电网的零序电流保护设计

《电网的零序电流保护设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电网的零序电流保护设计（66页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、电网的零序电流保护设计目录0 绪 论40.1 本课题研究背景及意义 40.2 继电保护的发展概况 1 . 40.3 论文的主要工作 51 原始资料分析 6.2 系统各元件参数计算及各序网络图的绘制 7.2.1 元件参数标么值计算 82.2 正（负）零序网络图的绘制 93 线路短路电流计算 124 中性点直接接地系统的零序保护整定计算 234.1 零序保护的概念与构成特点 234.2 零序电流保护的整定原则 244.3 对零序电流保护的评价 294.4 220KV 电网零序保护的整定计算 . 305 结 论 46致谢错. 误！未定义书签。参 考 文 献 47附录 48摘要电力系统继电保护是保证电

2、力系统安全稳定运行、 限制电力系统大面积停电 事故最基本和最有效的技术手段。 零序电流保护广泛地作为电力系统接地短路的 保护，根据接地短路时零序电流的出现和大小作为故障特征量， 变压器接地方式、 非全相运行、 单相自动重合闸等因素对零序电流保护的运行产生重要的影响， 必 要时需要采取相应闭锁装置 。本设计根据继电保护装置在电力系统中的应用， 介绍了 220kV 电网继电保护 的零序电流保护的整定设计。设计过程如下，首先 对电力系统网络的参数进行计算，绘制出各序序网图， 然后选择合理的运行方式， 计算各母线发生各种金属性短路故障时通过线路保护 装置的短路电流， 根据所得数据及所选的运行方式选择最

3、佳的配合保护 ，并对各 保护进行分析和整定计算，确定零序电流保护的整定值以及三相重合闸装置选 型。关键词 ：闭锁装置；零序电流保护；三相重合闸AbstractPower system protection is to ensure the security and stability of the power system operation，restrictions on a large scale power blackouts most basic and most effective technological meansZero-sequence current protection

4、 as a broad grounding power system short-circuit protection According to a short ground zero sequence current size of the emergence and features as fau，lt transformer earthing phase operation Single-phase automatic reclosing of factors such as zero-sequence current protection of the operation have a

5、 major impa，ct need to take the necessary corresponding deviceAccording to the design of protective relaying equipment in the power system， the application Details on the 220 kV high voltage power grid relay the zero-sequence current protection of the entire set designDesign process are as follow，sf

6、irst on the power system network parameter，s to map out the sequence sequence network map then choose a reasonable mode of operation，Calculation of the bus occurred metallic short-circuit fault circuit protection device by the short circuit current According to the data collected and choice of the m

7、ode of operation with the best choice of protection and the protection of analysis and tuning， identify zero-sequence current protectionof the setting value and three-phase reclosing devices SelectionKey words：Locking devices；Zero-sequence protection；Three-phasematic reclosing0 绪论0.1 本课题研究背景及意义 在中性点

8、直接接地的电网中，接地故障占故障总次数的绝大多数，一般在 90%以上。线路的电压等级愈高，所占的百分比愈大。母线故障、变压器差动保 护范围内高压配电装置故障的情况也类似，一般也约占 70%80%。明显可见，接 地保护是高压电网中最重要的一种保护 4 。该电网为中性点直接接地电网， 对于系统中发生的接地故障， 必须配置相应 的保护装置。 一般装设多段式零序电流方向保护， 根据重合闸方式的不同， 零序 电流方向保护可采用三段式或四段式， 根据非全相运行时， 线路零序电流大小的 不同，零序电流保护可能有两个一段或两个二段。 对重要线路， 零序电流保护的 第二段在动作时限和灵敏系数上均应满足一定要求。

9、 当电网结构比较复杂时， 运 行方式变化又很大时， 零序保护的灵敏度可能变坏， 应考虑选择接地保护， 以改 善接地保护性能，但是为了保护经高阻抗接地故障时相邻线路有较多的后备保护 作用，同时也为选择性的配合， 在装设接地保护的线路仍设有多段式零序电流方 向保护。因此合理配置与正确使用零序保护装置，是保障电网安全运行地重要条件。 从电网安全运行地角度出发，电网对継电保护装置提出了严格地“四性”要求， 即选择性、速动性、灵敏性、可靠性；因此，电网中継电保护定值的整定计算工 作，一直是継电保护人员地一项重要工作， 它直接关系到电网运行的安全， 做好 这项工作是电网安全运行地必要条件。本设计中，我通过

