三段式零序电流保护Word下载.docx

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总体上问题不是很大，只是在相应零序电流的保护范围的确定上出现了一点问题。

实践过程中难免会出现些许问题，但在不断的探讨和摸索中都能一一解决。

这一过程为今后的学习，生活以及工作打下了一定的基础。

指导教师意见：

指导教师签字：

20年月日

备注：

2.3系统等效电路图……………………………………………………………………..........7

3三段式零序电流保护整定计算............................................................................................8

3.1三段式零序电流保护中的原则...........................................................................................9

3.2M侧保护1零序电流保护Ⅰ段整定.................................................................................10

3.3N侧保护1零序电流保护Ⅰ段整定..................................................................................11

4零序电流保护评价..............................................................................................................12

4.1原理与内容………………………………………………….…………………………….13

4.2零序电流保护的优缺点…………………………………………………………………..13

5总结........................................................................................................................................14

参考文献..........................................................................................................................................15

1设计题目

如图1所示为双电源网络中，已知线路的阻抗

，

，两侧系统等值电源的参数：

相电动势：

各电源阻抗：

。

设计要求：

决定线路MN两侧零序电流速断保护Ⅰ段的整定值及保护范围。

图1双电源网络

2.1设计规定

根据电力工程设计手册上的相关规定，电力系统的继电保护装置必须满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。

对于110kV及以上电压等级有效接地电力网络线路，应按照规定装设反应接地短路和相间短路的保护装置。

（1）对于接地短路：

装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护；

零序电流保护不能满足要求时，可装设接地距离保护，并应色一段或两段零序电流保护作为后备保护。

（2）对于相间短路：

单侧电源单回线路，应装设三相多段式电流或电压保护，如不能满足要求，则应设距离保护；

双侧电源线路宜装设阶段式距离保护。

2.2本线路保护设计

在电力系统中，当发生接地故障时，通过变压器接地丶构成短路通路，故障相流过很大的短路电流。

110kV及以上电网，为中性点直接接地系统；

3～35kV及以上电网，为中性点不接地或不直接接地（小接地电流系统）。

中性点直接接地电网，正常运行及发生相间短路时，均没有零序电压和电流；

发生接地短路时将出现很大的零序电压和零序电流。

出现零序电压和零序电流是接地故障有别于正常运行和相间短路故障的基本特征。

电力工程手册相关规定表明110kV及以上电网，在中性点直接接地系统中，单相短路接地故障几率占总故障率的70%～90%，所以如何正确设置接地故障的保护是该系统的中心问题之一。

零序电流保护指利用接地时产生的零序电流使保护动作的装置，叫零序电流保护。

零序电流保护中，中性点直接接地系统发生接地短路，将产生很大的零序电流，根据零序电流分量构成保护，可以作为一种主要的接地短路保护。

零序过流保护不反应三相和两相短路，在正常运行和系统发生振荡时也没有零序分量产生，所以它有较好的灵敏度。

但零序过流保护受电力系统运行方式变换影响较大，灵敏度因此降低，特别是短距离线路上以及复杂的环网中，由于速动段的保护范围太小，甚至没有保护范围，致使零序电流保护各段的性能严重恶化，使保护动作时间很长，灵敏度很低。

在电缆线路上都采用专门的零序电流互感器，可以用来实现短路接地保护。

该系统网络是两端电源中性点直接接地110kV系统，因此发生单相短路接地故障时，系统中会出现零序分量，而正常运行时无零序分量，故可利用零序分量构成接地短路的保护。

2.3系统等效电路图

经过计算，该系统的正序、负序、零序的等效电路图分别如图2、3、4所示。

其中各阻抗的计算结果如下：

正序等值电路：

图2正序等值电路图

负序等值电路：

图3负序等值电路图

零序等值电路：

图4零序等值电路图

3三段式零序电流保护整定计算

3.1三段式零序电流保护中的原则

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，可保护线路的全长，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。

零序电流速断（零序Ⅰ段）保护零序电流与线路的阻抗有关，可以作出3

随线路长度L变化的关系曲线，然后进行整定，起原则类似于相间短路的三段式电流保护。

零序电流速断保护的动作电流的整定三个原则：

（1）为保护选择性，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可能出现的最大零序电流3

即

---可靠系数，取1.2～1.3.

