30、110kV输电线路零序电流保护设计(5).doc

《30、110kV输电线路零序电流保护设计(5).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《30、110kV输电线路零序电流保护设计(5).doc（69页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 电力系统继电保护电力系统继电保护课程设计（论文）课程设计（论文） 题目：题目：110kV110kV 输电线路零序电流保护设计（输电线路零序电流保护设计（5 5） 院（系）：院（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 电气电气104104 学学 号：号： 100303135100303135 学生姓名：学生姓名： 付瑶付瑶 指导教师：指导教师： （签字） 起止时间：起止时间： 本科生课程设计（论文） 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室：电气工程及其自动化 学 号 100303135 学生姓名付瑶

2、专业班级电气 104 课程设 计（论 文）题 目 110kV 输电线路零序电流保护设计（5） 本科生课程设计（论文） 1 课程设计（论文）任务 系统接线图如图： 课程设计的内容及技术参数参见下表 设计技术参数工作量 ,3/115kVE ,2 . 1 I rel K rel K1 . 1 rel K 系统中各元件及线路的负序阻抗 与正序阻抗相同,其他参数见图。 计算最大和最小零序电流， 应根据当 Z1Z0时，则有 ；反之，当 Z1Z0时， )1 . 1( . 0 )1( . 0 kk II 则有。 )1 . 1( . 0 )1( . 0 kk II 1计算 B 母线、C 母线、D 母线处 正序（

3、负序）及零序综合阻抗 Z1、Z0。 2计算 B 母线、C 母线、D 母线处 发生单相或两相接地短路时出现的 最大、最小零序电流。 3整定保护 1、2、3 零序电流 I 段 的定值，并计算各自的最小保护范 围。 4当 B 母线上负荷变压器始终保持 两台中性点都接地运行时，整定保 护 1、2 零序定值，并校验灵敏度。 5整定保护 1 零序段定值，假定 母线 D 零序过电流保护动作时限为 0.5s，确定保护 1、2、3 零序过电 流保护的动作时限，校验保护 1 零 序段的灵敏度。 5绘制零序三段式电流保护的原理 接线图。并分析动作过程。 6. 采用 MATLAB 建立系统模型进行 仿真分析。 ZT4

4、=60 ZT3=60 ZT2=10 ZG2=18 ZT1=10 32 1 ZG1=18 Z1.CD=40 Z0.CD=80 Z1.BC=20 Z0.BC=40 Z0.AB=40 A Z1.AB=20 D C B 本科生课程设计（论文） 2 续表 进度计划 第一天：收集资料，确定设计方案。 第二天：综合阻抗 Z1、Z0计算。 第三天：计算最大、最小零序电流。 第四天：整定保护 1、2、3 零序电流 I 段。 第五天：整定保护 1、2 零序段。 第六天：整定保护 1 零序段定值 第七天：绘制保护原理图。 第八天：MATLAB 建模仿真分析。 第九天：撰写说明书。 第十天：课设总结，迎接答辩。 指导

5、教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 本科生课程设计（论文） 3 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，分别为主保护段，段。III 后备保护段，段。IIIIV 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

6、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 本科生课程设计（论文） 4 目 录 第 1 章 绪论 5 第 2 章 输电线路零序电流保护整定计算 6 2.1 零序电流 段整定计算 .6 2.

7、1.1 零序电流 段动作电流的整定 6 2.1.2 灵敏度校验 .6 2.1.3 动作时间的整定 .6 2.2 零序电流段整定计算 7 2.3 零序电流段整定计算.7 第 3 章 零序保护原理图的绘制与动作过程分析 8 第 4 章 MATLAB 建模仿真分析9 第 5 章 课程设计总结 .10 参考文献 11 本科生课程设计（论文） 5 第 1 章 绪论 1.1 零序电流保护的概况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

8、%。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。 零序电流 I 段保护的动作原则是：（1）躲过本线路末端接地短路时的最大三倍 零序电流。(2)躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大零序电流。 整定值应选 取较大的一个。灵敏 I 段是按条件（1）或（2）整定。零序电流 II 段保护的动作原 则是：与相邻线路零序电流 I 段配合。灵敏性校验的原则是按本线路末端发生接地 故障时最小零序电流校验。要求灵敏度大于等于 1.5。若不满足要求，改与

