电流较小,必须校验方向元件在这种情况下的灵敏系数。例如 当零序保护作为相邻元件的后备保护时,即采用相邻元件末端短路时,在本保护安装处的最小零序电流、电压或功率(经电流,电压互感器转换到二次侧的数值)与功率方向继电器的最小启动电流、电压或启动功率之比来计算灵敏系数,并要求Ksen≥1.5;
对零序电流保护的评价
在中性点直接接地的高压电网中,由于零序电流保护简单、经济、可靠,作为辅助保护和后备保护获得广泛应用。
它与相间短路电流保护相比具有独特的优点:
⑴灵敏度 :相间短路的 过电流保护按照大于负荷电流整定,继电器的启动电流一般为5-7A,而零序过电流保护则按照躲开不平衡电流的原则整定,其值一般为2-3A;当发生单相接地短路时,故障相的电流与零序电流相等,故零序过电流保护的灵敏度高;零序过电流保护的动作时限也较相间保护为短,尤其是对于两侧电源的线路,当线路内不靠近任一侧发生接地短路时,本侧零序I段保护动作跳闸后,对侧零序电流增大可使对侧零序I段保护也相继动作跳闸,使总的故障切除时间更加缩短。
⑵系统运行方式变化的影响:
相间短路的电流速断保护和先世电流速断保护直接受系统运行方式变化的影响很大,而零序电流保护受系统运行方式变化的影响要小的多,此外,由于线路零序阻抗大于正序阻抗:Xo=(2-3.5)X1,故线路始端与末端短路时,零序电流变化显著,曲线较陡,因此零序I段保护的保护范围教大,也较稳定,零序II段保护的灵敏系数也易于满足要求。
⑶抗干扰性能:
当系统中发生某些不正常状态,如系统震荡、短时过负荷等时、三相是对称的,相间短路的电流保护均将受到她们的影响而可能误动作,需要采取必要的措施予以防止;而零序电流保护则不受影响。
⑷实用性:
方向性零序保护没有电压死区,较距离保护实现简单可靠,在110KV及以上的高压和超高压电网中,单相接地故障约占全部故障的70%-90%,而且其他的故
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障也往往是由单相接地故障发展起来的,零序保护就为绝大部分的故障情况提供了保护,具有显著的优越性。
·零序电流保护的不足:
⑴对于运行方式变化很大或接地点变化很大的电网,保护往往不能满足系统运行所提出的要求;
⑵随着单相重合闸的广泛应用,在重合闸动作的过程中将出现非全相运行状态,再考虑系统两侧的发电机发生摇摆,可能出现较大的零序电流,因而影响零序电流保护的正确工作,此时应从整定计算上予以考虑,或在单相重合闸动作中使之短时退出运行。
⑶当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电网(如110KV和220KV)则任一电网中的接地短路都将在另一网络中产生零序电流,将使零序保护的整定配合复杂化,并将增大零序III段保护的动作时间;
⑷不能反映相间短路故障
1.3.4中性点直接接地电网的接地保护
我国110kV及以上的电网采用中性点直接接地方式,这种电网发生接地故障时,通过短路点、大地和接地中性点构成短路回路,故障电流很大,故称为大电流接地电网。由于系统正常运行情况下没有零序电流;而大电流接地电网中发生接地短路时将出现很大的零序电流,因此利用零序电流来构成大电流接地电网的接地保护,就具有显著的优点。
一.中性点直接接地电网接地短路时零序分量的特点
图2—26(a)所示网络发生接地短路时的零序等效网络如图2—26(b)所示。零序电流的方向仍然采用母线流向线路为正;零序电压的方向取线路高于大地的电压为正,如图2—26(b)中的“?”所示。
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图2-26 接地短路时的零序等效网
(a)系统接线 (b)零序网络 (c)零序电压分布图 (d)向量图(设?d0?800) 由零序等效网络可见,零序分量具有如下特点:
(1)故障点的零序电压最高,距离故障点越远处的零序电压越低,中性点处为0。零序电压的分布如图2—26(c)所示。
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(2)网络中的零序电流是由于故障点出现零序电压而产生的。因此故障线路上的实际零序电流方向是由线路流向母线的,与保护规定的正方向相反。实际零序电流落后零序电压的相位由零序阻抗角?d0决定。按照规定的正方向画出零
??和I???超前U?的角度为:序电流和电压的向量图如图2-26(d)所示,I00d00180??d0。
(3)故障线路两端零序功率的方向实际上都是由线路流向母线的。 (4)任一保护安装处的零序电压只与流过的零序电流和被保护线路背后的阻抗有关,而与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关。以保护1所在的A??(?I??)Z,Z为变压器B的零序阻抗。 母线上的零序电压为例,U1B1.0A00B1.0(5)零序分量受系统运行方式的影响小。当电力系统运行方式变化时,如果送电线路和中性点接地的变压器数目不变,则零序阻抗和零序等效网络就是不变的;但此时系统的正序阻抗和负序阻抗要随着运行方式而变化。正、负序阻抗的变化将引起Ud1、Ud2、Ud0之间电压分配的改变,因而间接地影响零序分量的大小。
二.零序分量过滤器
在实现继电保护和自动装置的过程中,常常需要某些对称分量的电流和电压。此时通过专门的对称分量过滤器就可得到。所谓某一对称分量的过滤器,就是指在它的原边输入三相系统的电压或电流(其中可能包含正、负、零序分量),而在它的输出端只输出与某一个对称分量成正比的电流或电压。如输出为零序者,就称为零序分量过滤器。
1.零序电压过滤器
??U??U??U?。零序电压和三相电压之间满足如下关系:3U由该式可知,0ABC将电压互感器二次侧接成开口三角形,就可以得到零序电压,如图2—27(a)、(b)所示。(a)图所示为三个单相式的电压互感器,(b)图为三相五柱式电压互感器。
当发电机的中性点经电压互感器或消弧线圈接地时,如图2—27(c)所示,从它的二次绕组中也能够取得零序电压。
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在集成电路保护中,由电压形成回路取得三个相电压后,利用加法器将三个相电压相加,如图2-27(d)所示,可以得到零序电压。
在微机保护中,可以通过单片机将三相电压的采样值相加得到对应时刻的零序电压采样值;也可以从零序电压过滤器副边直接获得零序电压。
图2-27 取得零序电压的接线图
(a)用三个单相式电压互感器 (b)用三相五柱式电压互感器 (c)用接于发电机中性点的电压互感器 (d)集成电路内部合成零序电压 理论上,零序电压过滤器只有在系统中发生接地故障时才有输出。但实际上在正常运行和电网相间短路时,由于电压互感器的误差以及三相系统对地不完全平衡,过滤器可能有数值不大的电压输出,称此电压为不平衡电压(以Ubp表示)。此外,系统中存在三次谐波分量时,零序电压过滤器也会有输出,因为三相中的三次谐波电压是同相位的。对反应于零序电压而动作的保护装置,应该考虑躲开它们的影响。
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