10、零序电流保护和自动装置的设计配置原则， 综合运用所学 专业知识，对电网的零序电流保护科学地进行整定。0.2 继电保护的发展概况 1继电保护技术是随着电力系统的发展而发展起来的。 电力系统中的短路是不 可避免的。 短路必然伴随着电流的增大， 因而为了保护发电机免受短路电流的破 坏，首先出现了反应电流超过一预定值的过电流保护。19 世纪 90年代出现了装于断路器上并直接作用与断路器的一次式 （直接反 应于一次短路电流）的电磁型过电流继电器。 1901 年出现了感应型过电流继电 器。 1908 年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理，导致了距离 保护装置的出现，并在 20 世纪 50年代完

11、善了行波保护装置和发展了半导体晶体 管式继电保护装置。 在 80年代后期， 标志着静态继电保护从第一代 （晶体管式） 向第二代（集成电路式）的过渡。 90 年代向微机保护过渡。目前，微机保护装 置已取代集成电路式继电保护装置，成为静态继电保护装置的主要形式。随着新的零序电流互感器系列的灵敏性不断地完善， 用于电力系统产生零序 接地电流时， 与继电保护装置或信号装置配合使用， 使装置元件动作， 实现保护 或监控的实用性更强。一些新研究成果如 LZH-LJK/LXK 系列零序电流互感器适 用于电缆线路，采用 ABS 工程塑料外壳，树脂浇注成全密封，绝缘性能好，外 型美观，具有灵敏度高，线性度好，运

12、行可靠，安装方便，可根据系统的运行方 式（中性点不接地、电阻接地、消弧线圈接地）选用相适应的零序电流互感器已 不断诞生 6 。继电保护是电力学科中最活跃的分支， 在 20 世纪 50 至 90 年代的 40 年时间 走过了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式和微机式五个发展阶段。电力系 统的快速发展为继电保护技术提出艰巨的任务， 电子技术、计算机技术、 通信技 术又为继电保护技术的发展不断注入新的活力， 因此可以预计， 继电保护学科必 将不断发展，达到更高的理论和技术高度。0.3 论文的主要工作在本论文的设计初期，通过阅读大量的文献，提高对继电保护理论的理解。由于仿真的需要，也要学习电力系统综

13、合分析软件 PSASP勺操作。然后对原始材 料进行分析， 计算系统中各元件的参数， 绘制出各序的网络图， 并在仿真软件里 建系统进行仿真验算， 再对系统的运行进行暂态分析和潮流。 在设计中期， 主要 是对零序电流保护的整定。 首先，整理继电保护中的大短路电流接地系统中的零 序电流保护的整定原则， 然后再去提取所要用到的零序电流的数据。 其次，根据 接地短路时变压器接地方式、 非全相运行、 三相自动重合闸的影响， 整定出一套 动作快、灵敏度高、选择性强的零序电流保护。在设计的后期，有两个任务：一 是按照格式写论文，二是按照要求修改论文。1 原始资料分析1.1 系统接线图及参数：mk58152j0

14、21VKKOOI -_e slooo 一一 S8SUCTDOO 一一 sscITCOO -swcoAnvMb2 2 /wAnvM82%=II. .IU UVKJ1 -euVK5I -e附图1220KV 系统图2系统各元件参数计算及各序网络图的绘制2.1元件参数标么值计算取基准容量Sb -60MWA,基准电压为平均额定电压 V二V，根据附图1、附表1和附表2的数据计算各元件的各序电抗标幺值。发电机的参数1、W厂水轮发电机(1) 2 30MVA 机组60X1 =0.250.530(2) 295.29MVA 机组X2 =0.362 60 = 0.7253060X1 =0.350.089235.92、

15、R厂水轮发电机X2 =0.508 -600.129235.93、S系统空 60： = 0.36577.5112X2 =0.435 13旦 卑=0.52977.511260X1 =0.5 -47560 X1 =0.5 -3004、N系统二 0.063= 0.1X2X260 = 0.61 -47660 = 0.61 -300=0.077= 0.12260 X1 =0.5 -42860X1 =0.5 -2402.1.2线路的参数-0.07-0.125X2 =0.61 -60 -0.08542860X2 =0.610.1532401、60km线路X1 =X2 =0.41 60 -60? 2202= 0

