6零序保护习题讲解

零序保护

一、选择题

2、由三只电流互感器组成的零序电流滤过器，在负荷电流对称的情况下有一组互感器二次侧断线，流过零序电流继电器的电流是（C ）倍负荷电流。

A ：3；

B ：2；

C ：1； D

3、在大接地电流系统中，故障电流中含有零序分量的故障类型是（C ） A ：两相短路 B ：三相短路 C ：两相接地短路 D ：与故障类型无关

4、接地故障时，零序电压与零序电压的相位关系取决于（C ）

A ：故障点过渡电阻的大小

B ：系统容量的大小

C ：相关元件的零序阻抗

D ：相关元件的各序阻抗

5、在大接地电流系统中，线路发生接地故障时，保护安装处的零序电压（B ） A ：距故障点越远越高 B ：距故障点越近越高

C ：与距离无关

D ：距故障点越近越低

6、不灵敏零序I 段的主要功能是（C ）

A ：在全相运行情况下作为接地短路保护；

B ：作为相间短路保护；

C ：在非全相运行情况下作为接地短路保护；

D ：作为匝间短路保护。

7、在大接地电流系统中，线路始端发生两相金属性接地短路时，零序方向过流保护的方向元件将（B ）

A ：因短路相电压为零而拒动；

B ：因感受零序电压最大而灵敏动作；

C ：因短路零序电压为零而拒动；

D ：因感受零序电压最大而拒动。

8．在中性点非直接接地系统中，当发生B 相接地短路时，在电压互感器二次开口三角绕组两端的电压为（C ）。

A.B E

B.B E

C.B E 3

9.在小电流接地系统中，某处发生单相接地时，母线电压互感器开口三角形的电压为（C ）。

A.故障点距母线越近，电压越高

B.故障点距母线越近，电压越低

C.不管距离远近，基本上电压一样高 D ：不定。

11.电力系统发生A 相金属性接地短路时，故障点的零序电压(B )。

A ：与A 相电压同相位

B ：与A 相电压相位相差180°

C ：超前于A 相电压90°

D ：滞后于A 相电压90°

12.零序功率方向继电器的最大灵敏角是(A)。

A ：70°

B ：80°

C ：90°

D ：110°

13. 当零序功率方向继电器的最灵敏角为电流越前电压110°时，(B)。 A ：其电流和电压回路应按反极性与相应的电流互感器、电压互感器回路联接

B ：该相位角与线路正向故障时零序电流与零序电压的相位关系一致

C ：该元件适用于中性点不接地系统零序方向保护

14．以下(B)项定义不是零序电流保护的优点。

A ：结构及工作原理简单、中间环节少、尤其是近处故障动作速度快

B ：不受运行方式影响，能够具备稳定的速动段保护范围

C ：保护反应零序电流的绝对值，受过渡电阻影响小，可作为经高阻接地故障的可靠的后备保护

15、llOkV 某一条线路发生两相接地故障，该线路保护所测的正序和零序功率的方向是(C)。

A ：均指向线路

B ：零序指向线路，正序指向母线

C ：正序指向线路，零序指向母线

D ：均指向母线

16． 零序电流保护在常见运行方式下，在220～500kV 的205km 线路末段金属性短路时的灵敏度应大于(C)。

A ：1.5

B ：1.4

C ：1.3

17． 零序方向继电器最大灵敏角为70度，动作方向指向线路。如下图所示，模拟03U 施压，分别对继电器通入a I 、b I 、c I 电流测定其方向正确性，其动作情

况应为(C)。

P=Q

送出

A ：a I 不动、b I 动、c I 不动

B ：a I 不动、b I 不动、c I 动

C ：a I 动、b

I 可能不动、c I 不动

18．在35KV 的小电流接地系统，母线上的电压互感器TV 的变比为0.13

，在距线路首端50%的地方发生A 相单相接地，其母线TV 开口的零序电压为（C ）：

A ：50V

B ：50/3V

C ：100V

13．在小接地电流系统中，某处发生单相接地时，考虑到电容电流的影响，母线电压互感器开口三角形的电压(B)。

A ：故障点距母线越近，电压越高

B ：故障点距母线越近，电压越低

C ：与故障点的距离远近无关

14．如果将电压互感器的03U 回路短接，则在系统发生单相接地故障时，(B)。 A ：会对电压互感器二次的三个相电压都产生影响，其中故障相电压将高于实际的故障相电压