---线路末端的最大零序电流

求

故障点：

本线路末端

故障类型：

（假设

）

整定值按最大运行方式下考虑，即系统零序等值阻抗最小。

单相接地短路最大零序电流：

单相接地短路M侧保护1零序电流保护Ⅰ段整定值：

图5单相短路接地复合序网图

两相接地短路最大零序电流：

两相接地短路M侧保护1零序电流保护Ⅰ段整定值：

图6两相短路接地复合序网图

两者中取较大者：

（2）应大于断路器三相不同期合闸（非全相运行）时出现的最大零序电流3

：

---可靠系数，取1.1～1.2。

两相先合，一相断线：

一相先合，两相断线：

原则所得定值一般较大，保护范围缩小，灵敏度降低，此时可考虑使Ⅰ段带小的延时（0.1S）躲开不同时合闸时间。

（3）当系统采用单相自动重合闸，单相短路故障被切除后，系统处于非全相运行状态，并伴有系统振荡，将出现很大的零序电流保护可能误动作。

若按（3）整定，这动过电流过大，使保护范围缩小，不能发挥零序Ⅰ段的作用。

应分别设灵敏Ⅰ段和不灵敏Ⅰ段套保护。

3.2M侧保护1零序电流保护Ⅰ段整定

根据上述零序电流保护原则

（1）对M侧保护1零序电流保护Ⅰ段进行整定。

本线路末端N处：

=

保护范围校验：

校验最小保护范围时，取值与上述计算真好相反；

即整定时，若按单相计算，那么，校验时就要采用两相接地考虑。

反之亦然。

因此，该保护利用两相接地短路整定值进行保护范围的校验：

（满足保护范围要求）

保护延时的整定：

Ⅰ段带小的延时（0.1S）躲开不同时合闸时间，避免保护误动。

3.3N侧保护1零序电流保护Ⅰ段整定

根据上述零序电流保护原则

（1）对M侧保护1零序电流保护Ⅰ段进行整定。

本线路末端M处：

4零序电流保护评价

4.1原理与内容：

三相电流平衡时，没有零序电流，不平衡时产生零序电流，零序保护就是用零序互感器采集零序电流，当零序电流超过一定值（综合保护中设定），综和保护接触器吸合，断开电路。

零序电流互感器内穿过三根相线矢量。

正常情况下，三根线的向量和为零，零序电流互感器无零序电流。

当人体触电或者其他漏电情况下：

三根线的向量和不为零，零序电流互感器有零序电流，一旦达到设定值，则保护动作跳闸。

零序一段：

①躲过下一段线路出口处单相或者两相接地短路时候出现的最大零序电流。

②躲开断路器三相触头不同期合闸时候所出现的最大零序电流。

两者比较取最大

零序保护零序二段：

与下一段线路的一段配合，即是躲过下段线路的第一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。

零序二段的灵敏系数要大于1.5，不满足的话要与下一段线路的二段配合，时限再抬高一个等级。

零序保护零序三段：

①与下一段线路的三段配合；

②躲开下一段线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流。

两者比较取最大。

零序三段的灵敏系数要大于2（近后备）；

灵敏系数要大于1.5（远后备）

接地距离保护与零序电流保护配合才能构成完整的接地保护。

接地距离保护的最大优点是瞬时段的保护范围固定,不受系统运行方式变化影响。

接地距离三段保护难以反映高阻抗接地故障。

零序电流保护则以保护高电阻故障为主要任务。

4.2零序电流保护的优缺点

零序电流保护的优点：

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，作为辅助保护或后备保护获得了广泛的应用。

具有以下特点：

（1）敏性高

由于线路的零序阻抗较正序阻抗大，所以线路始端和末端接地短路时，零序电流变化显着，曲线较陡，因此零序电流Ⅰ段和零序电流Ⅱ段保护范围较长。

零序过电流保护按躲过最大不平衡电流来整定，继电器的动作电流一般为2A～3A。

而相间短路的过电流保护要按最大负荷电流来整定，动作电流值通常5A～7A。

所以，零序过电流保护灵敏性高。

零序电流保护受系统运行方式变化的影响要小，保护范围较稳定。

因为系统运行方式变化时，零序网络不变或变化不大，所以零序电流的分布基本不变。

（2）速动性好

零序过电流保护的动作时限比相间短路过电流保护的动作时限要短。

尤其是对于两侧电源的线路，当线路内部靠近任一侧发生接地短路时，本侧零序电流保护一段动作跳闸后，对侧零序电流将增大，可使对侧零序电流保护也相继动作跳闸，因而使总的故障切除时间更加缩短。

（3）不受过负荷