16、.03X0=3 0.41 60 -60? = 0.0922022、230线路X1 =X2 = 0.41 230 -2302202= 0.117X。=3 0.41 2 3 0 -20=0.3522 203、250线路X1 =X2 = 0.41 250 -250220-0.127X。=3 0.41 60 笙=0.092204、185km 线路180X, =X2 =0.41 1800.09422025、30km线路Xo=3 0.41 18518522020.282Xj =X2 =0.41 30 芝=0.015220X。=3 0.41 303022 0= 0.04 66、170km 线路Xj =X2

17、=0.41 170=0.0862202X。=3 0.41 1 7 01 7 022 00.2 5 92.1.3变压器的参数1、W厂(1) 60MVA变压器(2) 240MVA变压器(3) 20MVA变压器Xt= 0.12 60 =0.1260XT =0.12 -60 -0.0324060Xt = 0.1050.315202、R厂Xt= 0.12 60 =0.08903、系统S、N（1）各侧短路电压百分比：（1-高压侧2-中压侧3-低压侧）1u1(17 10.5-6)=10.751U2(17 610.5) = 6.251U3(6 10.5-17) = -0.252则各侧电抗X1 =0.10756

18、0 =0.05412060X 2 =0.06250.03112060120X =0.002502.2正（负）零序网络图的绘制正序、负序、零序等值阻抗根据2.1系统各元件参数归算结果和变压器中性点接地情况，我们可以画出该系统的正序、负序和零序等值阻抗图，分别如图2-1（a）、图2-2（a）和图2-3所示。各元件参数结果（标幺值）一并标示在图中，同时对等值阻抗分别进行简 化（简化过程略），简化结果如图2-1 （b）、图2-2 （b）和图2-3所示。0.0310.0310.08 0.08 0.08 丁 0.08丨丁0.0860.094-1一J I I 寻 0.365；： 0.365 0.365 0.

19、365(0.1)0.063OWV0.0310.054A/W0.0310.0540.0540.054J ES0.0310.0540.015AAA0.1270.1170.030.030.089VW0W(a)NW(b)图2-1 正序等值网络图（a）等值标么阻抗图，（b）简化图I I0.3650.3650.365 0.3650.080.08二0.08 0.08(0.153)0.0850.031N0.0310.0540.054E0.094W LAA11C0.0150.0540.127A A 时V D(0.122)0.077-AA/V-W0.0310.054AAAVW0.0310.0540.030.129

20、Z4v-V-/1O0_0.1170.030.72512 . IA/V1of0.7250.315 FANW(b)图2-2负序等值网络图(a)等值标么阻抗图，(b)简化图图2-3 零序等值网络图3线路短路电流计算3.1运行方式的确定原则各线路保护的运行方式按下列原则确定：1、对单侧电源的辐射形线路 AB,保护的最大运行方式由以下两条件决定：（1）电源在以下运行情况下运行： W、R水电厂所有机组、变压器均投入， S、N等值系统按最大容量发电，变压器均投入。（2）系统所有线路和选定的接地中性点均投入。2、对单侧电源的辐射形线路 AB,保护的最小运行方式是：（1）电源在以下运行方式情况下运行： W厂停2

21、 30MVA机组，R厂停77.5 机组一台，S系统发电容量为300MVA,N系统发电容量为240MVA。（2）双回线路BC单回线运行。3、对双侧电源和多侧电源的环形网路中的线路，保护的最大运行方式是：（1）电源在以下运行情况下运行： W、R水电厂所有机组、变压器均投入， S、N等值系统按最大容量发电，变压器均投入。环网开环，开环点在线路相邻 的下一级线路上。4、对双侧电源和多侧电源的环形网路中的线路，保护的最小运行方式是：（1）电源在以下运行情况下运行； W厂停2 30MVA机组，R厂停77.5MVA 机组一台，S系统发电容量为300MVA,N系统发电容量为240MVA。（2）线路闭环运行，停

22、运该线路背后可能的机组和线路。3.2短路计算方式的制定1、各级电压可采用计算电压值或平均电压值，而不考虑变压器电压分接头 实际位置的变动。2、发电机及调相机的正序阻抗课采用t=0时的瞬态值。3、不计线路电容和负荷电流的影响。4、发电机电动势标么值可以假定等于 1，且两侧发电机电动势相位一致， 只有在计算线路非全相运行电流和全相震荡电流时， 才考虑相线路两侧发电机综 合电动势间有一定的相角差。5、不考虑短路电流的衰减，不计短路暂态电流中的非周期分量，但具体整定时应考虑其影响。6不计故障点的相间电阻和接地电阻3 o7、忽略发电机、变压器、架空线路、电缆线路等阻抗参数的电阻部分，并 假设旋转电机的负

