电力系统继电保护-零序保护

第 2.3 节 中 性 点 直 接 接 地 系 统 中 接 地 短路 的 零 序 电 流 及 方 向 保 护 主 要 针 对 中 性 点 直 接 接 地 系 统 （ 大 电 流 接地 系 统 ） 。特 征 和 差 异 ：1） 电 力 系 统 正 常 运 行 时 ， 三 相 对 称 ， 没 有 负 序 和 零 序 分 量 。2） 不 对 称 故 障 时 ， 会 产 生 负 序 或 零 序 分 量 。其 中 ， 零 序 分 量 （ 特 征 ） 总 是 伴 随 着 不 对 称 接 地 故 障 的 发 生 而 产 生 ， 据 此 ， 可 构 成 反 映 不 对 称 接 地 故 障 的 零 序 电 流 保 护 。 2.3.1 零 序 分 量 的 分 布 分 解 出 零 序 分 量 之 后 ,零 序 电 压 的 分 布 如 下 ：0MZ NZ0 零 序 分 量 的 特 点 ： 1） 短 路 点 的 零 序 电 压 最 高 ， 接 地 点 为 0。 2） 零 序 电 流 由 短 路 点 经 过 所 有 的 变 压 器 接 地 点 形 成 回 路 。 3） 对 于 发 生 故 障 的 线 路 ， 零 序 功 率 的 方 向 实 际上 都 是 由 线 路 流 向 母 线 ， 与 正 序 功 率 的 方 向 相 反 。 2.3.2 零 序 分 量 的 获 取 CBA FFFF 03依 据 ：AUaU 03U 0U,计 算 或 连 接aUbUcU 03U 2.3.2 零 序 分 量 的 获 取 CBA FFFF 03依 据 ：AUaU 03U 0U,计 算 或 连 接03UaU bU cU（ 开 口 三 角 ） 2.3.2 零 序 分 量 的 获 取 CBA FFFF 03依 据 ：AUaU 03U 0U,计 算 或 连 接aUbUcU 03U 零 序 电 流 分 量 的 获 取 方 法 ：03I 03I 零 序 电 流 过 滤 器 的 不 平 衡 输 出 aI AATA aTAa IIn InI 11 AI AI LZ2Z1Z Z单 相 二 次 、 一 次 I关 系 ： CBA TACBATA cba IIInIIIn IIII 1103三 相 二 次 、 一 次 I关 系 ： 零 序 电 流 滤 过 器 的 不 平 衡 输 出 aI AATA aTAa IIn InI 11 AI AI LZ2Z1Z Z单 相 二 次 、 一 次 I关 系 ： CBATACBATA cba IIInIIIn IIII 1103三 相 二 次 、 一 次 I关 系 ： unbI 一 、 零 序 电 流 段 保 护 1） 躲 开 本 线 路 末 端 单 相 或 两 相 接 地 短 路 可 能 出 现的 最 大 零 序 电 流 。 2） 躲 开 断 路 器 三 相 不 同 时 合 闸 时 出 现 的 最 大 零 序电 流 。 3） 躲 开 非 全 相 运 行 又 发 生 系 统 震 荡 时 ， 所 出 现 的最 大 零 序 电 流 。2.3.3 零 序 电 流 保 护 的 整 定 原 则 、 方 法 与 单 电 源 的 电 流 保 护 相 类 似 。0.unb3I 按 照 “ 躲 开 本 线 路 末 端 的 最 大 零 序 电 流 ” 考 虑 ，可 以 得 到 零 序 电 流 段 保 护 的 整 定 方 法 ：max.IrelIset0. IKI 03 流 。线 路 末 端 的 最 大 零 序 电 ；可 靠 系 数 ， 取其 中 ， max. IrelI 1.31.2K03注 ： 经 过 分 解 或 合 成 后 ， 零 序 分 量 通 常 以 3倍 的 形 式 出 现 。 其 中 ， 躲 开 本 线 路 末 端 的 最 大 零 序 电 流 应 当考 虑 ： 单 相 和 两 相 接 地 。 