零序电流保护及其优缺点

我国电力系统中性点接地方式有3种:中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点不接地方式。110 kV及以上电网的中性点均采用第1种接线方式,在这种系统中发生单相接地故障时接地短路电流很大,故称其为大接地电流系统。在大接地电流系统中发生单相接地故障的概率很高,可占总短路故障的70%左右,因此要求其接地保护能灵敏、可靠、快速地切除接地短路故障,以免危及电气设备的安全。

大接地电流系统接地短路时,零序电流、零序电压和零序功率的分布与正序分量、负序分量的分布有明显区别: 

零序电压

零序电源在故障点,故障点的零序电压最高,系统中距离故障点越远处的零序电压越低,取决于测量点到大地间阻抗的大小。

零序电流

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。

零序功率及电压、电流相位关系

对于发生故障的线路,两端零序功率方向与正序功率方向相反,零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。

零序电流保护及其优缺点
零序电流保护及其优缺点

零序电压、电流滤过器

零序电压滤过器

零序电流保护及其优缺点

零序电流滤过器

零序电流保护及其优缺点
零序电流保护及其优缺点

零序电流速断保护(I段)

(1)躲过下一个线路出口接地短路的最大三倍零序电流3I0max 图片

(2)躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大三倍零序电流3I0unb

图片

整定值应选其中较大者

在按条件(2)整定,定值较大,保护范围较小时

在手动合闸以及三相自动重合闸时,使零序I段带有一个小的延时(约0.1s),这样就无需考虑条件(2)

(3)当线路上采用单相自动重合闸时

按条件(1)、(2)整定,往往不能躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流

按能躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流整定,保护范围缩小

(3)当线路上采用单相自动重合闸时

设置两个零序I段保护

灵敏I段:按条件1或2整定

不灵敏I段:按条件3整定

零序电流限时速断保护(II段)

与相邻线路零序电流I段配合
图片

灵敏性校验:

图片

若不满足要求

与相邻线Ⅱ段配合

 用两个灵敏度不同的II段

 改用接地距离保护

零序过电流保护(III段)

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Iunb.max图片

与下级线路零序III段保护在灵敏度上配合图片

灵敏性校验图片

作为近后备时

应按被保护线路末端接地短路时,流过保护的最小三倍零序电流来校验,要求 Ksen≥1.5

作为远后备时

应按下级线路末端接地短路时,流过保护的最小三倍零序电流来校验,要求 Ksen≥1.2

动作时限图片

方向性零序电流保护图片

零序功率方向继电器的接线方式图片图片

零序功率方向继电器的灵敏性

灵敏性的校验图片

零序电流保护优缺点

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

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