电力系统-大电流接地系统-输电线路接地故障整定计算
110kV输电线路零序电流保护设计
摘要我国110kV及以上的电力系统均为大电流接地系统，单相接地短路将产生很大的故障相电流和零序电流。
三相式保护虽然对接地短路有保护作用。
但该保护的动作电流必须大于最大负荷电流。
因而灵敏度往往不够。
所以必须采用零序电流保护装置作为接地保护是必要的。
零序电流保护分为四段式，分别为主保护I段，II段。
后备保护III段，IV段。
在本设计当中，计算部分首先确定系统的最大最小运行方式，再通过零序电流保护的各段的整定原则计算出保护1、2、3的无时限零序电流保护的动作电流和动作时限整定值，算出各自的最小保护范围以完成灵敏度的校验。
之后计算出保护2，3的带时限零序电流保护的动作电流值，然后通过最小运行方式校验带时限电流保护的灵敏度。
最后对保护1的进行零序三段的整定计算。
图形部分画出零序电流保护的原理图以及展开图。
并介绍了方向性零序保护的原理图。
系统控制部分设计了对零序电流保护的控制。
并分析了动作过程。
关键词：零序电流；单相接地；灵敏度；原理图目录第1章绪论 (2)第2章输电线路零序电流保护整定计算 (4)2.1 零序电流Ι段整定计算 (4)2.1.1 零序电流Ι段动作电流的整定 (5)2.1.2 灵敏度校验 (10)2.1.3 动作时间的整定 (13)2.2 零序电流Ⅱ段整定计算 (13)2.3零序电流Ⅲ段整定计算 (14)第3章零序保护原理图的绘制与动作过程分析 (15)第4章 MATLAB建模仿真分析 (19)第5章课程设计总结 (22)参考文献 (23)第1章绪论1.1 零序电流保护的概况本文是针对110kV输电线路采用零序电流保护的方法进行的继电保护设计。
在正常负荷下，零序电流没有或者很小；当发生接地故障时，就一定有零序电流产生。
据统计，接地短路故障约占总故障次数的93%。
所以，采用零序电流保护装置作为接地短路保护是必要的。
零序电流保护装置简单，动作电流电流小，经济可靠，灵敏度高，正确动作率高。
因此零序电流保护在中性点直接接地的高压，超高压输变电系统中的到了广泛的应用。
大电流接地系统接地保护配置
大电流接地系统接地保护配置摘要：目前，我国110KV大电流接地系统中，110KV线路一般配置三段式相间距离保护、三段式接地距离保护、四段式零序电流保护[1]。
为什么110KV 线路配置了接地距离保护后还必须配置零序电流保护？通过对接地距离保护和零序电流保护原理进行分析比较，得出结论：接地距离保护和零序电流保护均不能单独构成完善可靠的大电流系统接地保护，只有相互配合才能构成完整的接地保护。
关键词：大电流；接地系统；零序电流；接地距离；特点比较；配合整定1 引言大电流接地系统发生的故障，绝大多数是接地短路，大电流接地系统发生接地短路，将产生很大的零序分量，由于零序分量（零序电流、电压、功率等）不受负荷影响，利用零序分量构成的保护来切除接地短路，可以提高保护动作的快速性和灵敏性。
零序保护在电力系统中有变压器差动保护（母线差动保护）、线路纵联零序方向和分相纵差保护、零序电流（压）保护、接地距离保护[2]。
本文讨论的是四段式零序电流保护与三段式接地距离保护，在大电流接地系统中相互配合整定的问题。
零序电流保护接线简单，在辐射线路上有很好的效果，能反映接地短路，不反映相间短路，因而正常运行和系统发生震荡时，不会误动[3]。
但在复杂电网上受运行方式变化的影响更大，以致灵敏度下降到对本线路没有保护范围，同时还受到重合闸方式的影响，非全相运行可能还会误动作。
接地距离保护同样能够反映接地短路，保护范围比较稳定，保护效果比零序电流保护好。
但保护安装处出口相间短路非故障相有时会误动，同时在线路高阻抗接地时可能拒动。
而零序电流保护却能反映高阻抗接地短路，因此在有接地距离保护的线路上，零序电流保护不能取消。
2. 零序电流保护和接地距离保护⑴中性点直接接地系统中发生接地短路后，将产生很大的零序电流，作为一种主要的接地短路保护。
因为它不反映三相和两相短路，在正常运行方式和系统发生振荡时也没有零序分量产生，所以有较好的灵敏度。
三相星形接线的过电流保护虽然也能保护接地短路，但其灵敏度较低，保护时限较长。
定值整定计算含故标
定值整定计算 1、主变主保护系统阻抗：(由电业局提供)1424.0*=大C X 234.0*=小C X MVA S j 100= KV U j 115= KV U j 5.27'=*大C X -----大电流接地系统阻抗标幺值 *小C X ----小电流接地系统阻抗标幺值j S -------系统容量基准值 j U -------系统电压基准值 'j U -----主变低压侧电压基准值 计算主变阻抗和额定电流：主变参数： KVA S e 20000= KV U e 110= %39.10%d =Ue I =110320000⨯=104.97Ae S ------变压器额定容量 e U -----变压器额定电压 e I -----变压器额定电流 %d U ----变压器短路电压百分比 5195.02010010039.10S