1、 工程背景工程背景u為了降低絕緣成本，限制過(guò)電壓，為了降低絕緣成本，限制過(guò)電壓，我國(guó)我國(guó)110kV以上電壓以上電壓等級(jí)電網(wǎng)普遍采用中性點(diǎn)直接接地方式。等級(jí)電網(wǎng)普遍采用中性點(diǎn)直接接地方式。u單相接地故障是最常見(jiàn)的故障類型，約占單相接地故障是最常見(jiàn)的故障類型，約占85%以上。以上。u在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，電流保護(hù)也能電流保護(hù)也能起到保護(hù)作用，但其靈敏度往往不足。起到保護(hù)作用，但其靈敏度往往不足。u因此需尋找更為合適的保護(hù)方式。因此需尋找更為合適的保護(hù)方式。 （一）單相接地故障特征（保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)）（一）單相接地故障特征（保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)）出現(xiàn)較大出現(xiàn)

2、較大零序分量零序分量 系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)中僅存在正序分量電流電壓和系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)中僅存在正序分量電流電壓和較小的負(fù)序分量（由于負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)不平衡引起）較小的負(fù)序分量（由于負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)不平衡引起） 顯然利用零序分量構(gòu)成接地故障保護(hù)具有更高的靈敏顯然利用零序分量構(gòu)成接地故障保護(hù)具有更高的靈敏度度 （一）故障特征（保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)）（一）故障特征（保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)）零序分量特點(diǎn)：零序分量特點(diǎn)：電網(wǎng)中所有電源均為正序，因而電網(wǎng)中所有電源均為正序，因而零序網(wǎng)為無(wú)源網(wǎng)絡(luò)零序網(wǎng)為無(wú)源網(wǎng)絡(luò) （一）故障特征（保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)）零序電壓分布特點(diǎn)：u 零序電壓是故障點(diǎn)疊加電壓產(chǎn)生的，零序分量的分布取決于故障點(diǎn)位置和變

3、壓器接地中性點(diǎn)位置。u 故障點(diǎn)零序電壓最高，零序電壓從故障點(diǎn)的最大值沿零序網(wǎng)逐步降低，至中性點(diǎn)降為零。 （一）故障特征（保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)）（一）故障特征（保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)） 零序電流分布特點(diǎn)：零序電流分布特點(diǎn)：u 零序電流分布取決于零序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和故障點(diǎn)位置。零序電流分布取決于零序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和故障點(diǎn)位置。u 零序網(wǎng)結(jié)構(gòu)取決于接地變壓器位置和接線組別。零序網(wǎng)結(jié)構(gòu)取決于接地變壓器位置和接線組別。 （一）故障特征（保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)）（一）故障特征（保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)）零序功率和方向特點(diǎn)零序功率和方向特點(diǎn)電流電壓參考方向的選取同電流保護(hù)。電流電壓參考方向的選取同電流保護(hù)。u 正向故障：零序電壓滯后電流正向故障：零序

4、電壓滯后電流u 反向故障：零序電壓超前電流反向故障：零序電壓超前電流為系統(tǒng)零序阻抗角，通常為系統(tǒng)零序阻抗角，通常80-850180k0k 0k （一）零序電壓的獲?。ㄒ唬┝阈螂妷旱墨@取數(shù)字式繼電器采集三相電壓，按零序電壓定義得到數(shù)字式繼電器采集三相電壓，按零序電壓定義得到 )()()()(30kukukukucba特點(diǎn)：特點(diǎn)：u無(wú)需專用的零序電壓通道無(wú)需專用的零序電壓通道u一般不存在極性錯(cuò)誤問(wèn)題一般不存在極性錯(cuò)誤問(wèn)題u要考慮不平衡輸出對(duì)保護(hù)的影響要考慮不平衡輸出對(duì)保護(hù)的影響 （一）零序電壓獲取方法（一）零序電壓獲取方法模擬式方法模擬式方法零序電壓互感器的不平衡輸出及三次諧波問(wèn)題零序電壓互感器的

5、不平衡輸出及三次諧波問(wèn)題 （c c）接于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的電壓互感器( (d d) )）保護(hù)裝置內(nèi)部合成零序電壓圖239 取得零序電壓的接線圖（a a）用三個(gè)單相式電壓互感器n nm m( (b b) )用三相五柱式互感器m mn nm mn n03UB BC CA AaUbUcUA AB BC Ca b c加法器aUbUcU （二）零序電流的獲?。ǘ┝阈螂娏鞯墨@取數(shù)字式繼電器采集三相電流，按零序電流定義得到數(shù)字式繼電器采集三相電流，按零序電流定義得到 )()()()(30kikikikicba特點(diǎn)：特點(diǎn)：u無(wú)需專用的零序電流通道無(wú)需專用的零序電流通道u一般不存在極性錯(cuò)誤問(wèn)題一般不存在極性錯(cuò)誤問(wèn)

