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2.3中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护工程背景u为了降低绝缘成本，限制过电压，我国110kV以上电压等级电网普遍采用中性点直接接地方式。u单相接地故障是最常见的故障类型，约占85%以上。u在中性点直接接地系统发生接地故障时，电流保护也能起到保护作用，但其灵敏度往往不足。u因此需寻找更为合适的保护方式。2.3.1中性点直接接地系统单相接地故障特征（一）单相接地故障特征（保护判据的基础）Ø出现较大零序分量系统正常运行时，电网中仅存在正序分量电流电压和较小的负序分量（由于负荷及网络不平衡引起）显然利用零序分量构成接地故障保护具有更高的灵敏度2.3.1中性点直接接地系统单相接地故障特征（一）故障特征（保护判据的基础）零序分量特点：电网中所有电源均为正序，因而零序网为无源网络2.3.1中性点直接接地系统单相接地故障特征（一）故障特征（保护判据的基础）零序电压分布特点：u零序电压是故障点叠加电压产生的，零序分量的分布取决于故障点位置和变压器接地中性点位置。u故障点零序电压最高，零序电压从故障点的最大值沿零序网逐步降低，至中性点降为零。2.3.1中性点直接接地系统单相接地故障特征（一）故障特征（保护判据的基础）零序电流分布特点：u零序电流分布取决于零序网络结构和故障点位置。u零序网结构取决于接地变压器位置和接线组别。2.3.1中性点直接接地系统单相接地故障特征（一）故障特征（保护判据的基础）零序功率和方向特点电流电压参考方向的选取同电流保护。u正向故障：零序电压滞后电流u反向故障：零序电压超前电流为系统零序阻抗角，通常80-85°2.3.2零序电流和电压的获取（一）零序电压的获取数字式继电器采集三相电压，按零序电压定义得到特点：u无需专用的零序电压通道u一般不存在极性错误问题u要考虑不平衡输出对保护的影响2.3.2零序电流和电压的获取（一）零序电压获取方法模拟式方法零序电压互感器的不平衡输出及三次谐波问题2.3.2零序电流和电压的获取（二）零序电流的获取数字式继电器采集三相电流，按零序电流定义得到特点：u无需专用的零序电流通道u一般不存在极性错误问题u要考虑不平衡输出对保护的影响2.3.2零序电流和电压的获取（二）零序电流获取方法模拟式方法之一零序电流滤过器:存在不平衡输出及三次谐波问题2.3.2零序电流和电压的获取（二）零序电流获取方法模拟式方法之一零序电流互感器，不受不平衡电流影响两种方法的选择取决于信噪比，及现场互感器配置情况2.3.2零序电流和电压的获取（三）零序电流电压接线应注意的问题u接线极性问题，对方向元件影响很大u不平衡输出问题，在整定中予以考虑2.3.3零序电流保护的整定零序电流保护同电流保护类似，不能严格区分区内末端和下级线路出口故障，从选择性和速动性的要求出发，其整定配合也采用阶段是配合方法，一般也按三段设置。2.3.3零序电流保护的整定（一）零序I段的整定其作用相当于电流速断，保护范围不应超出本线路。针对可能出现零序电流的各种情况，整定原则通常考虑以下两种情况：u躲开下级线路出口接地故障时最大零序电流。（实际整定时不仅要考虑运行方式的变化，还要考虑故障类型的变化）u躲开短路器三相触头不同期合闸时出现的最大零序电流2.3.3零序电流保护的整定（一）零序I段的整定作用相当于电流速断，保护范围不应超出本线路。一般整定值应选择两者中较大的一个。如果保护动作时间大于短路器不同期合闸时间，或零序I段经小延时（0.1s）动作,则可以不考虑条件2。2.3.3零序电流保护的整定（一）零序I段的整定非全相运行问题：对于高压线路通常采用分相操作的断路器，单相接地故障时，跳开单相，此时系统会出现短时的非全相运行情况。非全相运行相当于纵向断线故障，对保护而言属不正常运行状态，所以此时零序I段按能躲开非全相运行又发生接地故障时（单相接地）出现的最大零序电流整定但按此条件整定，定值过高，灵敏度往往不足2.3.3零序电流保护的整定（一）零序I段的整定解决方案：设置灵敏I段和不灵敏I段两段保护，其配合关系如下：灵敏I段（低定值I段）：按条件1或条件2整定，全相运行时投入。非全相运行时退出或闭锁。不灵敏I段（高定值I段）：按条件3整定，全程投入。主要用于非全相运行时接地故障的保护。灵敏度校验：不小于30%2.3.3零序电流保护的整定（二）零序II段的整定零序II段的作用相当于限时电流速断整定原则u启动电流与下一级线路零序I段保护范围末端配合，并高出一个动作时限的级差u整定应考虑分支线路的影响，选取最小的零序分支系数整定。2.3.3零序电流保护的整定（二）零序II段的整定零序网络的分支，取决于接地变压器的运行方式2.3.3零序电流保护的整定（二）零序II段的整定最小的零序分支系数的确定。对于零序网络，分支线路情况取决于接地变压器的运行情况。一般而言，变压器按n-1方式考虑；线路按n-2方式考虑灵敏度校验：按本线路末端接地短路最小零序电流来校验。要求2.3.3零序电流保护的整定（三）零序III段的整定零序III段作用相当于过电流保护，在一般情况下作为后备保护，但在中性点直接接地系统的终端线路（零序网在其后开路）可以作为主保护。整定原则原则一：躲开下级线路出口处相间短路的最大零序不平衡电流2.3.3零序电流保护的整定（三）零序III段的整定整定原则原则二：考虑各保护间灵敏度的配合，按逐级配合的原则考虑。即本本级线路的零序III段不能超出相邻线路零序III段的保护范围。当考虑分支时，按下式整定：2.3.3零序电流保护的整定（三）零序III段的整定灵敏度校验：通常作为远后备校验。即按下级线路末端发生接地短路时，本线路的最小零序电流（考虑分支系数为最大的情况）要求：近后备Ksen1.5远后备Ksen1.22.3.3零序电流保护的整定（三）零序III段的整定动作时限的确定：逐级配合原则，但配合点起始于零序支路末端，即零序网开路处。