S 100%U e j d *T =⨯=⨯=X *T X -----主变阻抗标幺值● 短路计算：(短路点为27.5KV 母线处，折至110KV 侧))3(*大d I -----主变低压侧母线短路电流标幺值（折算到主变高压侧） 511.15195.01424.01X X 1T**C )3(*=+=+=大大d IA U I Ijd d 59.7581153100000511.13S j )3(*)3(=⨯⨯=⨯⨯=大大327.15195.0234.01X X 1*T *C )3(*=+=+=小小d IA U I Ij d d 96.5761153100000327.1233S 23j )3(*)2(=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=小小变压器的差动保护是保护变压器内部、套管及引出线上的短路故障时的主保护，不需与其它保护配合，可无延时的切断内部短路，动作于变压器高低压两侧断路器跳闸。
在牵引供电系统中，常用的主变主要有Y/Δ-11变压器；阻抗匹配型平衡变压器及V/V 接单相变压器。
为了保证动作的选择性，差动保护动作电流应躲开外部短不同形式接线的变压要实现流入保护的现分别对这三种情1变压器两侧电流平衡关系（CT 二次侧）⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤-⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---βαI I nT nT K I I I I I I A C C B BA 110101121 K —— 变压器高、低压侧绕组匝数比， 若高压侧电压等级为110kV ，则34=K若高压侧电压等级为220kV ，则38=KAB 相差动电流α...12I KnT nT I I I B A dz--=AB 相制动电流α...1221I KnT nT I I I B A zd+-= BC 相、CA 相差动电流、制动电流计算类似。
南昌大学继电保护第五章电力系统的接地保护汇总
K rel
• 3I0,ust
式中
KΙ rel
——可靠系数，取1.1～1.2。
求取t的方法：a.两相先合，相当于一相断线的零序电流，类似于两相接地短 路有
b. 一相先合，相当于两相断线的零序电流，类似于单相接地短路有 式中Z11、Z22、Z00——系统的纵向正序、负序、零序等 值阻抗。取式中的较大者
二、三段式零序电流保护的整定计算
I
OP
1.无时限 零序电流速断保护（零序电流I段）
无时限零序电流速断保护的动作电流 的整定应考虑以下三个原则：
（1）躲过被保护线路末端发生单相或两
相接地短路时流过本线路的最大零序电
流.即：
I 0,op
K1 rel
• 3I 0.max
计算3I0.max求取的条件： ①故障点应选取线路末端，图中A处
(4) 两台变压器并联运行，应选用零序阻抗相等的变压器，正常时将一台变压器 中性点直接接地。当中性点接地变压器退出运行时，则将另一台变压器中性点直 接接地运行
(5) 220kV以上大型电力变压器都为分级绝缘，且分为两种类型，其中绝缘水平 较低的一种(500kV系统，中性点绝缘水平为38kV的变压器)，中性点必须直接接 地。
二、零序电压滤过器 零序功率方向继电器需要输入保护安装处的零序电压和零序电流
三、接地短路时保护安装处零序电压与零 序电流的相位关系
如上图所示：正方向接地短路故障时，零 序电压滞后零序电流110o-95o。 如图所示：反方向接地短路故障时，零序 电压超前零序电流110o-95o 。
四. 零序功率方向继电器的接线
的零序电流I段整定时故障点应在B处。 ②故障类型应选择使得零序电流最大
的一种接地故障，当X1∑＞X 0∑ 采用两相 接地短路，X1∑ ＜ X 0∑采用单相接地。
10KV配电系统继电保护常用方案及整定计算
10KV配电系统继电保护常用方案及整定计算简介：本文论述10KV配电系统继电保护常用方案及整定计算,经多年运行考验,选择性好、动作准确无误,保证了供电可靠性。
笔者曾作过10多个10KV配电所的继电保护方案、整定计算,为保证选择性、可靠性,从区域站10KV出线、开关站10KV进出线均选用定时限速断、定时限过流。
保护配置及保护时间设定。
一、整定计算原则： 2.可靠性、选择性、灵敏性、速动性应严格保障。
二、整定计算用系统运行方式： 2.系统最大运行方式：110KV系统由一条110KV系统阻抗小的电源供电,本计算称方式1。
4.在无110KV系统阻抗资料的情况时,由于3～35KV系统容量与110KV系统比较相对较小,其各元件阻抗相对较大,则可认为110KV系统网络容量为无限大,对实际计算无多大影响。
5.本计算：基准容量Sjz=100MVA,10KV基准电压Ujz=10.5KV,10KV基准电流Ijz=5.5KA。
四、短路电流计算：110KV站一台31.5MVA,,10KV 4Km电缆线路（电缆每Km 按0.073,架空线每Km按0.364）=0.073×4=0.2910KV开关站1000KVA：（至用户变电所电缆长度只有数十米至数百米,其阻抗小,可忽略不计）。
