张保会 方向性零序电流保护原理.docx

工程背景

u中性点直接接地系统一般应用在高压输电网络，通常为多电源网络或环网，因此存在故障方向判别的问题

u类似于多电源网络中的相电流保护，当网络中接地中性点不止一个时，存在零序电流方向的判别问题。

（一）接地故障零序网络中零序电流、电压相位分析参考方向

零序电流参考方向：母线指向被保护线路

零序电压参考方向：线路指向参考地为电压降落正方向

接地故障零序网络的特点

零序电源只会出现在故障点；横向故障时，零序电流实际流向均是从故障点流向参考地。

（一）接地故障零序网络中零序电流、电压相位分析

正方向故障

Thezero-sequencevoltagelagsthezero-sequence

currentby180-φk0

.

（一）接地故障零序网络中零序电流、电压相位分析

反方向故障

Thezero-sequencevoltageleadsthezero-sequence

currentbyφk0

.

U

（二）零序功率方向元件

由相量图易于得到零序功率方向元件的动作方程

.

.

0I

0

写成功率形式如下

U0I0cos(φJ—φsen)0

其中φsen=φk0—180o一般φsen=—100o

（二）零序功率方向元件

零序方向元件的特点

u近端故障无电压死区（Deadzone）

u远端故障时靠近中性点的保护零序电压较低，存在灵敏度问题，通常在零序过流作为远后备时，需校验方向元

件的灵敏度。

要求Klm1.5

（一）优点

不受负荷电流影响，零序过电流保护灵敏度高。

零序网络结构通常比正常网络要简化得多，因而其过流保护配合的级数要小于相过流保护，因而动作速度快。

受系统运行方式影响小。相电流保护受系统开机、线路检修等运行方式的影响较大。而零序网只受接地中性点变化的影响，因而受系统运行方式变化影响小。

零序方向元件无电压死区。

系统绝大多数故障是接地故障或由接地故障发展成相间故障，零序电流保护可以可靠的保护接地故障。

（二）缺点

系统运行方式变化较大时，可能无法满足灵敏度的要求，这时需采用灵敏度更高的保护方式。

非全相运行又发生振荡时，可能引起误动。

超高压电网通常采用自耦变连接两个不同电压等级的电网。此时，将使零序电流配合复杂化，增加动作时间。

（二）应用

由于零序电流保护简单、经济、可靠、灵敏，所以在

110kV以上电压等级的中性点直接接地电网中得到广泛应

用，作为接地故障的主保护和后备保护。

中性点非直接接地系统单相接地故障特点

当发生接地故障时，故障电流很小。

三相线电压保持对称，对负荷供电没有影响。

非故障相对地电压升高·倍

中性点非直接接地系统单相接地故障运行要求

规程一般允许中性点非直接接地系统带接地故障继续运行1－2小时。（为什么？系统本身不影响供电，无可靠的保护方法）因而其供电可靠性较高。这是中性点非直接接地系统的主要优点。

因此，对于中性点非直接接地系统中单相接地故障通常只要求选出故障线路，并及时发出信号；但当单相接地故障对人身和设备安全有危险时，则动作于跳闸。

因而也对此类保护装置称为接地选线装置

分析假设：

由于中性点不接地系统接地电流很小，而其零序阻抗主要为对地电容支路的容抗，因而在分析时我们作如下简化假设：忽略零序电流和负荷电流在线路上的压降

单相接地故障分析

1.A相接地时故障点k边界条件

.

UAk=0

单相接地故障分析小结

零序网络由对地电容构成回路，因而零序阻抗很大

与故障元件连接的电压等级全网络出现零序电压。且零序电压基本不随测量位置变化

非故障线路保护安装处测量的零序电流是线路本身的电容电流。零序功率为容性，方向为从母线流向线路。

故障线路保护安装处测量的零序电流是全系统非故障线路零序电流的总和

利用上述故障特点可以构成故障选线及保护判据