9、相邻线 段配合。零序电流 III 段保护的动作原则是：躲下级线路出口三相短路时流过保 护装置的最大不平衡电流。灵敏性校验遵循的原则是：近后备按被保护线路末端短 路时，流过保护的最小三倍零序电流校验。远后备按相邻线路末端短路时，流过保 护的最小三倍零序电流校验。动作时间按阶梯时限原则来选择 应用零序电流保护的优点是零序过电流保护的灵敏度高，受系统运行方式的影 响要小，不受系统振荡和过负荷的影响，方向性零序电流保护没有电压死区，简单、 可靠。零序电流的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。在同一线路上的零序过电流保护与相间短路的过电 流保护相比，将具

10、有较小的时限，这是零序过电流保护的一大优点。零序电流保护 的缺点是对短线路或运行方式变化很大时，保护往往不能满足要求，单相重合闸的 过程中可能误动，当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电网时，将使保护的 整定配合复杂化，且将增大第 III 段保护的动作时间。 0.max 3I 0.max 3I 0.max 3I 本科生课程设计（论文） 6 1.2 本文主要内容本文主要内容 1.计算 B 母线、C 母线、D 母线处正序（负序）及零序综合阻抗 Z1、Z0。 2计算 B 母线、C 母线、D 母线处发生单相或两相接地短路时出现的最大、最小零 序 电流。 3整定保护 1、2、3 零序电流 I 段的定值

11、，并计算各自的最小保护范围。 4当 B 母线上负荷变压器始终保持两台中性点都接地运行时，整定保护 1、2 零序 定值，并校验灵敏度。 5整定保护 1 零序段定值，假定母线 D 零序过电流保护动作时限为 0.5s，确定 保护 1、2、3 零序过电流保护的动作时限，校验保护 1 零序段的灵敏度。 6绘制零序三段式电流保护的原理接线图。并分析动作过程。 本科生课程设计（论文） 7 第 2 章 输电线路零序电流保护整定计算 2.1 零序电流 段整定计算 系统接线图如图： 图 2.1 系统接线图 一、计算各母线处正序（负序）和零序综合阻抗 ， 1 Z （1）当、均投入运行时：1G1T2G2T3T4T 图

12、 2.2 等值正序（负序）网络图 图 2.3 等值零序网络图 ZT4=60 ZT3=60 ZT2=10 ZG2=18 ZT1=10 32 1 ZG1=18 Z1.CD=40 Z0.CD=80 Z1.BC=20 Z0.BC=40 Z0.AB=40 A Z1.AB=20 D C B 0 Z ZG1 ZG2 ZT1 ZT 2 ZAB1ZBC 1 ZCD1 ABCD ZT1 ZT 2 ZAB0ZBC0ZCD 0 ZT 30Z T 40 A BC D 本科生课程设计（论文） 8 B 母线： C 母线: D 母线： （2）当、投入运行时:1G1T2G2T3T 图 2.4 等值正序（负序）网络图 图 2.5

13、 等值零序网络图 B 母线： 4030 . 0 210 / TTABTTB ZZZZZZ 18)60/60/()4010/10( 584018 000BCBC ZZZ 542034 111BCBC ZZZ 3420)1018/()1018( ABTGTGB ZZZZZZ 122111 / 944054 111CDCD ZZZ 1388058 000CDCD ZZZ ZG1 ZG2 ZT1 ZT 2 ZAB1ZBC 1 ZCD1 ABCD DZT1 ZT 2 ZT3 ZAB0 ZBC0ZCD0 AB C 71.2560/)4010/10(/ 30210TABTTB ZZZZZ 3420)1018