五、整定计算：1.开关站出线（10DL）：当变压器采用过电流而不采用差动保护时,其电源线路较短时,例如电缆长度小于3Km时,采用线路--变压器组保护装置（即线路与受电变压器保护共用）。
A. 速断动作电流：躲过变压器低压侧最大三相短路电流：t=0S灵敏度校验：,t=0.3S灵敏度校验：如灵敏度不够,改为低电压闭锁的过电流保护,电流元件按躲开变压器的额定电流整定,而低电压闭锁元件的起动电压则按照小于正常情况下的最低工作电压及躲过电动机自起动的条件来整定。
C.对变压器超温,瓦斯保护需跳闸者,变压器高压侧设负荷开关带分励脱扣器,作用于跳闸。
继电保护整定计算公式汇总
继电保护整定计算公式汇总继电保护整定计算是电力系统保护的重要组成部分。
在电力系统运行中，应该根据系统的特点和要求，合理地进行继电保护整定计算，保证电网的稳定运行和安全性。
本文将分享一些常见的继电保护整定计算公式，希望对读者有所帮助。
一、距离保护整定计算公式距离保护是电力系统中最常见的保护之一，其主要功能是保护输电线路和变电站设备的安全运行。
距离保护的整定计算公式如下：•相对距离保护的整定计算公式：1.相对距离保护动作时间设置公式：T = K * L / (V - F * L)其中，T为距离保护的动作时间（单位：s），K为校正系数，取值应在0.8～1.2之间；L为距离（单位：km）；V为系统电压（单位：kV），F为负载阻抗因数，取值应为0.8～1.2之间。
2.相对距离保护动作值设置公式：Z = L * (K1 + K2 * e^(K3 * L) / V)其中，Z为距离保护的动作值（单位：Ω）；K1、K2、K3为校正系数，应根据具体的系统参数进行确定；e为自然对数的底数。
•绝对距离保护的整定计算公式：1.绝对距离保护动作时间设置公式：T = K * L / V其中，T为距离保护的动作时间（单位：s），K为校正系数，取值应在0.8～1.2之间；L为距离（单位：km）；V为系统电压（单位：kV）。
2.绝对距离保护动作值设置公式：Z = L * (K1 + K2 * e^(K3 * L) / V)其中，Z为距离保护的动作值（单位：Ω）；K1、K2、K3为校正系数，应根据具体的系统参数进行确定；e为自然对数的底数。
二、过电流保护整定计算公式过电流保护的主要功能是保护电力系统中各种设备，在出现电气故障时，对其进行及时的故障切除。
过电流保护的整定计算公式如下：•相间过电流保护的整定计算公式：1.相间过电流保护动作时间设置公式：T = 0.14 * K * Z / I其中，T为保护的动作时间（单位：s），K为校正系数，通常取1.0；Z为当前相间电路的阻抗（单位：Ω）；I为保护设备的额定电流（单位：A）。
110kV输电线路继电保护设计
电工材料2021No.2刘春：110kV输电线路继电保护设计110kV输电线路继电保护设计刘春（三峡大学，湖北宜昌443000）摘要：针对110kV输电线路的继电保护设计，重点介绍线路的电流速断保护和定时限过流保护的作用原理、范围，动作时限的特性，整定原则等，对输电线路进行了短路计算及其保护的整定计算，灵敏度校验和动作时间整定，通过计算和比较从而确定了输电线路保护的选型。
最后介绍了自动重合闸的要求与类型。
关键词：继电保护；整定计算；短路电流中图分类号：TM77文献标志码：A文章编号：1671-8887（2021）02-0041-02DOI：10.16786/ki.1671-8887.eem.2021.02.014Relay Protection Design of110kV Transmission LineLIU Chun(Three Gorges University,Hubei Yichang443000,China)Abstract:Aiming at the relay protection design of110kV transmission line,this paper focuses on the action principle,scope,characteristics of action time limit and setting principle of current quick break protection and time limit over-current protection.The short-circuit calculation,setting calculation of protection,sensitivity check and action time setting of transmission line are carried out.Through calculation and comparison,the selection of transmission line protection is determined.Finally,the requirements and types of auto reclosing are introduced.Key words:relay protection;setting calculation;short circuit current引言电力系统的规模随着时代的发展越来越大，结构越来越复杂。