0K0 1 2 0KUI Z Z Z （ 1） 单 相 接 地 的 零 序 电 流 K0I0Z 2Z 1Z 21 ZZ：工 程 中 ， 取 0K0 1 02 KUI Z Z 其 中 ， 躲 开 线 路 末 端 的 最 大 零 序 电 流 应 当考 虑 ： 单 相 和 两 相 接 地 。 0 K0 1 2 0KUI Z Z Z （ 1） 单 相 接 地 的 零 序 电 流 K0I 0Z 2Z 1Z 21 ZZ：工 程 中 ， 取 0K0 1 02 KUI Z Z 1 K 0KI I 将 代 入 表 达 式 ， 整 理得 ： （ 2） 两 相 接 地 的 零 序 电 流 K0I 0Z 2Z 1Z2K0 12 0 KZI IZ Z 0K1 1 2 0/KUI Z Z Z K1I 0K0 1 02KUI Z Z 如 何 求 取 单 相 、 两 相 接 地 的 最 大 零 序 电 流 ？已 知 ： 0(1,1)0 1 02KK UI Z Z 0(1)0 1 02 KK UI Z Z 0(1) 1 0 10(1 1) 00 1 0 11 222 2KK ZZ Z ZI ZI Z Z Z ， 3 23 1ZZ10其 中 ， 12 121 如 何 求 取 单 相 、 两 相 接 地 的 最 大 零 序 电 流 ？已 知 ： 0(1,1)0 1 02KK UI Z Z 0(1)0 1 02 KK UI Z Z 0 (1) 1 0 10(1 1) 00 1 0 11 222 2KK ZZ Z ZI ZI Z Z Z ， 12 121 3 23 31 求 单 相 、 两 相 接 地 的 最 大 零 序 电 流 ： 0(1)0.max 0 1 02 KK K UI I Z Z 0(1,1)0 1 02KK UI Z Z 0(1)0 1 02 KK UI Z Z 11ZZ10 0 因 此 ， 最 大 零 序 电 流 为 ： 时 ，）（ 01 ZZa (1)0(1 1)0 1 13KKII ， 求 单 相 、 两 相 接 地 的 最 大 零 序 电 流 ： 时 ，）（ 01 ZZb 0(1,1)0 1 02KK UI Z Z 0(1)0 1 02 KK UI Z Z (1)0(1 1)0 1 13KKII ， 11Z Z10 0 因 此 ， 最 大 零 序 电 流 为 ： 0(1,1)0.max 0 1 02KK K UI I Z Z 注 意 ： 上 式 求 出 的 是 短 路 点 的 零 序 电 流 ， 应 当 换 算 为 保 护 安 装 处 的 零 序 电 流 。 0KIMZ0 NZ0保 护 安 装 处 的 零 序 电 流 为 ：0MI MI000 00 0NM KM NZI IZ Z 0 0M KC I 0 0 0 0NM M NZC MZ Z 其 中 ， 侧 零 序 电 流 分 配 系 数 。 注 意 ： 上 式 求 出 的 是 短 路 点 的 零 序 电 流 ， 应 当 换 算 为 保 护 安 装 处 的 零 序 电 流 。 0KIMZ0 NZ0保 护 安 装 处 的 零 序 电 流 为 ：0MI 0MI00 00 0NM KM NZI IZ Z 0 0M KC I 0 0 0N N KI C I 另 一 侧 有 ： 00 0 0MN M NZC Z Z （ 其 中 ， ） 0 0 1M NC C 显 然 ， 存 在 关 系 ： 0NI 0. .1 0.max 0.max 0.max3 3I set rel rel M KI K I K C I 0 0 0 00.max 1 0 1 012 max ,2 2N M K KKZ Z U UI Z Z Z Z 整 定 时 ， 取 ：） 为 最 大 ， 为 最 小 ；） K 校 验 最 小 保 护 范 围 时 ， 取 零 序 电 流 为 最 小 值进 行 计 算 。 0 00.max 1 0 1 0max ,2 2K KK U UI Z Z Z Z 由 于 所 以 ， 正 序 阻 抗 （ 对 应 系 统 运 行 方 式 ） 的影 响 是 间 接 的 。 