23、序电抗等于正序电抗。3.3短路电流计算举例根据上述运行方式的确定原则，我们可以计算各线路、各工况下的短路电流。 在计算短路电流时，由于工作量非常大，且各条线路的计算方法相同。因此，我 仅选取了其中一条线路进行短路电流计算并列出计算过程，求取250km线路的短路电流计算结果列于表3-2中。最小运行方式下，W厂停2 30MVA机组，R厂停77.5MVA机组一台，S 系统发电容量为300MVA,N系统发电容量为240MVA;表3-1发电机及等值系统的参数名称每台机额定容量（MVA额定电压Ue（KV）额定功率因素 COS 0正序电抗%负序电抗%WT235.29235.29150.850.350.508

24、2汇30110.830.250.362R厂232.54 沃 77.513.80.840.30.435S系统3001150.50.61N系统2401150.50.61B母线故障时，计算经250km线路流过C端的短路电流，系统正（负）零序网 及零序网络的制定如下：1、系统正序等值图变换如下:REB0.09S0.055图3-1系统正序等值网络图化简2、系统负序等值图变换如下:0.110.00720.1270.1590.1170.0610.115WX/0.0660.07图3-2系统负序等值网络图化简3、系统零序等值图变换如下:CBlh图3-3系统零序等值网络图化简4、B母线故障时，图示来表示）计算线路

25、BC的短路电流结果如下：（注：各化简过程用（1）三相短路：1Ie1 7. 0360. 05871）正序短路电流：.17.036 0.1191E8.6270.119 0.1161 BC41374.1370.117 0.127流过250kmBC线路，通过C侧的短路电流化成有名值I d .14.137 60 =0.670(KA) .3 220（2）两相短路:1）正序短路电流：IE-7*77 0.1 1.970. 1190. 1 1 6,3.93P117门1 bc(1)1.880.117 0.127Ie0.0587 0.07 一 了.77化成有名值d = 0.6460.352 0.382：8“ 60

26、=0.306( KA)J3x2202）负序短路电流:IeI BC(2)化成有名值I d.2彳588 6502(KA).3 220（3）单相短路Ie-0.0587 0.07 0.02 一 6.7251）正序短路电流:7.77 0.1597.4830.159 0.1277.483 0.1173.5880.127 0.117IeBC.化成有名值I d.11.633 600.253(KA).3 2202）负序短路电流:6.725 0.1193.4050.119 0.1163.405 0.117门1.6330.127 0.117IeI BC化成有名值6.725 0.1593.7390.159 0.127

27、3.739 0.1171.7930.127 0.117I d.2J793 60 “.279( KA) 3 2203）零序短路电流:.6.725 0.0226I e0.6740.0226 0.203化成有名值I d.0（4）两相短路接地Ie=13 460.0587 0.07 0.021）正序短路电流:0323 60 .0.064( KA),3 220IeBC (1)化成有名值I d.1严 60“505(KA) .3 2202）负序短路电流:13.46 0.1196.8160.119 0.1166.816 0.1173.2680.127 0.117IeI BC(2)化成有名值I d.23.588

28、600.153( KA).3 2203）零序短路电流:13.46 0.1597.4830.159 0.1277.483 0.1173.5880.127 0.117IeI BC (0)13.46 0.02261.3480.0226 0.2031.348 0.352 门门“化成有名值I d.0二 0.646 60 二 0.092( ka)3 220在C母线故障时，计算经250KM线路流过B端的短路电流5、系统正序等值图变换如下：Y二 0.148t-0.1280.090.00720.1170.1270.04140.0072VW0.127TA0.128s/VA0.0550.00660.1170.061

29、0.1670.1190.1190.1190.042图3-4系统正序等值网络图化简6、系统负序等值图变换如下:图3-5系统负序等值网络图化简7、系统零序等值图变换如下:B0.0510.3820.02260.0270.0220.1830.352S.lb8、C母线故障时,图示来表示）（1）三相短路:1）正序短路电流0.02-II-B0.018图3-6计算线路IeIe 二系统零序等值网络图化简0.02261BC的短路电流结果如下：（注：各化简过程用123.81 0.04223.81 0.055 5.5730.055 0.18流过250kmB（线路，通过C侧的短路电流1 BC泄鸣2.6720.117 0

