而且其他的故障也都是由單相故障發(fā)展起來的，所以零序電流保護(hù)就為絕大多數(shù)的故障提供了保護(hù)，具有顯著以零序電流保護(hù)就為絕大多數(shù)的故障提供

31、了保護(hù)，具有顯著的優(yōu)越性，因此在中性點(diǎn)直接接地的高壓和超高壓系統(tǒng)中獲的優(yōu)越性，因此在中性點(diǎn)直接接地的高壓和超高壓系統(tǒng)中獲得普遍應(yīng)用。得普遍應(yīng)用。零序電流保護(hù)的缺點(diǎn)是：零序電流保護(hù)的缺點(diǎn)是：(1) 受變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目和分布的影響顯著。對(duì)于運(yùn)行方受變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目和分布的影響顯著。對(duì)于運(yùn)行方式變化很大或接地點(diǎn)變化很大的電網(wǎng)，保護(hù)往往不能滿足系式變化很大或接地點(diǎn)變化很大的電網(wǎng)，保護(hù)往往不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行所提出的要求。統(tǒng)運(yùn)行所提出的要求。(2) 在單相自動(dòng)重合閘動(dòng)作的過程中將出現(xiàn)非全相運(yùn)行狀態(tài)，在單相自動(dòng)重合閘動(dòng)作的過程中將出現(xiàn)非全相運(yùn)行狀態(tài)，再考慮到系統(tǒng)兩側(cè)的發(fā)電機(jī)發(fā)生搖擺，可能會(huì)出現(xiàn)較大的零

32、再考慮到系統(tǒng)兩側(cè)的發(fā)電機(jī)發(fā)生搖擺，可能會(huì)出現(xiàn)較大的零序電流，可能影響零序電流保護(hù)的正確工作。序電流，可能影響零序電流保護(hù)的正確工作。 (3) 當(dāng)采用自耦變壓器聯(lián)系兩個(gè)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)當(dāng)采用自耦變壓器聯(lián)系兩個(gè)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)(如如110kV和和220kV電網(wǎng)電網(wǎng))時(shí)，則在任一電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時(shí)都會(huì)在另時(shí)，則在任一電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時(shí)都會(huì)在另一電網(wǎng)中產(chǎn)生零序電流，這使得零序電流保護(hù)的整定配合復(fù)一電網(wǎng)中產(chǎn)生零序電流，這使得零序電流保護(hù)的整定配合復(fù)雜化，并增大了零序三段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限。雜化，并增大了零序三段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限。第四節(jié)第四節(jié) 中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中單相接地故中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中單相接

33、地故障的零序電壓、電流及方向保護(hù)障的零序電壓、電流及方向保護(hù)所謂中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（小電流接地系統(tǒng)），是指中性點(diǎn)所謂中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（小電流接地系統(tǒng)），是指中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地和中性點(diǎn)不接地等系統(tǒng)。經(jīng)消弧線圈接地、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地和中性點(diǎn)不接地等系統(tǒng)。在我國(guó)，在我國(guó)，3kV35 kV的電網(wǎng)主要采用中性點(diǎn)非直接接地方式。的電網(wǎng)主要采用中性點(diǎn)非直接接地方式。1、該系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，因構(gòu)不成短路回路，在故障點(diǎn)上、該系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，因構(gòu)不成短路回路，在故障點(diǎn)上流過比負(fù)荷電流小得多的電流；流過比負(fù)荷電流小得多的電流；2、三相之間的線電壓仍然保持對(duì)稱，對(duì)負(fù)載的供電沒有影響，、

34、三相之間的線電壓仍然保持對(duì)稱，對(duì)負(fù)載的供電沒有影響，所以在一般情況下都允許再繼續(xù)運(yùn)行所以在一般情況下都允許再繼續(xù)運(yùn)行2h；中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障時(shí)：中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障時(shí)：3、其他兩相的對(duì)地電壓要升高、其他兩相的對(duì)地電壓要升高1.732倍，為了防止故障的進(jìn)一倍，為了防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，應(yīng)及時(shí)發(fā)出信號(hào)。這也是采用小電流接地系統(tǒng)的主步擴(kuò)大，應(yīng)及時(shí)發(fā)出信號(hào)。這也是采用小電流接地系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)。要優(yōu)點(diǎn)。對(duì)保護(hù)的要求對(duì)保護(hù)的要求A、一般只要求繼電保護(hù)能選出發(fā)生接地的線路并及時(shí)發(fā)出信、一般只要求繼電保護(hù)能選出發(fā)生接地的線路并及時(shí)發(fā)出信號(hào)（能實(shí)現(xiàn)該功能的裝置稱為號(hào)（能實(shí)現(xiàn)該功能的