14、/()1018(/ 122111ABTGTGB ZZZZZZ 542034 111BCBC ZZZ 本科生课程设计（论文） 9 C 母线： D 母线： （3）当、投入运行时1G1T3T4T 图 2.6 等值正序（负序）网络图 图 2.7 等值零序网络图 B 母线： C 母线： D 母线： 71.654071.25 000BCBC ZZZ 944054 111CDCD ZZZ 71.1458071.65 000CDCD ZZZ A B C D ZG1ZT1ZAB1ZBC 1ZCD1 ZT3 ZT 4 ZT1Z AB0ZBC 0 ZCD0 A B C D 75.18)60/60/()4010(/

15、4030010TTABTB ZZZZZ 75.584075.18 000BCBC ZZZ 1084068 111CDCD ZZZ 75.1388075.58 000CDCD ZZZ 682048 111BCBC ZZZ 48201018 1111ABTGB ZZZZ 本科生课程设计（论文） 10 （4）当、投入运行时1G1T3T 图 2.8 等值正序（负序）网络图 图 2.9 等值零序网络图 B 母线： C 母线： D 母线： 二、计算 B、C、D 母线处发生单相或两相接地短路时出现的最大、最小零序电流 （1）当、均投入运行时1G1T2G2T3T4T B 母线： ZT1Z AB0 ZBC0Z

16、CD0 ABC D ZT3 A B C D 27.2760/)4010(/ 3010TABTB ZZZZ 48201018 1111ABTGB ZZZZ 682048 111BCBC ZZZ 27.674027.27 000BCBC ZZZ 1084068 111CDCD ZZZ 27.1478027.67 000CDCD ZZZ kA ZZ E I BB s KB 949 . 0 18234 3/115 2 01 )1 . 1( 0 kA ZZ E I BB s KB 772 . 0 18342 3/115 2 01 )1( 0 本科生课程设计（论文） 11 C 母线： D 母线： （2）当

17、、投1G1T2G2T3T 入运行时 B 母线： C 母线： D 母线： （3）当、投入运行时1G1T3T4T B 母线： kA ZZ E I CC s KC 391 . 0 58254 3/115 2 01 )1 . 1( 0 kA ZZ E I CC s KC 400 . 0 58542 3/115 2 01 )1( 0 kA ZZ E I DD s KD 179 . 0 138294 3/115 2 01 )1 . 1( 0 kA ZZ E I DD s KD 204 . 0 138942 3/115 2 01 )1( 0 kA ZZ E I BB s KB 777. 0 71.25234

18、 3/115 2 01 )1 . 1( 0 kA ZZ E I BB s KB 709. 0 71.25342 3/115 2 01 )1( 0 kA ZZ E I CC s KC 358 . 0 71.65254 3/115 2 01 )1 . 1( 0 kA ZZ E I CC s KC 382 . 0 71.65542 3/115 2 01 )1( 0 kA ZZ E I DD s KD 172 . 0 71.145294 3/115 2 01 )1 . 1( 0 kA ZZ E I DD s KD 199 . 0 71.145942 3/115 2 01 )1( 0 kA ZZ E I

19、 BB s KB 777 . 0 75.18248 3/115 2 01 )1 . 1( 0 kA ZZ E I BB s KB 579 . 0 75.18482 3/115 2 01 )1( 0 本科生课程设计（论文） 12 C 母线： D 母线： （4）当、投入运行时1G1T3T B 母线： C 母线： D 母线： kA ZZ E I DD s KD 165 . 0 27.1472108 3/115 2 01 )1 . 1( 0 kA ZZ E I CC s KC 358 . 0 75.58268 3/115 2 01 )1 . 1( 0 kA ZZ E I CC s KC 341. 0

20、75.58682 3/115 2 01 )1( 0 kA ZZ E I DD s KD 172 . 0 75.1382108 3/115 2 01 )1 . 1( 0 kA ZZ E I DD s KD 187 . 0 75.1381082 3/115 2 01 )1( 0 kA ZZ E I BB s KB 648. 0 27.27248 3/115 2 01 )1 . 1( 0 kA ZZ E I BB s KB 539 . 0 27.27482 3/115 2 01 )1( 0 kA ZZ E I CC s KC 329 . 0 27.67268 3/115 2 01 )1 . 1( 0