30、.127化成有名值1 d.12.672 600.419(KA).3 220（2）两相短路:Ie0.042 0.05110.7531）正序短路电流:Ie咤遊= 2.5170.055 0.18_2.5172117I bc 1.207()0.117 0.127化成有名值1.207 汉 60Id.10.191(KA)后2202）负序短路电流：10.753 0.066 ceIE2.4810.066 0.22_2.481 汇 0.117 1 BC (2)1.19()0.127 0.117化成有名值1.19x60Id.20.186( KA)如220（3）单相短路1IE9.010.042 0.051 0.01

31、81）正序短路电流：9.01 0.055IE2.1090.235,2.1099117IBC (1)1.011()0.127 0.117化成有名值1.01仆60ld.1 -0.159(KA).3 2202）负序短路电流：,9.01 0.066IE2.0790.286,2.070.117 egIBC 0.9970.127 0.117化成有名值0.9970Id- 0.155(KA).3 2203）零序短路电流：9.01 0.02IE0.7990.2256化成有名值（4）两相短路接地1）正序短路电流:1 BC (0)1 d.00.799 0.1170.2440.383 60.3 220=0.383=

32、0.059( KA)10.042 0.051/0.01814.08218082 .55 = 4.2320.2351 BC (1)4.232 0.1170.127 0.117=2.029化成有名值2.029X60317(旳2）负序短路电流:Ie18.082 0.0660.286= 4.1731 BC4.173 0.1170.127 0.117= 2.0化成有名值d.22.0 600.083(KA).3 2203）零序短路电流:Ie18.082 0.020.2256二 1.603I BC (0)1.603 0.1170.244二 0.769化成有名值I d.00.769 60、3 220-0.08

33、6(KA)表3-2 在系统最小运行方式下BC线路的短路计算结果线路BC（ 250km）的短路电流计算结果运行方式短路类型C母线故障，流过B侧B母线故障，流过 C侧保护的电流（KA）保护的电流（KA）I d.1I d.231 d.0I d.1I d.23I d.0最小运行方式d0.4190.670d(2)0.1910.1860.3060.337d0.1590.1550.4770.2530.2790.192d(1,1)0.3170.0830.2580.5050.1530.276基于时间紧迫，我只验算了 BC这段线路的短路电流数据，其他线路由本小 组的其他同学验算。4中性点直接接地系统的零序保护整定

34、计算4.1零序保护的概念与构成特点零序电流保护概念接地短路时必有零序电流，而在正常负荷状态下，零序电流没有或很小，因 此利用零序电流来构成接地短路的保护就具有显著的优点。电流增大是电网发生短路故障所呈现出的最主要特点，因此可以通过检测流过保护安装处的零序电流 幅值，来判定故障状态。这种反应零序电流增大而动作的保护称为零序电流保护70接地短路时零序分量的特点在电力系统中发生接地短路时，可利用对称分量的方法将电流和电压分解为 正序、负序和零序分量，并利用复合序网来表示它们之间的关系。零序电流可以看成是在故障点出现一个零序电压而产生的， 它必须经过变压器接地的中性点构 成回路。对零序电流的方向，仍然

35、采用母线流向故障点为正，而对零序电压的方 向，是线路高于大地的电压为正。零序电流分量的参数具有如下特点：由于零序电流是由零序电压产生的，由 故障点经由线路流向大地。当忽略回路的电阻时，按照规定的正方向画出的零序电流，可见，流过故障点两侧线路保护的零序电流I和U段将超前零序电压900 ;而当计及回路电阻时，例如取零序阻抗角为o= 80，则相量图如图4-1 ( b)所示，零序电流I和U段将超前零序电压1000一1 0100；0.-I 0*- I 0I 0(e)图 4-1一(a)忽略电阻时的相量图；(b)计及电阻时的向量图( 设k0 =80)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

36、压器的零 序阻抗，而与电源的数目和位置无关，当变压器的中性点不接地时，贝U1： = 0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 流和方向保护。4.2零序电流保护的整定原则零序电流保护和相间电流保护一样，广泛采用阶段式，一般是三段。零序I段为瞬时动作的零序电流速断，只保护线路的一部分；零序u段为零序电流限 时速断，可保护线路全长，并与相邻线路保护相配合，动作一般带 0.5秒延时； 零序川段为零序过电流保护，作为本线路及相邻线路的后备保护。1、零序电流I段保护在发生单相或两相接地短路时，也可以求出零序电流随线路长度I变化的关系曲线，然后相似于相间短路电流保护的原则， 进