35、裝置稱為“接地選線裝置接地選線裝置”），而不必），而不必跳閘。跳閘。B、但當(dāng)單相接地對(duì)人身和設(shè)備的安全有危險(xiǎn)時(shí)，則應(yīng)動(dòng)作于、但當(dāng)單相接地對(duì)人身和設(shè)備的安全有危險(xiǎn)時(shí)，則應(yīng)動(dòng)作于跳閘。跳閘。2.4.1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地故障的特點(diǎn)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地故障的特點(diǎn)1、在正常運(yùn)行情況下，三相有相同的對(duì)地電容、在正常運(yùn)行情況下，三相有相同的對(duì)地電容 ，三相的對(duì)地，三相的對(duì)地電壓是對(duì)稱的，中性點(diǎn)對(duì)地電壓電壓是對(duì)稱的，中性點(diǎn)對(duì)地電壓UN =0 。在相電壓的作用下，。在相電壓的作用下，各相的電容電流也是對(duì)稱的，且超前各自的相電壓各相的電容電流也是對(duì)稱的，且超前各自的相電壓90。這時(shí)。這時(shí)，三相對(duì)地

36、電壓之和與三相電容電流之和均為零，電網(wǎng)無(wú)零序，三相對(duì)地電壓之和與三相電容電流之和均為零，電網(wǎng)無(wú)零序電壓和零序電流。電壓和零序電流。ABCIIIUC每相對(duì)地電容電流每相對(duì)地電容電流2、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)單相接地時(shí)（以、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)單相接地時(shí)（以A相為例）相為例）A相對(duì)地電壓為零，對(duì)地電容被短接，電容電流為零，而其他相對(duì)地電壓為零，對(duì)地電容被短接，電容電流為零，而其他兩相的對(duì)地電壓升高為線電壓，對(duì)地電容電流也相應(yīng)增大兩相的對(duì)地電壓升高為線電壓，對(duì)地電容電流也相應(yīng)增大 倍。倍。3（1）電網(wǎng)中性點(diǎn)對(duì)地電壓和各相對(duì)地電壓為）電網(wǎng)中性點(diǎn)對(duì)地電壓和各相對(duì)地電壓為（2）在接地點(diǎn)處出現(xiàn)的零序電壓為）在接地點(diǎn)處出現(xiàn)的零序電壓為

37、01()3dAdBdCdAUUUUE （3）非故障相分別產(chǎn)生超前）非故障相分別產(chǎn)生超前90的電容電流的電容電流其有效值為其有效值為 ，是正常運(yùn)行時(shí)單相電容電流的，是正常運(yùn)行時(shí)單相電容電流的3倍。倍。（4）通過故障相接地點(diǎn)的電流是非故障相電容電流矢量和，）通過故障相接地點(diǎn)的電流是非故障相電容電流矢量和，03DIUC3、單電源多線路中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地（以、單電源多線路中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地（以A相為例）相為例）如果忽略負(fù)荷電流和電容電流在線路阻抗上的壓降，則全系統(tǒng)如果忽略負(fù)荷電流和電容電流在線路阻抗上的壓降，則全系統(tǒng)A相對(duì)地的電壓均為零，故各元件相對(duì)地的電壓均為零，故各元件A相對(duì)地電容電流

38、為零，同相對(duì)地電容電流為零，同時(shí)時(shí)B、C相的對(duì)地電壓和電容電流也都升高相的對(duì)地電壓和電容電流也都升高 倍。倍。3（1）非故障線路始端所反應(yīng)的零序電流）非故障線路始端所反應(yīng)的零序電流000333BCIIIIUC零序電路為線路本身的電容電流，容性無(wú)功功率的方向?yàn)槟噶阈螂娐窞榫€路本身的電容電流，容性無(wú)功功率的方向?yàn)槟妇€流向線路。線流向線路。（2）對(duì)發(fā)電機(jī)，要從）對(duì)發(fā)電機(jī)，要從A相流回故障點(diǎn)回流的全部電容電流，相流回故障點(diǎn)回流的全部電容電流，又從又從B、C流出各線路的對(duì)地電容，相加相互抵消后只剩發(fā)電流出各線路的對(duì)地電容，相加相互抵消后只剩發(fā)電機(jī)本身的電容電流，容性無(wú)功功率的方向?yàn)槟妇€流向發(fā)電機(jī)。機(jī)本身

39、的電容電流，容性無(wú)功功率的方向?yàn)槟妇€流向發(fā)電機(jī)。 000333fBfCfffIIIIUC（3）對(duì)故障線路，）對(duì)故障線路，B、C相與非故障線路相似；但故障點(diǎn)要相與非故障線路相似；但故障點(diǎn)要流回全系統(tǒng)流回全系統(tǒng)B相和相和C相對(duì)地電容電流總和。相對(duì)地電容電流總和。0000()()()3()3DBCBCBfCfDfIIIIIIIIUCCCUC線路始端流過的零序電流線路始端流過的零序電流00003()33()ABCBCBfCfIIIIIIIIIUCC 故障線路流向母線的零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電故障線路流向母線的零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之和（但不包括故障線路本身），其電容性無(wú)功功