21、 kA ZZ E I CC s KC 327. 0 27.67682 3/115 2 01 )1( 0 kA ZZ E I DD s KD 183 . 0 27.1471082 3/115 2 01 )1( 0 本科生课程设计（论文） 13 2.1.1 零序电流 段动作电流的整定 1、保护 1 零序电流 I 段 （1） 、运行 1G1T2G2T3T4T 因为 所以取两相接地短路 （2） 、运行1G1T2G2T3T 因为 所以取两相接地短路 所以最 大运行方式为：、运行1G1T2G2T3T 保护1 的 I 段动作电流为： 2、保护 2 零序 电流I 段 （1） 、运行1G1T2G2T3T4T 因

22、为 所以取单相接地短路 （2） 、运行1G1T2G2T3T 因为 取单相接地短路 所以最大运行方式为：、运行1G1T2G2T3T4T 保护 2 的 I 段动作电流为： KAIKI Crelop 44. 1400 . 0 32 . 13 02 . 0 三、保护 3 零序电流 I 段 （1） 、运行1G1T2G2T3T4T 因为 取单相接地短路 )1( 0 )1 . 1( 0KDKD IIkAII KDD 204 . 0 )1( 00 （2） 、运行1G1T2G2T3T 因为 取单相接地短路 )1( 0 )1 . 1( 0KDKD IIkAII KDD 199 . 0 )1( 00 所以最大运行方

23、式为：、运行1G1T2G2T3T4T 保护 3 的 I 段动作电流为：kAIKI Drelop 734 . 0 204 . 0 32 . 13 03 . 0 )1( 0 )1 . 1( 0KBKB II kA ZZZZZ ZZ II TTABTT TT KBB 379 . 0 6060401010 6060 949 . 0 43021 43)1 . 1( 00 )1( 0 )1 . 1( 0KBKB II kA ZZZZ Z II TABTT T KBB 5422. 0 60401010 60 949 . 0 3021 3 )1 . 1( 00 kAIKI Brelop 952 . 1 542

24、2 . 0 32 . 13 01 . 0 )1( 0 )1 . 1( 0KCKC II kAII KCC 400 . 0 )1( 00 )1( 0 )1 . 1( 0KDKD II kAII KDD 199 . 0 )1( 00 本科生课程设计（论文） 14 2.1.2 灵敏度校验 一、保护 1 的最小保护范围计算 设 （） ， 则 AB AK Z Z k 1 1 10 1 k,4040,40,20 101011 111 kZkZkZ BKAKAK (1)、运行1G1T3T4T 8/ )4070)(41 ()()( 2028 11430010 11111 111 11 kkZZZZZZ kZZ

25、ZZ TTBKAKTK AKTGK 取单相接地短路 )1( 0 )1 . 1( 001 11 KBKBKK IIZZ 8/ )4070)(41 ()2028(2 3/115 2 11101 )1( 0 11 kkkZZ E I KK s KB KAII kk k ZZZZ ZZZ II OPK TTABT TTBK KBk 5084 . 1 3 75.687020 3/115 8 47 1 . 0 0 11 1 4301 430 )1( 00 1 1 1 得， 满足灵敏度要求%15% 7 . 33 1 k (2)、运行1G1T3T 11/ )40100)(41 ()()( 2028 11300

26、10 11111 111 11 kkZZZZZ kZZZZ TBKAKTK AKTGK 取单相接地短路 )1( 0 )1 . 1( 001 11 KBKBKK IIZZ 11/ )40100)(41 ()2028(2 3/115 2 11101 )1( 0 11 kkkZZ E I KK s KB KAII kkk k ZZZ ZZ II opK TABT TBK KBK 5084 . 1 3 11/ )40100)(41 ()2028(2 3/115 11 410 1 . 0 0 111 1 301 30 )1( 00 1 1 1 得， 满足灵敏度要求%15%33.40 1 k 根据、，最小

