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零序电流保护例题

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1题目：如下图所示220kV网络，对断路器1处配置的三段式零序电流保护（不考虑非全相运行状态时系

统发生振荡的情况）进行整定，计算定值、动作时间并校验灵敏度。（2.1=′′′=′′=′

relrelrelKKK，零序最大

不平衡电流的计算系数综合考虑为1.0=

ertxnpKKK。C母线三段零序电流保护动作时间为1秒）。

Ω=Ω=

1215

01

XX

Ω=Ω=

11540

01

XX

Ω=Ω=

10030

01

XX

Ω=Ω=

1725

01

XX

解：

一、B处零序Ⅰ段

对于C母线处短路，Ω=

+++×++

=32.19

25)304015(25)304015(

1X，

Ω=

+++×++

=82.15

17)11011512(17)11011512(

0X，可知两相短路接地为最大方式，

故障处的零序电流AI7447

82.15232.19310220

333

max.0=

×+×

×=。

AI

op1.625

2271717

74472.1

2=

+××=′。

对于BC线路15%处短路，Ω=

×++×++×+××++

=32.27

)85.03025()15.0304015()85.03025()15.0304015(

1X，

Ω=

×++×++×+××++

=36.59

)85.010017()15.010011512()85.010017()15.010011512(

1X，可知两相短路接地为最小方式，

故障处的零序电流AI2609

36.59232.27310220

333

min.0=

×+×

×=，

在B处的零序电流2min.01090

142102102

26093

opIAI′>=

+×=，灵敏度合格。

st

op2.0

2=′。

B处零序Ⅲ段：

C母线处三相短路，B

处最大不平衡电流AI

unb4.149

304015310220

1.03

max.=

++×

×=，

AI

op3.1794.1492.1

2=×=′′′。

校验近后备，单相短路接地为最小方式， 2

故障处的零序电流AI6997

82.1532.192310220

333

max.0=

+××

×=，

7.2

3.1792271717

6997

2=+×

=′′′

senK，灵敏度合格。

sttt

opCop5.15.01

2=+=Δ+′′′=′′′。

二、A处零序Ⅰ段

对于B母线处短路，Ω=

++++×+

=5.27

)3025()4015()3025()4015(

1X，

Ω=

++++×+

=90.60

)11017()11512()11017()11512(

0X，可知单相短路接地为最大方式，

故障处的零序电流AI3288

9.605.272310220

333

max.0=

+××

×=，

AI

op1892

127117117

322882.1

1=

+××=′。

对于AB线路15%处短路，Ω=

++×+×+++×××+

=99.16

)302585.040()15.04015()302585.040()15.04015(

1X，

Ω=

++×+×+++×××+

=74.25

)1710085.0115()15.011512()1710085.0115()15.011512(

0X，可知两相短路接地为最小方式，

故障处的零序电流AI5565

74.25299.16310220

333

min.0=

×+×

×=，

在A处的零序电流1min.04898

25.2975.21475.214

55653

opIAI′>=

+×=，灵敏度合格。

st

op2.0

1=′。

三、A处零序Ⅱ段

AII

opop1.7501.6252.12.1

21=×=′×=′′。

对于B母线处短路（前面已计算），Ω=5.27

1X，Ω=90.60

0X，可知两相短路接地为最小方式，

故障处的零序电流AI2552

9.6025.27310220

333

min.0=

×+×

×=，

6.1

1.750127117117

2552

1=+×

=′′

senK，灵敏度合格。

sttt

opop7.05.02.0

21=+=Δ+′=′′。 3四、A处零序Ⅲ段

（一）B母线处三相短路，A

处最大不平衡电流AI

unb9.230

4015310220

1.03

max.=

+×

×=，

AI

op1.2779.2302.1

1=×=′′′。

（二）与BC线零序Ⅲ段相配合

AI

op2.2153.179

12.1

1=×=′′′

取较大者为整定值AI

op1.277

1=′′′

近后备：

4.4

1.277127117117

2552

2=+×

=′′′

senK，灵敏度合格。