40、率的方向流之和（但不包括故障線路本身），其電容性無(wú)功功率的方向?yàn)橛删€路流向母線，恰好與非故障線路上的相反。為由線路流向母線，恰好與非故障線路上的相反。結(jié)論：結(jié)論：(1) 接地相對(duì)地電壓為零，非故障相電壓升高，電網(wǎng)出現(xiàn)零序電接地相對(duì)地電壓為零，非故障相電壓升高，電網(wǎng)出現(xiàn)零序電壓，電源中性點(diǎn)對(duì)地電壓等于零序電壓，零序電壓的相量與故壓，電源中性點(diǎn)對(duì)地電壓等于零序電壓，零序電壓的相量與故障相電勢(shì)的相量大小相等方向相反。障相電勢(shì)的相量大小相等方向相反。(2) 單電源多線路中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的線路上任一點(diǎn)接地時(shí)，通單電源多線路中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的線路上任一點(diǎn)接地時(shí)，通過非故障線路的保護(hù)安裝處的零序電流為該線路

41、非故障相對(duì)地過非故障線路的保護(hù)安裝處的零序電流為該線路非故障相對(duì)地電容電流之相量和電容電流之相量和(即為一條線路的非故障相對(duì)地電容電流的相即為一條線路的非故障相對(duì)地電容電流的相量和量和)，并超前零序電壓，并超前零序電壓90。(3) 單電源多線路中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的線路上任一點(diǎn)接地時(shí)，通單電源多線路中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的線路上任一點(diǎn)接地時(shí)，通過故障線路的保護(hù)安裝處的零序電流為所有非故障線路零序電過故障線路的保護(hù)安裝處的零序電流為所有非故障線路零序電流之和，并滯后零序電壓流之和，并滯后零序電壓90。(4) 接地點(diǎn)流過的電流為電網(wǎng)各元件對(duì)地電容電流之和。接地點(diǎn)流過的電流為電網(wǎng)各元件對(duì)地電容電流之和。2.4

42、.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地的特點(diǎn)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地的特點(diǎn)原理：在中性點(diǎn)接入一個(gè)電感線圈，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，在接原理：在中性點(diǎn)接入一個(gè)電感線圈，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，在接地點(diǎn)就有一個(gè)電感分量的電流通過，此電流和原系統(tǒng)中的電容地點(diǎn)就有一個(gè)電感分量的電流通過，此電流和原系統(tǒng)中的電容電流相抵消，就可以減少流經(jīng)故障點(diǎn)的電流。電流相抵消，就可以減少流經(jīng)故障點(diǎn)的電流。適用范圍：適用范圍：3-6kV電網(wǎng)電網(wǎng)30A10kV電網(wǎng)電網(wǎng)-20A22-66kV電網(wǎng)電網(wǎng)10A 采用消弧線圈以后，單相接地的電流分布將發(fā)生重大的變采用消弧線圈以后，單相接地的電流分布將發(fā)生重大的變化。電容電流的大小和分

43、布與不接消弧線圈時(shí)是一樣的，不同化。電容電流的大小和分布與不接消弧線圈時(shí)是一樣的，不同之處是在接地點(diǎn)增加了一個(gè)電感分量的電流，因?yàn)榱鹘?jīng)故障點(diǎn)之處是在接地點(diǎn)增加了一個(gè)電感分量的電流，因?yàn)榱鹘?jīng)故障點(diǎn)處的電流將因消弧線圈的補(bǔ)償而減小。處的電流將因消弧線圈的補(bǔ)償而減小。根據(jù)人為對(duì)電容電流補(bǔ)償程度的不同，可分為完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)根據(jù)人為對(duì)電容電流補(bǔ)償程度的不同，可分為完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償三種方式。償和過補(bǔ)償三種方式。（1）完全補(bǔ)償就是使）完全補(bǔ)償就是使IL = IC ，從而使，從而使IK = 0的方式。從消除的方式。從消除故障點(diǎn)電弧，避免出現(xiàn)弧光過電壓的角度來說，這種補(bǔ)償方式故障點(diǎn)電弧，避免出現(xiàn)弧光過電壓的角度來說，這種補(bǔ)償方式是最好的。是最好的。但從另一方面來說，則存在嚴(yán)重缺點(diǎn)，因?yàn)橥耆a(bǔ)償時(shí)，正是但從另一方面來說，則存在嚴(yán)重缺點(diǎn)，因?yàn)橥耆a(bǔ)償時(shí)，正是引起串聯(lián)諧振的條件使中性點(diǎn)電壓出現(xiàn)嚴(yán)重升高。引起串聯(lián)諧振的