27、运行方式为：、运行1G1T3T4T 保护 1 的 I 段最小可以保护线路 AB 全长的 33.6% 二、保护 2 的最小保护范围计算 设 （） ， 则 BC BK Z Z k 2 2 10 2 k 2021 40,20 22 kZkZ BKBK 本科生课程设计（论文） 15 （1）、运行1G1T3T4T 2043010 211111 0475.18)()( 2048 22 22 kZZZZZZ kZZZZZ BKTTABTK BKABTGK 取单相接地短路 )1( 0 )1 . 1( 001 22 KCKCKK IIZZ 2201 )1( 00 4075.18)2048(2 3/115 2 2

28、2 2 kkZZ E II KK s KCK 得， 满足灵敏度要求KAII opK 422 . 1 3 2 . 0 0 2 %15%64.26 2 k （2）、运行1G1T3T 203010 21111 4027.27)( 2048 22 22 kZZZZZ kZZZZ BKTABTK AKTGK 取单相接地短路 )1( 0 )1 . 1( 001 22 KCKCKK IIZZ 2201 )1( 00 4027.27)2048(2 3/115 2 22 2 KKZZ E II KK s KCK 得， 满足灵敏度要求kAII opK 418 . 1 3 2. 00 2 %15%16 1 k 根据

29、、，最小运行方式为：、运行1G1T3T 保护 2 的 I 段最小可以保护线路 BC 全长的 16% 三、保护 3 的最小保护范围计算 设 （） ， 则 CD CK Z Z k 3 3 10 3 k 3031 80,40 33 kZkZ CKCK （1）、运行1G1T3T4T 30043010 3111111 0875.58)()( 4068 33 33 kZZZZZZZ kZZZZZZ CKBCTTABTK CKBCABTGK 若 ,则取单相接地短路 33 01kK ZZ )1( 0 )1 . 1( 0KDKD II 3301 )1( 00 8075.58)4068(2 3/115 2 33

30、3 kkZZ E II KK s KDK 得， 满足灵敏度要求kAII opK 726. 03 3 . 0 0 3 %15%94.46 3 k 此时，与矛盾 326.96,788.88 33 01KK ZZ 33 01KK ZZ 所以，取两相接地短路 33 01KK ZZ )1( 0 )1 . 1( 0KDKD II )8075.58(24068 3/115 2 3301 )1 . 1( 00 33 3 kkZZ E II KK s KDK 本科生课程设计（论文） 16 kAII opK 726. 03 3 . 0 0 3 得， 满足灵敏度要求%15%18.43 3 k （2）、运行1G1T3

31、T 3003010 3111111 8027.67)( 4068 33 33 kZZZZZZ kZZZZZZ CKBCTABTK CKBCABTGK 若 ,则取单相接地短路 33 01kK ZZ )1( 0 )1 . 1( 0KDKD II 3301 )1( 00 8027.67)4068(2 3/115 2 33 3 kkZZ E II KK s KDK 得， 满足灵敏度要求kAII opK 724. 03 3 . 0 0 3 %15%62.41 3 k 此时，与矛盾 59.100,66.86 33 01KK ZZ 33 01KK ZZ 所以，取两相接地短路 33 01KK ZZ )1( 0

32、 )1 . 1( 0KDKD II )8027.67(24068 3/115 2 3301 )1 . 1( 00 33 3 kkZZ E II KK s KDK 得， 满足灵敏度要求kAII opK 724. 03 3 . 0 0 3 %15%66.34 3 k 根据（1） 、 （2） ，最小运行方式为：、运行1G1T3T 保护 3 的 I 段最小可以保护线路 CD 全长的 34.65% 2.1.3 动作时间的整定 断路器 1QF 处无时限电流速断保护的动作时间为：st I op 0 1 断路器 2QF 处无时限电流速断保护的动作时间为：st I op 0 2 电路器 3QF 处无时限电流速断