输电线路零序保护计算实用程序
输电线路零序保护计算实用程序
钱康龄;方富淇
【期刊名称】《广东电力》
【年(卷),期】1994(000)003
【摘要】1 引言在电力系统中由于零序电流保护结构简单,动作可靠,运行维护方便,因而广泛应用于电力系统大电流接地系统,是接地故障主要保护之一。
但大电流接地系统的零序电流分布是随电力系统的运行方式变化而改变,而零序电流保护的范围和配合特性又与其有着密切的联系,这便是零
【总页数】3页(P7-9)
【作者】钱康龄;方富淇
【作者单位】[1]广州供电局调度所;[2]华南理工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM744
【相关文献】
1.局部同塔输电线路的零序电流保护的影响因素及对策 [J], 李斌;戴冬康;廖惠琴;
姜宪国;杜丁香;李仲青;贺家李
2.基于零序差动阻抗的输电线路保护新原理研究 [J], 吴继维;童晓阳;廖小君;郑永
康
3.高压电网线路零序和距离保护计算实用程序 [J], 朱晓华
4.基于零序补偿系数变化的同塔四回输电线路接地距离保护研究 [J], 邵昱; 拜姝羽;
王超; 李丰克
5.具有零序互感的多回输电线路接地距离保护二段整定计算研究 [J], 龚序;刘江平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.限时零序电流速断保护(零序Ⅱ段) 零序Ⅱ段动作电流，应与相邻线路零序Ⅰ段配合整定。如图
6-4网络所示。
△ △
图6-4 零序Ⅱ段动作电流计算说明图
13
其中保护１的零序Ⅱ段动作电流
IⅡop1 KⅡrel I0.cal
（6-4）
KⅡrel ──可靠系数，一般取1.1～1.2；
I0.cal ──相邻线路零序Ⅰ段保护范围末端短路时，流
I
I op1
K
I rel
3I
t
（6-3）
K
I rel
——可靠系数，一般取1.1～1.2；
3 I 0ust ——三相触头不同时合闸时，出现的最大
零序电流。
9
I 0ust 的计算可按一相断线或两相断线的公式计算，比
较繁琐，若保护动作时间大于断路器三相不同期时间 （快速开关），本条件可不考虑。
要求
K sen ≥1.3～1.5。
I
II op1
K
II re
l
I 0cal
15
当下级线路比较短或运行方式变化比较大，灵敏系数不 满足要求时，可采用下列措施加以解决:
(1)使本线路的零序Ⅱ段与下一线路的零序E段相配合， 其动作电流、动作时限都与下一线路的零序Ⅱ段配合； 动作电流为
I II op1
22
在零序电流保护中加装方向元件后，只需同一方向的保护在保护范围和 动作时限上进行配合。
信号
信号
信号
图6-7 三段式零序方向电流保护的原理接线
23
24
K I II rel 0.cal
动作时限为1s。
16
(2)保留原来0.5s时限的零序Ⅱ段，增设一个与下一 线路零序Ⅱ段配合的、动作时限为1s左右的零序Ⅱ 段，它们与瞬时零序电流速断及零序过电流保护一 起，构成四段式零序电流保护
17
3.零序过电流保护(零序Ⅲ段)
＝ I
III op1
K
II re
I l
10
(3)在220kV及以上电压等级的电网中，当采用单相或 综合重合闸时，会出现非全相运行状态，若此时系统 又发生振荡，将产生很大的零序电流。按原则(1)、(2) 来整定的零序I段可能误动作。如果使零序I段的动作 电流按躲开非全相运行系统振荡的零序电流来整定， 则整定值高，正常情况下发生接地故障时保护范围缩 小。
19
保护的动作时限也应按照阶梯原则来整定。如图6-5所 示。
△
△
图6-5 零序过电流保护的时限特性
20
6.3零序方向电流保护 其接线如图6-6(a)所示，简单清晰，易于理解。
21
图6-6 零序功率方向继电器的接线方式
(a)采用 sen 110 接线； (b) 采用 sen 70 接线； (c)相量图
11
解决的方法：通常设置两个零序I段保护。一个是按 整定原则(1)、(2)整定，称为灵敏I段，它用来保护 在全相运行状态ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ出现的接地故障。在单相重合闸 时，将灵敏零序I段自动闭锁。按躲开非全相振荡的 零序电流整定，称为不灵敏I段，用来保护在非全相 运行状态下的接地故障。
灵敏的零序I段，其灵敏系数按保护范围的长度来校 验，要求最小保护范围不小于线路全长的15%。
△
△
图6-3 零序Ⅰ段动作电流计算说明图
7
（1）躲过被保护线路末端单相或两相接地短路时，流
过保护的最大零序电流
3I
0m
，即
ax
I
I op1
K
I re
l
3I
0.