sttt

opop25.05.1

21=+=Δ+′′′=′′′。

远后备：

对于C母线处短路（前面已计算），119.32X

∑=Ω， 015.82X

∑=Ω，可知单相短路接地为最小方

式，

故障处的零序电流：AI6997

82.1532.192310220

333

min.0=

+××

×=，

8.1

1.2772271717

6997

1=+×

=′′′

opK，灵敏度合格。

2. 如图所示110kV网络及参数、变压器绕组接线，零序不平衡电流等于短路故障相电流的10%。为AB、

BC线路配置零序Ⅲ段保护，计算其整定值，并校验其灵敏度。要求可靠系数均采用1.2。

Ω=Ω=

35

01

ZZ

Ω=Ω=

85

01

ZZΩ=Ω=

2015

01

ZZ

Ω=Ω=

2015

01

ZZ

解：2处零序Ⅲ段：（8分）

计算C母线短路，Ω=++=19155//)155(

1Z，Ω=++=262018//)203(

0Z。 4

按躲不平衡电流整定：AI

op401

19310110

1.02.13

2=×

××=′′′，

AI2684

26219310110

333

min0=

×+×

×=，7.6

4012684

==

senK，灵敏系数满足要求。

st

op0

2=′′′。

1处零序Ⅲ段：（12分） 按灵敏度配合整定：875.3

8203

1=+

+=

bK，AI

op124

875.3401

2.1

2=×=′′′。

按躲不平衡电流整定：AI

op381

20310110

1.02.13

2=×

××=′′′。

计算B母线短路，Ω=+=45//)155(

1Z，Ω=+=68//)203(

0Z。

近后备AI3073

20388

624310110

333

min0=

++×

×+×

×=，1.8

3813073

==

senK，灵敏系数满足要求。 远后备AI693875.326843

min0==，8.1

381693

==

senK，灵敏系数满足要求。

st

op5.0

1=′′′。

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电力系统继电保护习题参考答案_1_1

电力系统继电保护习题参考答案_1_1

习题与思考题

1. 在中性点直接接地电网中发生接地短路时，零序电压和零序电流有何特点？

答：零序电压的特征为：故障点零序电压最高；离故障点越远，零序电压越低，变压器中性

点接地处为零。

零序电流的特征为：分布与变压器中性点接地的多少和位置有关，大小与线路及中性点

接地变压器的零序阻抗有关。

2. 上网查阅110kV及220kV零序电流保护配置与整定中所遇问题的有关资料，写一份不

少于1000字的报告。

答：略。

3. 零序电流保护Ⅰ段为何分为灵敏Ⅰ段与不灵敏Ⅰ段，应用时有何特点？

答：不灵敏Ⅰ段是按躲过非全相运行又产生振荡时出现的最大零序电流整定的。其动作电流

大，能躲开单相重合过程的非全相运行状态中又产生振荡时的零序电流，在单相故障切

除后的非全相运行状态下不被闭锁，主要用于反应保护安装处附近的接地故障，其保护

范围有限。

灵敏Ⅰ段是按躲过被保护线路末端单相或两相接地短路时出现的最大零序电流整定的。

其动作电流小，保护范围相对不灵敏I段要大一些，但它在单相故障切除后的非全相运

行状态下必须退出，以免误动作。

4. 上网查阅数字式距离保护的有关资料，学习其动作原理及整定方法，写一份不少于1000

字的报告。

答：略。

5. 在中性点直接接地电网中为什么不用三相相间电流保护兼作接地保护，而要单独采用零

序电流保护？

答：主要原因是：

（1）灵敏度方面

相间电流速断电流保护是按躲线路末端三相短路电流整定，而在线路远端发生单相接地

时，短路电流较小，速断电流保护将无法动作。定时限过电流保护按最大自起动电流整

定，而零序过电流保护按不平衡电流整定，相比之下，后者的灵敏度占有较大优势。

（2）受运行方式影响方面

相间电流保护的保护范围受系统运行方式的影响较大。

（3）动作时限方面

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。

（4）受振荡影响方面

相间过电流保护将受到系统振荡的影响，而零序电流保护不受其影响。

综上所述，需单独采用零序电流保护。

零序电流保护

零序电流保护

零序电流保护

科技名词定义

中文名称：零序电流保护

英文名称：zero sequence current protection

定义：借助电力系统(或元件)发生接地故障时产生零序电流变化(故障电路的零序电流比非故障电路的零序电流大)而做出相应动作的保护措施。

应用学科：电力（一级学科）；继电保护与自动化（二级学科）

以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

百科名片

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。在电缆线路上都采用专门的零序电流互感器来实现接地保护。