33、保护的动作时间为：st I op 0 3 2.2 零序电流零序电流段整定计算 保护 1 的段与保护 2 的 I 段配合 本科生课程设计（论文） 17 ，保护 1 的分支系数 1min I 2 . 0 II 1 . 0 / bop II relop kIKI5 . 2 30 75 0 0 1min AB BC b I I k KAI op 626 . 0 5 . 2/422 . 1 1 . 1 II 1 . 0 灵敏度校验：最小运行方式为、运行1G1T3T4T 流过保护 1 的最小零序电流 KA ZZZZ ZZ II TTABT TT KB 2096 . 0 4301 43)1( 0min0 不

34、满足灵敏度要求3 . 1005 . 1 626 . 0 2096 . 0 33 1 . 0 min0 1 II op II sen I I K 所以，保护 1 的段与保护 2 的段配合 ，保护 2 的分支系数 1min II 2 . 0 II 1 . 0 / bop II relop kIKI1 2min b k KAkIKI bop II relop 80 . 0 1/7272 . 0 1 . 1/ 2min I 3 . 0 II 2 . 0 KAI op 352 . 0 5 . 2/80 . 0 1 . 1 II 1 . 0 满足灵敏度要求3 . 179 . 1 352 . 0 2096

35、. 0 33 1 . 0 min0 1 II op II sen I I K 所以，保护 1 的段动作电流：KAI op 352. 0 II 1 . 0 保护 1 的段动作时间与保护 2 的段动作时间配合： stttttt I op II op II op 0 . 15 . 05 . 00 321 2.3零序电流零序电流段整定计算 保护 1 的段与保护 2 的段配合 KAkIKI bop III relop 352 . 0 5 . 2/80 . 0 1 . 1/ 1min II 2 . 0 III 1 . 0 灵敏度校验：最小运行方式为、运行1G1T3T4T 作为近后备： 满足灵敏度要求3 .

36、 179 . 1 352 . 0 2096 . 0 33 1 . 0 min0 1 III op BIII sen I I K 作为远后备： 满足灵敏度要求2 . 173 . 2 352 . 0 320 . 0 33 1 . 0 min0 1 III op CIII sen I I K 已知母线 D 零序过电流保护动作时限为 0.5s 所以保护 1 的段零序电流保护的动作时间与保护 2 的段动作时间配合： stttttt II op II op III op 5 . 15 . 05 . 05 . 0 321 本科生课程设计（论文） 18 第 3 章 方向性零序电流保护 3.1 方向性零序保护的

37、特点及原理图 变压器的零序方向过电流保护是为防止电力变压器出现单项短路或负载严重不 平衡而安装的保护电路，在变压器出现单项短路或负载严重不平衡切断高压输出柜， 使变压器断电，达到保护变压器和线路安全的目的。通常保护值设为额定电流的 25%。 零序功率方向保护原理是利用故障线路零序电流滞后零序电压 90。 ，非故障线路 零序电流超前零序电压 90。的特点来实现的。即零序功率方向保护是利用故障线路 和非故障线路的保护安装处零序电流方向相反的特点构成。用于零序电流保护不满 足要求和接线复杂的网络中。目前采用这一原理实现的装置在实际电网中应用较多， 但对中性点经消弧线圈接地的系统此原理无效。是针对中性

38、点非直接接地系统中单 相接地保护的装置。 图 3.1 静态功率方向继电器 图 3.2 整流型和晶体管型零序功率方向继电器 * * * * * * KW0 = -110 sen * * * * * * * * * KW0 * * * = 70 sen 本科生课程设计（论文） 19 3.2 零序电流的获取方法 在电力系统架空线路上的零序电流一般用零序电流过滤器获得，如图所示。图 中，三个相的电流互感器采用相同的型号和变比，按图所示的极性接线，当架空线 发生接地故障时，零序电流过滤器将输出零序电流. 图 3.3 零序电流过滤器 如图所示的是用零序电流互感器方式取出线路中的零序电流，它用于电缆线路 取