B ：不会对电压互感器二次的相电压产生影响

C ：只会对电压互感器二次的故障相电压都产生影响，使其高于实际的故障相电压

二、判断题

1、输电线路零序电流速断保护范围应不超过路的末端，故其动作电流应小

于保护线路末端故障时的最小零序电流。（×）

2、零序电流的分布，与系统的零序网络无关，与电源的数目有关。（×）

3、系统零序电流的分布与电源点的分布有关，与中性点接地的多少及位置无关。（×）

4、在大接地电流系统中，线路的相间电流速断保护比零序速断保护的范围大得多，这是因为线路的正序阻抗比零序阻抗值小得多。（×）

5、零序电流保护，能反映各种不对称短路，但不反映三相对称短路。（×）

6、零序电流保护不反应电网的正常负荷、全相振荡和相间短路。(√)

7、在大接地电流系统中，发生接地故障的线路，其电源端零序功率的方向与正序功率的方向正好相反。故障线路零序功率的方向是由母线流向线路。（×）

8、保护安装处的零序电压，等于故障点的零序电压减去故障点至保护安装处的零序电压降。因此，保护安装处距故障点越近，零序电压越高。(√)

9、在中性点不接地系统中，发生单相接地故障时，流过故障线路始端的零序电流滞后零序电压90度。(√)

11、在大接地电流系统中，输电线路的断路器，其触头一相或两相先接通的过程中，与组成零序电流滤过器的电流互感器的二次两相或一相断开，流入零序电流继电器的电流相等。(√)

12、如果不考虑电流和线路电阻，在大电流接地系统中发生接地短路时，零序电流超前零序电压90°。(√)

13. 由三个电流互感器构成的零序电流滤过器， 其不平衡电流主要是由于三个电流互感器铁芯磁化特性不完全相同所产生的。为了减小不平衡电流，必须选用具有相同磁化特性，并在磁化曲线未饱和部分工作的电流互感器来组成零序电流滤过器。(√ )

14. 小接地电流系统中，母线电压互感器开口三角形的电压与故障位置有关。（×）

15. 采用零序电流互感器构成零序电流保护，由于没有电流互感器的特性误差，正常时不平衡电流很小，通常可以忽略不计。（√）

16. 如果系统中各元件的阻抗角都是80°，那么正方向短路时03U 超前03I 约80°，反方向短路时，03U 落后03I 约100°。(×)

17. 在中性点直接接地系统中，如果各元件的零序阻抗角都是70°，当正方向发生接地故障时，03U 落后03I 约110°；当反方向发生接地故障时，03U 超前03I 约70°。 (√)

18. 小接地电流系统发生单相接地故障时，非故障线路的零序电流落后零序电压90°；故障线路的零序电流超前零序电压90°。(×)

19. 在小接地电流系统线路发生单相接地时，非故障线路的零序电流超前零序电压90°，故障线路的零序电流滞后零序电压90°。(√)

20. 在中性点不接地系统中，如果忽略电容电流，发生单相接地时，系统一定不会有零序电流。(√)

21.零序、负序功率元件不反应系统振荡和过负荷。(√)

22. 在大接地电流系统中，线路始端发生两相金属性短路接地时，零序方向电流保护中的方向元件将因零序电压为零而拒动。(×)

23．在大接地电流系统中，线路的零序功率方向继电器接于母线电压互感器的开口三角电压，当线路非全相运行时，该继电器可能会动作。(√)

24．在大接地电流系统中，为了保证各零序电流保护有选择性动作和降低定值，有时要加装方向继电器组成零序电流方向保护。(√)

25．零序电流保护逐级配合是指零序电流定值的灵敏度和时间都要相互配合。 (√)

26．零序电流保护的逐级配合是指零序电流保护各段的时间要严格配合。(×)

27．零序电流保护虽然作不了所有类型故障的后备保护，却能保证在本线路末端经较大过渡电阻接地时仍有足够灵敏度。(√)