37、行保护的整定计算。零序 电流速断保护的整定原则如下：(1) 躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流3 I o.max，引入可靠系数K；ei (般取为1.21.3 )，即I act二 Krel 3I(4.1)(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3 I o.max，引入可靠系数Krel，即为1 act二 Krel 3IO.max(4.2)(3) 按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为此可以设置两个零序电流I段保护，一个是按条件(1)和(2)整定(由于其定值较小，保护范围较大，因此，称为灵敏I段 )，它的主要任务是对全相运行状态下的接地故

38、障起作用，具有较大的保护范围，而当单相重合闸起动时，则将 其自动闭锁，需待恢复全相运行时才能重新投入；另一个是按条件(3)整定(由 于其定值较大，因此称为不灵敏I段)，装设它的主要目的是为了在单相重合闸 过程中，其它两相又发生接地故障时，用以弥补失去灵敏I段的缺陷，尽快地将 故障切除，当然，不灵敏I段也能反应全相运行状态下的接地故障，只是其保护范围较灵敏I段小。(4) 特殊情况的整定线路末端变压器低压侧有电源的情况，零序保护I段一般可按不伸出变压器 范围整定。我的。如末端的变压器为两台及以上时， 是否仍按上述原则整定可视 具体情况比较优缺点后再决定。端变压器中性点不接地运行，只按躲开变压器低压

39、侧母线相间短路的最大不 平衡电流整定，即actKrelI (3)fzq I d .max(4.3)式中Kr e可靠系数，取1.3 ；Kbp不平衡系数，取0.1 ;Kfz非周期分量系数，取2;I d3max 变压器低压侧三相短路最大短路电流。2零序电流U段保护零序电流U段保护整定是按躲过下段线路第I段保护范围末端接地短路时， 通过本保护装置的最大零序电流。同时还带有高出一个t的时限，以保证动作的选择性。(1) 按与相邻下一级线路的零序电流保护I段配合整定，即actKrel K fzI act(4.4)式中 Krel可靠系数，取1.151.2 ；Kfz分支系数，按实际情况选取可能的最大值;la c

40、相邻下一级线路的零序电流保护I段整定值。当按此整定结果达 不到规定灵敏度数时，可改为与按与相邻下一级线路的零序电流保护U段配合整 定。(2) 按躲开本线路末端母线上变压器的另一侧母线接地短路时流过的最大 零序电流整定，即1 act = K rel 31 o.max(4.5)(3) 当本段保护整定时间等于或低于本线路相间保护某段的时间时，其整 定值还必须躲开该段相间保护范围末端发生相间短路的最大不平衡电流，即act-K rel KbpK fzq 1d.max(4.6)引入零序电流的分支系数Kobra，则保护1的零序U段整定为1 act .1K2K 0bra1 act.2(4.7)当变压器T2切除

41、或中性点改为不接地运行时，则该支路即从零序等效网络中 断开，此时Kobra =1。(4) 灵敏性的校验。为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护必须在 系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力。这个能 力通常用灵敏系数Ksen来衡量。对反应于数值上升而动作的过量保护装置，灵敏 系数的含义是保护范围内发生金属性短路时故障参数的计算值保护装置的动作参数式中故障参数的计算值，应根据实际情况，合理地采用最不利于保护动作的系统运行方式和故障类型来选定。但不必考虑可能性很小的特殊情况。设此电流为I，代入上式中则灵敏系数为K1 sen1 act.1(4.8)为了保证在线路末端短路时，

42、保护装置一定能够动作，在考虑实际短路时存 在的过渡电阻以及测量误差等的影响，对限时电流速断保护要求Ksen_1.31.5。(5) 零序电流U段保护的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小 零序电流来检验，并满足Ksen 1.5的要求。当由于线路比较短或运行方式变化 比较大，灵敏度不满足要求时，可考虑用下列方式解决：1) 使零序电流U段保护与下一条线路的零序电流U段保护配合，时限再抬 高一级，可以取为1s。2) 保留0.5s的零序电流U段保护，同时再增设一个与下一条线路的零序电 流U段保护配合的动作时限为1s的零序U段。这样保护装置中，就具有两个定 值和时限均不相同的零序U段，一个定值较大，