6、題u要考慮不平衡輸出對(duì)保護(hù)的影響要考慮不平衡輸出對(duì)保護(hù)的影響 （二）零序電流獲取方法（二）零序電流獲取方法模擬式方法之一模擬式方法之一零序電流濾過(guò)器零序電流濾過(guò)器: 存在不平衡輸出及三次諧波問(wèn)題存在不平衡輸出及三次諧波問(wèn)題 圖240 零序電流過(guò)濾器圖241 電流互感器的等效電路(a)(b)等效電路TA.0I原理接線aIbIcICIBIAI.rI.AI.BI.CI1I2I.I （二）零序電流獲取方法（二）零序電流獲取方法模擬式方法之一模擬式方法之一零序電流互感器，不受不平衡電流影響零序電流互感器，不受不平衡電流影響 A A B B C C電電纜纜圖242 零序電流互感器接線示意圖TAN03I兩種

7、方法的選擇取決于兩種方法的選擇取決于信噪比信噪比，及現(xiàn)場(chǎng)互感器，及現(xiàn)場(chǎng)互感器配置情況配置情況 （三）零序電流電壓接線應(yīng)注意的問(wèn)題（三）零序電流電壓接線應(yīng)注意的問(wèn)題u 接線極性問(wèn)題，對(duì)方向元件影響很大接線極性問(wèn)題，對(duì)方向元件影響很大u 不平衡輸出問(wèn)題，在整定中予以考慮不平衡輸出問(wèn)題，在整定中予以考慮 零序電流保護(hù)同電流保護(hù)類似，不能嚴(yán)格區(qū)分區(qū)內(nèi)零序電流保護(hù)同電流保護(hù)類似，不能嚴(yán)格區(qū)分區(qū)內(nèi)末端和下級(jí)線路出口故障，從選擇性和速動(dòng)性的要求出發(fā)，末端和下級(jí)線路出口故障，從選擇性和速動(dòng)性的要求出發(fā)，其整定配合也采用階段是配合方法，一般也按三段設(shè)置。其整定配合也采用階段是配合方法，一般也按三段設(shè)置。 （一）

8、零序（一）零序I段的整定段的整定其作用相當(dāng)于電流速斷，保護(hù)范圍不應(yīng)超出本線路。其作用相當(dāng)于電流速斷，保護(hù)范圍不應(yīng)超出本線路。針對(duì)可能出現(xiàn)零序電流的各種情況，整定原則通常針對(duì)可能出現(xiàn)零序電流的各種情況，整定原則通?？紤]以下兩種情況：考慮以下兩種情況：u 躲開下級(jí)線路出口接地故障時(shí)最大零序電流。躲開下級(jí)線路出口接地故障時(shí)最大零序電流。（實(shí)（實(shí)際整定時(shí)不僅要考慮運(yùn)行方式的變化，還要考慮故障際整定時(shí)不僅要考慮運(yùn)行方式的變化，還要考慮故障類型的變化）類型的變化）u 躲開短路器三相觸頭不同期合閘時(shí)出現(xiàn)的最大零序躲開短路器三相觸頭不同期合閘時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流電流 0.max3IIsetrelIKI03se

9、trelunbIKI （一）零序（一）零序I段的整定段的整定作用相當(dāng)于電流速斷，保護(hù)范圍不應(yīng)超出本線路。作用相當(dāng)于電流速斷，保護(hù)范圍不應(yīng)超出本線路。一般一般整定值應(yīng)選擇兩者中較大的一個(gè)。整定值應(yīng)選擇兩者中較大的一個(gè)。如果保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大于短路器不同期合閘時(shí)間，或零序如果保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大于短路器不同期合閘時(shí)間，或零序I段段經(jīng)小延時(shí)（經(jīng)小延時(shí)（0.1s）動(dòng)作）動(dòng)作,則可以不考慮條件則可以不考慮條件2。 1.2 1.3IrelK （一）零序（一）零序I段的整定段的整定 非全相運(yùn)行問(wèn)題：對(duì)于高壓線路通常采用分相操作的斷非全相運(yùn)行問(wèn)題：對(duì)于高壓線路通常采用分相操作的斷路器，單相接地故障時(shí)，跳開單相，此時(shí)系統(tǒng)