28．零序电流保护可以作为所有类型故障的后备保护。(×)

29．当线路出现非全相运行时，由于没有发生接地故障，所以零序保护不会发生误动。(×)

30．在小接地电流系统中，零序电流保护动作时，除有特殊要求(如单相接地对人身和设备的安全有危险的地方)者外，一般动作于信号。(√)

31．电力系统振荡时，电流速断、零序电流速断保护有可能发生误动作。(×)

32．零序电流保护Ⅳ段定值一般整定较小，线路重合过程非全相运行时，可

能误动，因此在重合闸周期内应闭锁，暂时退出运行。(×)

33.零序电流保护灵敏I段在重合在永久故障时将瞬时跳闸。(×)

34.某35kV线路发生两相接地短路，则其零序电流保护和距离保护都应动作。(×)

35．在中性点不接地系统中在输电线路首端发生单相接地与在线路末端发生单相接地时保护安装处的零序电压几乎相同。（√）

36．在中性点直接接地的系统中在线路首端发生单相接地，由于相电压为零，所以零序方向元件电压要带记忆。（×）

37. 在大电流接地系统中发生接地故障时有零序电流产生，零序电流的大小与系统的零序阻抗和变压器中性点接地的多少有关与发电机的开多开少无关。（×）

38．非直接接地系统在发生单相接地时，在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和，数值一般较大，电容性无功功率的实际方向为由母线流向线路。（×）

39．在小电流接地系统中在输电线路首端发生单相接地时有很大的短路电流。（×）

40. 在大电流接地系统中发生接地故障时有零序电流产生，零序电流的分布与系统的零序阻抗及系统的发电机的开多开少有关。（×）

41.在大接地电流系统中，线路发生单相接地短路时，母线上电压互感器开口三角形的电压，就是母线的零序电压3U

。(√)

三、填空题

1．在小电流接地系统中，非故障线路保护安装处的零序电压在相位上（滞后）零序电流90度。

2．大接地电流系统中的线路，在其发生接地故障时，线路电源侧零序功率的方向与负序功率的方向(相同)，零序功率的方向是由(线路)流向(母线)的。

3．大接地电流系统中的线路，当正方向发生接地故障时，零序电压(滞后)零序电流约110度左右；当反方向发生接地故障时，零序电压(超前)零序电流约70度左右。

4．对于零序电流保护后备段，为了防止零序电流保护越级，应取常见运行方式下(最大)的分支系数进行计算。

5．如图2-3所示电力系统，各线路均配置阶段式零序电流保护，当保护I 和保护Ⅱ进行配合时，为求得最大分支系数，应考虑的方式为(线路PN ，即L3)停运。

6．在大接地电流系统中，双侧电源线路发生接地故障，对侧断路器单相先跳闸时，本侧零序电流可能增大或减小，对侧断路器三相跳开后，线路零序电流(有较大增长)。

7．零序电流方向保护是反应线路发生接地故障时零序电流分量和(零序电压分量)的多段式零序电流方向保护装置。

8．常规零序电流保护主要由零序电流或电压滤过器、电流继电器和(零序方向继电器)三部分组成。

9．3U 0突变量闭锁零序保护的功能是(防止电流互感器二次回路断线)导致零

序保护误动作。

10．零序功率方向继电器靠比较(零序)电流与(零序)电压之间相位关系来判断。

11．直接接入电压互感器第三绕组的电磁型零序功率方向元件，其动作灵敏角为03I (滞后) 03U 约70度；微机保护多采用保护装置自产3U 0接线的零序功

率方向元件，动作灵敏角为03I (超前) 03U 约110度。

12．中性点直接接地系统，当发生单相金属性接地时，故障点故障相电压为（零）、离故障点越远，零序电压（越高），（直接接地的变压器的中性点）处的零序电压为零。

四、简答题

1．大接地电流系统为什么不利用三相相间电流保护兼作零序电流保护，而

要单独采用零序电流保护?