43、能在正常运行方式和最大运行方 式下，以较短的延时切除本线路上所发生的接地故障；另一个具有较长的延时， 能保证在各种运行方式下线路末端接地短路时，保护装置具有足够的灵敏系数。3) 从电网接线的全局考虑，改用接地距离保护。3零序电流川段保护零序电流川段保护一般情况下是作为本线路和相邻线路的后备保护，在中性点直接接地系统中的终端线路上，它也可以作为主保护使用。零序电流川段保护按如下原则整定：(1) 按躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流lib和axIII来整定，引入可靠系数Krel，即为HlHII act.P Krel I ub.max(4.9)(2) 与下一条线路零序川段相配合，

44、就是本保护零序川段的保护范围，不能 超出相邻线路上零序川段的保护范围。当两个保护之间具有分支电路时(有中性点接地变压器时)，起动电流整定为Ky| 嘉加1 act.2K0bra(4.10)III式中，Krel可靠系数，一般取为1.11.2K 0 bra 分支系数，即在相邻的零序川段保护范围末端发生接地短路时， 故障线路中零序电流与流过本保护装置中零序电流之比。保护装置的灵敏系数，当作为本条线路近后备保护时，按本线路末端发生接 地故障时的最小零序电流来校验， 要求心釦_ 2 ；当作为相邻元件的远后备保护 时，按相邻元件保护范围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流（应考虑图3-2所示的分支电

45、路使电流减小的影响）来校验，要求 Ksen-1.5 。（3）当本段保护整定时间等于或低于本线路相间保护某段的时间时，其整定值还必须躲开该段相间保护范围末端发生相间短路的最大不平衡电流，即act=KrelKbpKIfzq I d .max（4.11）按上述原则整定的零序过电流保护，其起动电流一般都很小（在二次侧约 为23A）,因此，在本电压级网络中发生接地短路时，它都可能起动，这时， 为了保证保护的选择性，各零序过电流保护的动作时限也应按图 4-2所示的阶梯 原则来选择。图4-2零序过电流保护的时限特性4、方向性零序电流保护在双侧或多侧电源的网络中，电源处变压器的中性点一般至少有一台要接地，由于

46、零序电流的实际流向是由故障点流向各个中性点接地的变压器，因此在变压器接地数目比较多的复杂网络中，就需要考虑零序电流保护动作的方向性问 题。零序功率方向兀件接于零序电压3U 0和零序电流31 o之上，反应于零序功率 的方向而动作。当保护范围内部故障时，按规定的电流、电压正方向看，31：超前于3Uo为95 110 (对应于保护安装地点背后的零序阻抗角为85 70的情况)，此时零序功率方向元件应正确动作，并工作在最灵敏的条件之下。所以零 序功率方向元件的最大灵敏角：；en - 45： -110。由于越靠近故障点的零序电压越高，因此零序方向元件没有电压死区。作为 相邻元件的后备保护，应采用相邻元件末端

47、短路时，在本保护安装处的最小零序 电流、电压或功率的二次侧数值与功率方向元件的最小起动电流、电压或起动功率之比来计算灵敏系数，并要求 Ksen_29 o4.3对零序电流保护的评价在中性点直接接地系统中，采用专门的零序电流保护，与利用三相星形接线 的电流保护来保护单相短路相比较，具有一系列优点：(1) 相间短路的过电流保护是按躲开最大负荷电流整定，二次起动电流一般为57A;而零序过电流保护则按躲开不平衡电流整定，其值一般为23A。由于发生单相接地短路时，故障相的电流与零序电流3Io相等，零序过电流保护有较高的灵敏度。(2) 相间短路的电流速断和限时电流速断保护直接受系统运行方式变化的影响很大，而

48、零序电流保护受系统运行方式变化的影响要小得多。而且，由于线路零序阻抗远较正序阻抗为大，Xo= (23.5 ) Xi,故线路始端与末端接地短路时， 零序电流变化显著，曲线较陡，因此零序I段的保护范围较大，也较稳定，零序U段的灵敏系统也易于满足要求。(3) 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，三相是对称的，相间短路的电流保护均受它们的影响而可能误动作，需要采取必要的措施予以防止，而零序电流保护则不受它们的影响。(4) 在110kV及以上的高压和超高压系统中，单相接地故障约占全部故障的70% 90%而且其它的故障也往往是由单相接地发展起来的。零序电流保护的缺点是：（1）对于短