简介

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。在电缆线路上都采用专门的零序电流互感器来实现接地保护。[1]

原理

零序电流保护：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，利用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

零序 负序 正序

零序 负序 正序

第五章

不对称故障时电力系统

中各电气量值的分布计算

本章重点讨论：

•故障时网络中除故障处外的各电气量值

的分布计算及其分布的规律；

•对称分量经变压器后的相位变化；

5-1 各序电流、电压和功率分布计算的基本方法及其分布规律

计算故障时网络中除故障处外的各支

路的电流、各节点电压以及各处的功

率。重点讨论故障时网络中各电气量

值的分布计算方法及其分布的规律。一、电流的分布计算

NME&M

MZMI&

MkZK

KI&NI&

NkZNZNE

&重点讨论利用电流分布系数求各支路电流的计算方法

已知：对应基准相的各序网故障处的各序电流，

求：M及N支路中的各序及各相电流。021,,

kkkIII&&&

（一）正序电流的分布计算ME&NE&

+-+-

1MI&1MZ1NZ1MkZ1NkZ

1kU&+

-1NI&

1．假设

NMEE&&

111MKMSMZZZ111NKNSNZZZ

由分布系数的定义可知：111kMMICI&&

111kNNICI&&1

11k

SMI

ZZ&

1

11

k

SNI

ZZ



1111

1

SNSMSNSM

ZZZZ

Z



2．假设

NMEE&&

11'

1kMMICI&&

11'

1kNNICI&&'

11MlMIII&&&

'

11NlNIII&&&

ME&

NE&NM1I&ME&

NE&MN=0=1'MI&1'NI&

1kI&

K+-ME&NE&

+-+-

1MI&1MZ1NZ1MkZ1NkZ

1kU&+

-1NI&

（二）负序电流的分布计算

2MI&1MZ1NZ1MkZ1NkZ

2kU&+

-2NI&

2kI&

2

22

222k

SMkMMI

ZZ

ICI&&&

2

22

222k

SNkNNI

ZZ

ICI&&&222MKMSMZZZ

222NKNSNZZZ

1111

2

SNSMSNSM

ZZZZ

Z





（三）零序电流的分布计算

0MI&0MZ0NZ0MkZ0NkZ

0kU&+

-0NI&

0kI&

000kMMICI&&

0

00kNNICI&&00

00

0

SMkM

MZZ

三段式电流保护的整定及计算

三段式电流保护的整定及计算

2三段式电流保护的整定及计算

1 / 12 2三段式电流保护的整定计算

1、瞬时电流速断保护

整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流

整定计算公式：

式中：

Iact——继电器动作电流

Kc——保护的接线系数

IkBmax——最大运行方式下，保护区末端B母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。

K1rel——可靠系数，一般取1.2～1.3。

I1op1——保护动作电流的一次侧数值。

nTA——保护安装处电流互感器的变比。

灵敏系数校验： 2三段式电流保护的整定及计算

2 / 12 式中： X1——线路的单位阻抗，一般0.4Ω/KM；

Xsmax——系统最大短路阻抗。

要求最小保护范围不得低于15%～20%线路全长，才允许使用。

2、限时电流速断保护

整定计算原则：

不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。故：

式中：

KⅡrel——限时速断保护可靠系数，一般取1.1～1.2；

△t——时限级差，一般取0.5S；

灵敏度校验：

2三段式电流保护的整定及计算

3 / 12

规程要求：

3、定时限过电流保护

定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备

以及相邻线路或元件的远后备。

动作电流按躲过最大负荷电流整定。

式中：

KⅢrel——可靠系数，一般取1.15～1.25；

Krel——电流继电器返回系数，一般取0.85～0.95；

Kss——电动机自起动系数，一般取1.5～3.0；

动作时间按阶梯原则递推。

灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。

式中：

Ikmin——保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。即：最小运行方式下，两相相间短路电流。

要求：作近后备使用时，Ksen≥1.3～1.5