答：三相式星形接线的相间电流保护，虽然也能反映接地短路，但用来保护接地短路时，在定值上要躲过最大负荷电流，在动作时间上要由用户到电源方向按阶梯原则逐级递增一个时间级差来配合。而专门反映接地短路的零序电流保护，则不需要按此原则来整定，故其灵敏度高，动作时限短，且因线路的零序阻抗比正序阻抗大得多，零序电流保护的保护范围长，上下级保护之间容易配合。故一般不用相间电流保护兼作零序电流保护。

2．什么是零序保护？大接地电流系统中为什么要单独装设零序保护？

答：在大短路电流接地系统中发生接地故障后，就有零序电流、零序电压和零序功率出现，利用这些电量构成保护接地短路故障的继电保护装置统称为零序保护。

三相星形接线的过电流保护虽然也能保护接地短路故障，但其灵敏度较低，保护时限较长。采用零序保护就可克服此不足。这是因为：①系统正常运行和发生相间短路时，不会出现零序电流和零序电压，因此零序保护的动作电流可以整定得较小，这有利于提高其灵敏度；②Y，d接线的降压变压器，三角形绕组侧以后的故障不会在星形绕组侧反映出零序电流，所以零序保护的动作时限可以不必与该种变压器以后的线路保护相配合而取较短的动作时限。

3．在中性点不接地系统中，各相对地的电容是沿线路均匀分布的，请问线路上的电容电流沿线路是如何分布的?

答：线路上的电容电流沿线路是不相等的。越靠近线路末端，电容电流越小。

4．小接地电流系统中，故障线路的零序电流，零序电压的相位关系如何?非故障线路呢?

答：故障线路的零序电流滞后零序电压90度，非故障线路的零序电流超前零序电压90度。

5．当中性点不接地电力网中发生单相接地故障时，故障线路与非故障线路零序电流的大小有何特点?

答：非故障线路流过的零序电流为本线路的对地电容电流，故障线路流过的零序电流为所有非故障线路对地电容电流之和。

6．请问零序方向电流保护由哪几部分组成?

答：零序电流保护主要由零序电流(电压)滤过器、电流元件和零序方向元件三部分组成。

7．零序方向电流保护有没有死区?为什么?

答：零序方向电流保护没有死区。因为接地短路故障时，故障点零序电压最高， 因此，故障点距离保护安装处越近，该处的零序电压越大，所以没有死区。

8．为什么说在单相接地短路故障时，零序电流保护比三相星形接线的过电流保护灵敏度高?

答：系统正常运行及发生相问短路时，不会出现零序电流，因此零序电流保护整定时不需考虑负荷电流，可以整定的较低；而过电流保护整定时必须考虑负荷电流。

9．小接地电流系统发生单相接地故障时其电流、电压有何特点?

答：(1)电压：在接地故障点，故障相对地电压为零；非故障相对地电压升高至线电压；三个相间电压的大小与相位不变；零序电压大小等于相电压。

(2)电流：非故障线路03I 值等于本线路电容电流；故障线路03I 等于所有非

故障线路电容电流之和；接地故障点的03I 等于全系统电容电流之总和。

(3)相位：接地故障点的03I 超前于零序电压03U 约90度。

10．根据录波图怎样简单判别系统接地故障?

答：(1)配合观察相电压、相电流量及零序电流、零序电压的波形变化来综合分析；(2)零序电流、零序电压与某相电流骤升，且同名相电压下降，则可能是该相发生单相接地故障；(3)零序电流、零序电压出现时，某两相电流骤增，且同名相电压减小，则可能发生两相接地故障。

11．在线路故障的情况下，正序功率方向是由母线指向线路，为什么零序功率方向是由线路指向母线?

答：在故障线路上，正序电流的流向是由母线流向故障点，而零序电压在故障点最高，零序电流是由故障点流向母线，所以零序功率的方向与正序功率相反，是由线路指向母线。

12．最大灵敏角为-110度的零序功率方向继电器，其零序电压和零序电流的极性端应如何与电压互感器和电流互感器的极性端连接?

答：按同极性连接。

13．大接地电流系统发生接地故障时，哪一点的零序功率最大，零序功率分布有什么特点?