m
a
x
（6-2）
K
I rel
——可靠系数，一般取1.2~1.3。
8
(2)躲过断路器三相触头不同时合闸时，流过保护的 最大零序电流3 ，即
过本保护的最大零序电流计算值。
动作时间
tⅡ op1 toIp2 t
（6-5）
tⅡop1 ——本线路零序电流保护1的动作时间，s；
14
灵敏系数
K sen
3I 0.cal . min IⅡop1
（6-6）
3I0.cal.min ——本线路末端接地短路，流过保护安装处最小 的零序电流计算值；
(3)在220kV及以上电压等级的电网中，当采用单相或 综合重合闸时，会出现非全相运行状态，若此时系统 又发生振荡，将产生很大的零序电流。按原则(1)、(2) 来整定的零序I段可能误动作。如果使零序I段的动作 电流按躲开非全相运行系统振荡的零序电流来整定， 则整定值高，正常情况下发生接地故障时保护范围缩 小。
──变U压A器0 Ｔ 1的I零0 Z序T阻1.0抗。
ZT 1.0
（6-1）
5
6.2 零序电流保护
如图6-2所示。
信号
信号
信号
图6-2 三段式零序电流保护原理接线
6
1．零序电流速断保护(零序I段)
当在被保护线路AB上发生单相或两相接地短路，流过保护 1的最大3倍零序电流变化曲线，如图6-3所示的曲线。
第六部分 大接地系统线路 接地故障保护整定计算
1
6.1 中性点直接接地系统接地时零序分量 的特点
中性点直接接地系统中发生接地短路故障时，系统中 出现很大的零序电流。
在电力系统中发生单相接地短路时，如图6-1(a)所示。 短路计算的零序等效网络如图6-1(b)所示。
2
△
△
图6-1 接地短路时的零序等效网络 (a)系统接线 (b)零序网络 (c)零序电压分布 (d)相量图
中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无
关。
4
3）在电力系统运行方式变化时，只输电线路和中性点接 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。
(4)对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率 方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。
则A侧保护安装处的零序电压与电流之间的关系为
3
零序电流由零序电压
U
而产生的，它经过变压器接地
k0
的中性点构成回路。对零序电流采用流向故障点为正，对
零序电压的正方向，线路高于大地为正。
零序分量具有如下特点：
（1）故障点的零序电压最高为
U
，变压器中性接点的
k0
零序电压为零。在变电所母线上零序电压取决于母线背后
零序 阻抗的压降。
(2) 零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和
I unbmax
（6-7）
K
III rel
—可靠系数，取1.2~1.3；
Iunbmax —相邻线路始端发生三相短路流过本保护的最大
不平衡电流。
据经验，一般取零序过电流保护的动作电流为 2~4A(二次侧值)。
18
当相邻线路有分支时，保护1的零序Ⅲ段动作电流
I
III op1
K rel I 0.cal
（6-8）
式中 K rel ——可靠系数，一般取1.1~1.2； I 0cal ——相邻线路零序Ⅲ段保护区末端短路时，流过
本保护装置的零序电流计算值。
零序电流保护Ⅲ段的灵敏系数，作近后备时，校验点
取本线路末端，要求 Ksen ≥1.3~1.5，作远后备时，
校验点取相邻线路末端，要求
K≥sen1.25。