49、线路或运行方式变化很大的情况，零序电流保护往往不能满足 系统运行所提出的要求。（2）零序电流保护受中性点接地数目和分布的影响。因此电力系统实际运 行时，因保证零序网路结构的相对稳定。实际上，在中性点直接接地的电网中，由于零序电流保护简单、经济、可靠, 因而获得了广泛的应用5。4.4 220KV电网零序保护的整定计算系统接线示意图与各线路的零序电流通过对系统的分析，得到系统的零序电网接线图如图4-3，另各母线在每种短路方式下分别故障时，通过系统各线路的短路电流计算得出表4-1。图4-3系统接线示意简图表4-1各母线故障时流过电网的零序电流线路运行故障类型A母故障B母故障C母故障D母故障E母故障（

50、长度）方式(A)(A)(A)(A)(A)ABMaxd（ 1）5580000L60d( 1, 115230000Mind( 115150000d( 1, 115070000BCL230Maxd( 113882811034d( 1, 11351111071241Mind( 11356965828d( 1, 1134100941136BCL250Maxd( 11357574932d( 1, 1132102981137Mind( 11326459726d( 1,113192861034CDL185Maxd( 11499713326d( 1, 1141212916331Mind( 11487811221

51、d( 1, 1141111314828CEL30Maxd( 11153335934626d( 1, 11144547542739Mind( 11142828629511d( 1, 11144041638666DEL170Maxd( 112443139139d( 1, 112556169164Mind( 112334117114d( 1, 112549154148442各保护装置的零序电流保护整定计算1、保护1零序保护的整定(1)1段保护1) 躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流3l0.max ,查表得1674A弓I入可靠系数Krei，取1.3，根据公式（4.1）,即有I ac

52、t.1 二 Krei 31 O.max = 1.3 1674 =2176( A)起动时间tQS2）选定 2176A，OS。由于本线路处于系统的末端，没有下一线路可以配合，故不需要设零序U段 保护，直接设零序川段保护。（2）川段保护1）末端变压器中性点不接地运行，只按躲开变压器低压侧母线相间短路的 最大不平衡电流整定，根据公式（4.11 ）有l；ct.1 =KreiKbpKfzqld保护2零序保护的整定（1） I段保护1）躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流3l0.max，查表得306A弓I入可靠系数Krel，取1.3，即有I act.2 二 Krel 31 0.max 二 1

53、.3 306 二 397( A)起动时间t =0S2)选定 397A，0 So (2)n段保护max =1.3 0.1 2 195509（A）起动时间IIIIt 二0.5S计算选定509A, 0 S。2）效验灵敏度，查表得最小电流为1521A，则sen丨k. minI act.1521-509=3因为B侧只有一台变压器中性点接地，故可选正常最小方式的数据，当A母线故障时，根据公式(4.4)查表得计算为心二竺1 06I5071)按与相邻下一级线路的零序电流保护11段保护0S配合整定。la；严 K% Lz. W 5 0. 062 176A50()t二 t：t =0.5S选定 150A, 0.5S2

54、)效验灵敏度，查表得最小电流为192A根据式子(4.8)，有KI k. m i 1921 53Ksenf1.53Iact.2 150(3) 川段保护因为相邻下一级线路的零序电流保护 1段没设U段保护，故考虑跟川段配合 整定。1 )按与相邻下一级线路的零序电流保护 1川段保护0.5S配合整定。Iact2=KrK bz.诵1/ 5 0. 06 50 9 A39 ()IIIIIt =t :th.0S选定 39A，1.0S2)效验灵敏度，则senk. m i nn1 act.219239= 4.93 保护3零序保护的整定(1) I段保护1)躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流3l0.

55、max，查表得333A弓I入可靠系数Krel，取1.3，即有Iac.t3 二 K 加Io.map. 33334 32()起动时间t=0S2)选定 432A, 0 So(2)n段保护因为B侧只有一台变压器中性点接地，故可选正常最小方式的数据，当A母线故障时，有表得数据计算为5 二LlbchM “067I 5071)按与相邻下一级线路的零序电流保护11段保护0S配合整定。Iac3二 KrK ifz1.aCt5 0.0672176 AI67()t =t：t =0.5S选定 167A, 0.5S2)效验灵敏度，查表得最小电流为 207A，则senk. m i nnI act .3207.1.52167(3)m段保护因为相邻下一级线路的零序电流保护 1段没设u段保护，故考虑跟川段配合整定1)按与相邻下一级线路的零序电流保护1川段保护0.5S配合整定IaC沪 KrK If；Wct15 0. 06759 A4 4 ()IIIIIt -t ：t=1.0S选定 44A，1.0S2)效验灵敏度，则senk. m i n=I act.3叫4.7444