答：故障点的零序功率最大。在故障线路上，零序功率由线路流向母线，愈靠近变压器中性点接地处，零序功率愈小。

14．下面的叙述是否正确：零序功率方向继电器在线路正方向出口发生单相接地故障时的灵敏度低于在线路中间发生单相接地故障时的灵敏度。为什么?

答：错误。因为零序功率在故障点最高，所以保护继电器安装处距故障点越近，动作越灵敏。

15．在零序电流保护的整定中，对故障类型和故障方式的选择有什么考虑?

答：零序电流保护的整定，应以常见的故障类型和故障方式为依据。

只考虑单一设备的故障。对两个及以上设备的重叠故障，可视为稀有故障，不作为整定保护的依据。

只考虑常见的、在同一地点发生单相接地或两相短路接地的简单故障，不考虑多点同时短路的复杂故障。

要考虑相邻线路故障对侧断路器先跳闸或单侧重合于故障线路的情况，但不考虑相邻母线故障中性点接地变压器先跳闸的情况(母线故障时，应按规定，保证母联断路器或分段断路器先跳闸)。因为中性点接地变压器先断开，会引起相邻线路的零序故障电流突然增大，如果靠大幅度提高线路零序电流保护瞬时段定值来防止其越级跳闸，显然会严重损害整个电网保护的工作性能，所以必须靠母线保护本身来防止接地变压器先跳闸。

对单相重合闸线路，应考虑两相运行情况(分相操作断路器的三相重合闸线路,原则上靠断路器非全相保护防止出现两相运行情况)。

对三相重合闸线路，应考虑断路器合闸三相不同期的情况。

6．零序电流分支系数的选择要考虑哪些情况?

答：零序电流分支系数的选择，要通过各种运行方式和线路对侧断路器跳闸前或跳闸后等各种情况进行比较，选取其最大值。在复杂的环网中，分支系数的大小与故障点的位置有关，在考虑与相邻线路零序电流保护配合时，按理应利用图解法，选用故障点在被配合段保护范围末端时的分支系数。但为了简化计算，

可选用故障点在相邻线路末端时的可能偏高的分支系数，也可选用与故障点位置有关的最大分支系数。

如被配合的相邻线路是与本线路有较大零序互感的平行线路，应考虑相邻线路故障在一侧断路器先断开时的保护配合关系。

16.大接地电流系统中，为什么有时要加装零序功率方向继电器组成零序电流方向保护?

答：大接地电流系统中，如线路两端的变压器中性点都接地，当线路上发生接地短路时，在故障点与各变压器中性点之间都有零序电流流过，其情况和两侧电源供电系统中的相间故障电流保护一样。为了保证各零序电流保护有选择性动作和降低定值，就必须加装方向继电器，使其动作带有方向性。

1．简述零序方向电流保护的工作原理。

答：零序方向电流保护是在零序电流保护的基础上加上方向元件后所得到的保护。原理是为了提高电流保护的灵敏度，在中性点直接接地的系统中发生接地短路时，必然会出现零序电流，但在线路两端的变压器的中性点都接了地的情况下，当线路上发生接地短路时，在故障点与各变压器中性点之间都有零序电流流过，其情况和两侧电源供电系统中的相间故障电流保护一样，同一母线两端的保护为了满足选择性，在配合上必然会导致矛盾的结果。为了保证各零序电流保护有选择性动作和降低定值，就必须加装方向继电器，使其动作带有方向性。这就是零序方向电流保护的原理。

计算题

1、如下图所示，知K1点的最大接地短路电流为2600A，最小接地短路电流为2000A，1QF处的零序电流保护的一次整定值为I段1200A，0s；II段330A，0.5s。计算2QF处的零序电流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的一次动作电流值及动作时间（可靠系数取1.3，配合系数取1.1）。（提示：Ⅰ段应躲过K1点的最大接地短路电流；Ⅱ段应与1QF处的零序Ⅰ段相配合；Ⅲ段应与1QF处的零序Ⅱ段相配合）

出线

2、在大电流接地系统中由三只电流互感器和电流继电器组成零序电流保护，

已知零序电流继电器的整定值I4

act A

；正常运行时，线路上流过的一次电流为

360A，TA的变比为400/5；零序电流滤过器的A相极性接反或C相断线时，在正常负荷下，保护会不会误动。