电力系统继电保护辅导资料三

主 题：课件第二章电网的电流保护第3节——大电流接地系统的零序电流保护

学习时间：2013年10月14日－10月20日 内 容：

我们这周主要学习课件第二章的第3节，大电流接地系统的零序电流保护相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深电网电流保护相关知识的理解。

一、学习要求

1．理解中性点直接接地系统接地短路时零序分量的特点，与相间短路的三段式保护比较；

2．学习零序电流及方向保护的工作原理。 二、主要内容

在中性点直接接地的系统中，发生单相接地短路时，将出现很大的故障相电流和零序电流，故称为大电流接地系统。

（a）系统接线图

（b）零序网络图

图1 接地短路时的零序等效网络

1.零序分量的特点

零序电流的实际方向，是线路流向母线的方向。零序网络中的零序电压、零序电流、零序功率等统称为零序分量，具有如下特点：

(1故障点的零序电压最高；

(2零序电流是由零序电压产生的，故障线路上实际零序电流的方向由线路－

－母线；

(3故障线路上零序功率的方向由线路－－母线；

(4保护安装处的零序电压是从该点到零序网络中性点之间，零序阻抗上的电

压降，保护安装处的零序电压和零序电流的相位差也由保护安装处到零序网络中性点之间零序阻抗的阻抗角决定，与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关；

(5零序分量受系统运行方式的影响小。

用零序电流和零序电压的幅值以及它们的相位关系即可实现接地短路的零序电流保护和零序方向保护。

系统中全部或部分变压器中性点直接接地是大接地电流系统的标志。其主要目的是降低对整个系统绝缘水平的要求。但中性点接地变压器的台数、容量及其分布情况变化时，零序网络也随之改变，因此，同一故障点的零序电流分布也随之改变。所以变压器的中性点接地情况改变，将直接影响零序电流保护的灵敏性。因此对变压器中性点接地的选择要满足下面两条要求：

(1 不使系统出现危险的过电压。

(2 不使零序网络有较大改变，以保证零序电流保护有稳定的灵敏性。 2. 零序分量过滤器

零序电流和零序电压是通过零序分量过滤器取得的，零序分量过滤器有零序电压过滤器和零序电流过滤器两种。

（1）零序电压过滤器

为取得零序电压，可采用以下几种接线方式的互感器。

① 采用三个单相电压互感器，一次绕组接成星形，并将中性点直接接地；二次绕组三个相互串联，接成开口三角形，则从开口两端即可获得零序电压。 ② 采用三相五柱式三绕组电压互感器，一次绕组接成星形，并将中性点直接接地；二次绕组有两组线圈，一组接成星形，用于接测量仪表或继电器，另一组接成开口三角形，从开口处即可获得零序电压。

③ 当发电机的中性点经电压互感器或消弧线圈接地时，从它的二次绕组中也能获得零序电压。

（2）零序电流过滤器

对于架空线路，为取得零序电流，通常采用三个单相电流互感器，接成完全星形接法，从继电器中即可得到零序电流。实际应用中，并不需要专门的零序电流过滤器，而是将继电器接入相间短路保护用电流互感器的中线上就可以了。 对于电缆线路，将互感器套在电缆外面，从铁芯中穿过的电缆就是电流互感器的一次绕组，正常时零序电流为零，只有当一次侧出现零序电流时，在二次侧才有相应的输出，其主要特点就是接线简单。

3. 三段式零序电流保护

零序电流保护与三段式相间短路保护基本相似，也分为三段式：零序电流Ⅰ段为瞬时零序电流速断，只保护线路的一部分；零序电流Ⅱ段为限时零序电流速断，可保护本线路全长，并与相邻线路零序电流速断保护相配合，带有0.5s延时，它与零序电流Ⅰ段共同构成本线路接地故障的主保护；零序电流Ⅲ段为零序过电流保护，动作时限按阶梯原则整定，它作为本线路和相邻线路的单相接地故障的后备保护。

（1）零序电流Ⅰ段——零序电流速断保护 零序电流速断保护的动作电流的整定三原则：

① 为保证选择性，动作电流应大于本线路末端单相或两相接地短路时流过保护安装处的最大零序电流。

② 动作电流应大于断路器三相不同时合闸(非全相运行时出现的最大零序电流。

③ 应设置灵敏度不同的两套零序电流速断保护：

灵敏的Ⅰ段：仍按上述原则整定，因动作值小，保护范围大，所以灵敏。主要任务是对全相运行状态下的接地故障进行保护。当单相自动重合闸启动时(即开始切除单相接地故障时将其自动闭锁，待恢复全相运行时再重新投入。

不灵敏的Ⅰ段：动作值大，保护范围小，不灵敏。主要任务是专为非全相运行状态下(如单相自动重合闸过程中，其他两相又发生了单相接地故障时的保护，以便尽快地将故障切除。当然，它也能反应全相运行状态下的接地故障，只是其保护范围比灵敏的Ⅰ段要小。

（2）零序电流Ⅱ段——限时零序电流速断保护