39、出零序电流。零序电流互感器有一个铁芯，三相电缆线穿过其铁芯，从铁芯上的 二次绕组取出线路故障电流中的零序电流。故障零序电流互感器 不存在因为三相电流互感器激磁电流不对称产生的不平衡电流，而只有三相电缆对 铁芯不对称而产生的不平衡电流，但其值较小。 图 3.4 零序电流互感器 * * * * I0 I0 A B C 电 缆 头 电缆 TA0 本科生课程设计（论文） 20 第 4 章 零序保护原理图的绘制与动作过程分析 4.1 零序电流保护的原理图 图 4.1 零序电流保护原理图 4.2 零序电流保护的展开图 如图 4.2 是零序电流保护的交流回路 图 4.2 交流回路 Q F 1KAKM3KA4

40、KT5KA6KT 7KS8KS9KS YT QF QF 信信信信信信 * IIITT TA TAc TAa1KA3KA 5KA 2KA 4KA6KA 本科生课程设计（论文） 21 如图 4.3 是零序电流保护的直流电路 图 4.3 直流回路 如图 4.4 是零序电流保护的信号回路 图 4.4 信号回路 4.3 动作过程的分析 已知各保护的保护范围： 1QF：I 段 AM，段 AP，段 C 母线以后 2QF：I 段 BN，段、段 C 母线以后 3QF： C 母线以后 1K A 2K A 3K A 4K A 1K T 5K A 6K A 2K T 1K S 2K S 3K S KM 1K T 2K

41、 T YT FU 1FU 2 +W C-WC KMQF WSP 3KS 1KS 2KS WAUX 本科生课程设计（论文） 22 若在 AM 线路中发生 AB 短路，则故障是由保护 1QF 的 I 段切除的。各继电器的 动作情况为发生短路各电流继电器动作，但由于是发生 AB 相短路，所以反应 C 相的 2KA,4KA,6KA 不动作。又因为是由保护 1 的 I 段切除的，所以 KM,1KS 动作。而除电 流继电器的其它继电器都不动作。 若在 BN 线路中发生 AB 短路，则故障是由保护 2QF 的 I 段切除的。各继电器的 动作情况与上述判断方法一致。即 2KA,4KA,6KA 不动作，其它电流

42、继电器动作。又 是由保护 2 的 I 段切除的，所以 KM,1KS 动作，其它继电器不动作。 若在 MB 线路中发生 AB 短路，则故障是由保护 1QF 的 II 段切除的。各继电器的 动作情况为 1KA,2KA,4KA,6KA 不动作，其它电流继电器动作，因为由保护 1QF 的 II 段切除的，所以 1KT,2KS 动作，其它继电器不动作。 本科生课程设计（论文） 23 第 5 章 MATLAB 建模仿真分析 5.1 仿真模型的建立仿真模型的建立 用 MATLAB 仿真分析系统的电流电压变化过程：采用 MATLAB 软件中的 Simulink 工具箱，先进行图形模块的建立和联接，连入测量元件

43、示波器测量电流电压，再运 行程序进行波形仿真。模块联接及仿真波形如图 5.1 和图 5.2 所示： 图 5.1 仿真模型 5.2 仿真结果及分析仿真结果及分析 图 5.2 系统仿真波形 A B C Three-Phase Source1 A B C Three-Phase Source A B C a b c Three-Phase Breaker2 A B C a b c Three-Phase Breaker A B C a b c Three-Phase Transformer (Two Windings)1 A B C a b c Three-Phase Transformer (Tw

44、o Windings) A B C Three-Phase Series RLC Load Distributed Parameters Line2 Distributed Parameters Line1 Distributed Parameters Line 本科生课程设计（论文） 24 图 5.3 系统仿真波形 系统采用中性点不接地方式时，发生单相接地故障三相间线电压仍然对称，不 必马上切除故障部分，提高了供电的可靠性。但是接地电流在故障处可能产生稳定 或间歇性的电弧，将危害整个电网的安全运行。 若系统改为直接接地，中性点会与故障点成短路回路，线路上将流过很大的短 路电流，此时系统不能继续运行，需要迅速切除故障线路。若系统采用中性点经电 阻接地，故障点电压、电流波形均得到改善。 系统采用中性点经消弧线圈接地时，由于线圈可产生感性电流，与容性电流相 互补偿，减少故障的故障电流，可以提高供电的可靠性。 本科生课程设计（论文） 25