另 外 ， 说 明 一 点 ： 为 了 让 零 序 电 流 的 保 护 范 围 比 较 稳 定 ， 通 常 要 求 ：每 个 变 电 站 的 接 地 阻 抗 尽 可 能 变 化 小 。0Z 0 00.max 1 0 1 0max ,2 2K KK U UI Z Z Z Z 目 的 是 ： 让 变 化 最 小 电 流 变 化 最 小 。 当 然 ， 接 地 阻 抗 不 变 为 最 好 。 二 、 零 序 电 流 段 保 护 与 下 一 级 线 路 的 零 序 段 电 流 定 值 进 行 配 合（ 电 流 、 时 间 两 方 面 的 配 合 ） 。 注 意 ： 电 流 的 另 一 种 分 流 关 系 (分 支 系 数 )！ （ 下 面 介 绍 ） 如 果 零 序 电 流 段 的 灵 敏 度 不 够 ， 则 与 下 一 级线 路 的 零 序 段 电 流 定 值 进 行 配 合 。 0MI0mI 00 00 0Pm MM PZI IZ Z MZ0 PZ0 001 Mb IK 0 0 00 0 0M M Pb m PI Z ZK I Z 反 映 了 ： 分 流 关 系 得 到 零 序 段 电 流 定 值 计 算 公 式 ：IIrel.1 .20KII Iset setbI IK 为 了 保 证 保 护 1的 第 段 不 误 动 ,从 公 式 和电 流 保 护 的 概 念 可 以 得 出 ： 整 定 值 必 须 取 最 大 对 应 的 分 支 系 数 取最 小 (分 流 最 大 )， 保 证 不 误 动 。0 001m MbI IK由 min. 5110 .IIK II .set.IIsen 末 端 最 小 校 验 零 序 段 时 ， 考 虑 线 路 末 端 短 路 的 最 小 零 序电 流 ， 故 没 有 分 支 系 数 的 影 响 ， 但 存 在 分 配 系 数 的影 响 。 灵 敏 度 要 求 ： 0mI 分 配 系 数 与 分 支 系 数 的 关 系 ：0mI 0MI 0NI 0KI M侧 电 流 分 配 系 数 ： 0 0 0M M KI C I 保 护 处 电 流 分 支 系 数 ： 0 0 0m m MI C I 00.1 Mb m IK 躲 过 下 一 级 线 路 出 口 相 间 短 路 所 产 生 的 最 大 不平 衡 电 流 。三 、 零 序 电 流 段 保 护 .maxIII IIIset rel unbI K I 2.3.6 方 向 性 零 序 电 流 保 护 通 常 为 多 接 地 点 类 似 于 “ 多 电 源 ” 点 。因 此 ， 需 要 方 向 判 别 元 件 。 2.3.7 对 零 序 电 流 保 护 的 评 价 1） 灵 敏 度 高 几 乎 不 受 负 荷 电 流 影 响 。 2） 受 运 行 方 式 影 响 较 小 间 接 影 响 。 3） 三 相 对 称 时 ， 几 乎 没 有 影 响 。 如 振 荡 、 过 负 荷 等 。 4） 出 口 短 路 无 “ 死 区 ” 零 序 电 压 最 大 。 5） 耐 高 阻 接 地 的 能 力 强 。 6） 一 般 情 况 下 ， 第 III段 的 延 时 短 。 各 处 零 序 段 保 护 均 正 确 动 作 的 延 时 示 意 图相 间 过 流零 序 过 流 零 序 电 流 保 护 的 不 足 ： 1） 对 于 运 行 方 式 变 化 很 大 或 接 地 点 变 化 很 大 的 电 网 ， 难 以 满 足 系 统 运 行 的 要 求 。 2） 单 相 重 合 闸 过 程 中 ， 系 统 又 发 生 振 荡 ， 可 能 出 现 较 大 零 序 电 流 的 情 况 有 影 响 。 3） 采 用 自 耦 合 变 压 器 联 系 两 个 不 同 电 压 等 级 的 电 网 时 ， 任 一 侧 发 生 接 地 短 路 都 将 在 另 一 侧 产 生 零 序 电 流 整 定 计 算 复 杂 化 。