10、會(huì)出現(xiàn)短時(shí)路器，單相接地故障時(shí)，跳開單相，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)短時(shí)的非全相運(yùn)行情況。的非全相運(yùn)行情況。 非全相運(yùn)行相當(dāng)于縱向斷線故障，對(duì)保護(hù)而言屬不正常非全相運(yùn)行相當(dāng)于縱向斷線故障，對(duì)保護(hù)而言屬不正常運(yùn)行狀態(tài)，所以此時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，所以此時(shí)零序零序I段段按能躲開非全相運(yùn)行又發(fā)生接按能躲開非全相運(yùn)行又發(fā)生接地故障時(shí)（單相接地）出現(xiàn)的最大零序電流地故障時(shí)（單相接地）出現(xiàn)的最大零序電流 整定整定 但按此條件整定，定值過(guò)高，靈敏度往往不足但按此條件整定，定值過(guò)高，靈敏度往往不足 （一）零序（一）零序I段的整定段的整定解決方案：設(shè)置解決方案：設(shè)置靈敏靈敏I段和段和不靈敏不靈敏I段兩段保護(hù)，其配段兩段保護(hù)，其配合關(guān)

11、系如下：合關(guān)系如下： 靈敏靈敏I段（低定值段（低定值I段）：按條件段）：按條件1或條件或條件2整定，全相整定，全相運(yùn)行時(shí)投入。運(yùn)行時(shí)投入。非全相運(yùn)行時(shí)退出或閉鎖。非全相運(yùn)行時(shí)退出或閉鎖。不靈敏不靈敏I段（高定值段（高定值I段）段） ：按條件：按條件3整定，全程投入。整定，全程投入。主要用于非全相運(yùn)行時(shí)接地故障的保護(hù)。主要用于非全相運(yùn)行時(shí)接地故障的保護(hù)。靈敏度校驗(yàn)：不小于靈敏度校驗(yàn)：不小于30% （二）零序II段的整定零序II段的作用相當(dāng)于限時(shí)電流速斷整定原則u 啟動(dòng)電流與下一級(jí)線路零序I段保護(hù)范圍末端配合，并高出一個(gè)動(dòng)作時(shí)限的級(jí)差u 整定應(yīng)考慮分支線路的影響，選取最小的零序分支系數(shù)整定。 t2

12、10.relsetsetbKIIK （二）零序（二）零序II段的整定段的整定零序網(wǎng)絡(luò)的分支，取決于接地變壓器的運(yùn)行方式零序網(wǎng)絡(luò)的分支，取決于接地變壓器的運(yùn)行方式 （二）零序（二）零序II段的整定段的整定最小的零序分支系數(shù)的確定。最小的零序分支系數(shù)的確定。對(duì)于零序網(wǎng)絡(luò)，分支線路情況取決于接地變壓器的對(duì)于零序網(wǎng)絡(luò)，分支線路情況取決于接地變壓器的運(yùn)行情況。一般而言，變壓器按運(yùn)行情況。一般而言，變壓器按n-1方式考慮；線路按方式考慮；線路按n-2方式考慮方式考慮靈敏度校驗(yàn)：靈敏度校驗(yàn)：按本線路末端接地短路最小零序電流來(lái)校驗(yàn)。按本線路末端接地短路最小零序電流來(lái)校驗(yàn)。 要求要求 1.5IIsenK （三）

13、零序（三）零序III段的整定段的整定零序零序III段段作用相當(dāng)于過(guò)電流保護(hù)，在一般情況下作作用相當(dāng)于過(guò)電流保護(hù)，在一般情況下作為后備保護(hù)，但在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的終端線路（零序?yàn)楹髠浔Ｗo(hù)，但在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的終端線路（零序網(wǎng)在其后開路）可以作為主保護(hù)。網(wǎng)在其后開路）可以作為主保護(hù)。 整定原則整定原則原則一：原則一：躲開下級(jí)線路出口處相間短路的躲開下級(jí)線路出口處相間短路的最大零序最大零序不平衡電流不平衡電流 0.max3IIIIIIsetrelunbIKI （三）零序（三）零序III段的整定段的整定 整定原則整定原則 原則二：原則二：考慮各保護(hù)間靈敏度的配合，考慮各保護(hù)間靈敏度的配合， 按逐級(jí)配合的按逐級(jí)配合的原則考慮。即本本級(jí)線路的零序原則考慮。即本本級(jí)線路的零序III段不能超出相鄰線路零段不能超出相鄰線路零序序III段的保護(hù)范圍。當(dāng)考慮分支時(shí)，段的保護(hù)范圍。當(dāng)考慮分支時(shí)， 按下式整定：按下式整定： .2.10. .minIIIIIIIIIrelsetsetbKIIK （三）零序（三）零序III段的整定段的整定靈敏度校驗(yàn)：靈敏度校驗(yàn)：通常作為遠(yuǎn)后備校驗(yàn)。即按下級(jí)線路通常作為遠(yuǎn)后備校驗(yàn)。即按下級(jí)線路末端發(fā)生接地短路時(shí)，本線路的最小零序電流（考慮分支末端發(fā)生接地短路時(shí)，本線路的最小零序電流（考慮分支系數(shù)為最大的情