1、電網(wǎng)接地故障的電流/電壓保護(hù),主要內(nèi)容,一、零序分量的特點(diǎn) 二、零序電壓、電流濾過器 三、多段式零序電流保護(hù) 四、方向性零序電流保護(hù) 五、對零序電流保護(hù)的評價(jià),變壓器中性點(diǎn)接地方式 大電流接地系統(tǒng) 小電流接地系統(tǒng),35kV及以下電網(wǎng)：中性點(diǎn)不接地或不直接接地 小接地電流系統(tǒng),110kV及以上電網(wǎng)：中性點(diǎn)直接接地 大接地電流系統(tǒng),零序阻抗?jié)M足：,中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障幾率達(dá) 8090%，零序保護(hù)有較好效果。,我國：,有些國家：,一、零序分量的特點(diǎn),零序網(wǎng)絡(luò)：與線路、接地變壓器的數(shù)目和位置相關(guān)，和發(fā)電機(jī)沒有關(guān)系。,零序電壓：故障點(diǎn)零序電壓最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電 壓越低，變壓器中性點(diǎn)接

2、地處為零。,一、零序分量的特點(diǎn),一、零序分量的特點(diǎn),2. 零序電流 分布：與變壓器中性點(diǎn)接地的多少和位置有關(guān)； 大?。号c線路及中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗有關(guān)。,一、零序分量的特點(diǎn),3. 零序功率 分布：短路點(diǎn)零序功率最大； 方向：對于發(fā)生故障的線路，兩端的零序功率方向?yàn)?線路母線。,一、零序分量的特點(diǎn),4.零序電壓與電流的相位關(guān)系,正方向故障：,夾角取決于保護(hù)背后系統(tǒng)的零序阻抗，與被保護(hù)線路、故障位置、過渡電阻無關(guān),一、零序分量的特點(diǎn),4.零序電壓與電流的相位關(guān)系,反方向故障：,夾角取決于保護(hù)面對系統(tǒng)的零序阻抗。,1.零序電壓濾過器,(a) 用三個(gè)單相式電壓互感器,二、 零序電壓、電流濾過器,

3、1.零序電壓濾過器,二、 零序電壓、電流濾過器,(b) 用三相五柱式電壓互感器,1.零序電壓濾過器,二、 零序電壓、電流濾過器,(c) 接于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的單相電壓互感器,(d) 內(nèi)部合成零序電壓,1.零序電流濾過器,二、 零序電壓、電流濾過器,1.零序電流濾過器,二、 零序電壓、電流濾過器,優(yōu)點(diǎn)： 沒有不平衡電流 接線簡單,三、三段式零序電流保護(hù),零序電流段保護(hù),零序電流II段保護(hù),零序電流III段保護(hù),（一）零序電流I段保護(hù),（1）躲過本線路末端接地短路時(shí)的最大三倍零序電流,三、三段式零序電流保護(hù),的計(jì)算：,故障點(diǎn)：本線路末端,故障類型：,（假設(shè) ）,當(dāng),當(dāng),運(yùn)行方式,本側(cè)與對側(cè)的電源應(yīng)是最

4、大運(yùn)行方式；背后的零序阻抗小，對側(cè)的零序阻抗大。,（2）躲斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘而出現(xiàn)的最大零序電流,的計(jì)算：,兩相先合：,一相先合：,取兩者較大者,三、三段式零序電流保護(hù),（一）零序電流I段保護(hù),（2）躲斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘而出現(xiàn)的最大零序電流,三、三段式零序電流保護(hù),（一）零序電流I段保護(hù),整定值應(yīng)選取（1）和（2）中較大者。原則（2）所得定值一般較大，保護(hù)范圍縮小，靈敏度降低。,在手動(dòng)合閘以及三相自動(dòng)重合閘時(shí)，使零序I段帶有一個(gè)小的延時(shí)（約0.1s），這樣就無需考慮此條件。,（1）躲過本線路末端接地短路時(shí)的最大三倍零序電流,（3）當(dāng)線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí),按原則（1）整定，往往

5、不能躲開非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流,按能躲開非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流整定，保護(hù)范圍縮小,矛盾！,三、三段式零序電流保護(hù),（一）零序電流I段保護(hù),設(shè)置兩個(gè)零序I段保護(hù),不靈敏I段：按條件（3）整定,靈敏I段：按條件（1）或（2）整定,解決辦法：,全相運(yùn)行時(shí)發(fā)揮作用，非全相時(shí)退出。,非全相運(yùn)行時(shí)發(fā)揮作用。,三、三段式零序電流保護(hù),（3）當(dāng)線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí),與相鄰線路零序電流I段配合,（二）零序電流II段保護(hù),三、三段式零序電流保護(hù),靈敏性校驗(yàn)：,要求 Ksen1.5,改與相鄰線段配合 用兩個(gè)靈敏度不同的II段 改用接地距離保護(hù),若不滿

6、足要求,按本線路末端發(fā)生接地故障時(shí)最小零序電流校驗(yàn),三、三段式零序電流保護(hù),（二）零序電流II段保護(hù),躲下級(jí)線路出口三相短路時(shí)流過保護(hù)裝置的最大不平衡電流,三、三段式零序電流保護(hù),（二）零序電流III段保護(hù),式中,與下級(jí)線路零序III段保護(hù)在靈敏度上配合,三、三段式零序電流保護(hù),（二）零序電流III段保護(hù),靈敏性校驗(yàn)：,1. 近后備:按被保護(hù)線路末端短路時(shí)，流過保護(hù)的最小三倍零序電流校驗(yàn),2. 遠(yuǎn)后備：按相鄰線路末端短路時(shí)，流過保護(hù)的最小三倍零序電流校驗(yàn),動(dòng)作時(shí)間：按階梯時(shí)限原則來選擇,零序過電流保護(hù)的時(shí)限特性,在同一線路上的零序過電流保護(hù)與相間短路的過電流保護(hù)相比，將具有較小的時(shí)限，這是零序

7、過電流保護(hù)的一大優(yōu)點(diǎn)。,三、三段式零序電流保護(hù),四、方向性零序電流保護(hù),零序電流保護(hù) + 零序功率方向繼電器 = 方向性零序電流保護(hù),k1點(diǎn)短路時(shí),k2點(diǎn)短路時(shí),四、方向性零序電流保護(hù),靜態(tài)功率方向繼電器,四、方向性零序電流保護(hù),1. 零序功率方向繼電器的接線：,1. 零序功率方向繼電器的接線：,整流型和晶體管型零序功率方向繼電器,四、方向性零序電流保護(hù),1.零序過電流保護(hù)的靈敏度高,2.受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響要小,3.不受系統(tǒng)振蕩和過負(fù)荷的影響,4.方向性零序電流保護(hù)沒有電壓死區(qū),5.簡單、可靠,優(yōu)點(diǎn)：,五、對零序電流保護(hù)的評價(jià),1.對短線路或運(yùn)行方式變化很大時(shí)，保護(hù)往往不能滿足要求,2.單相

8、重合閘的過程中可能誤動(dòng),3.當(dāng)采用自耦變壓器聯(lián)系兩個(gè)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)時(shí)，將使保護(hù)的整定配合復(fù)雜化，且將增大第III段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間,缺點(diǎn)：,五、對零序電流保護(hù)的評價(jià),2.4 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù),中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)(小接地電流系統(tǒng)) 中性點(diǎn)不接地 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地,在小接地電流系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí)，一般都允許再繼續(xù)運(yùn) 行12個(gè)小時(shí),要求保護(hù)能選出接地線路并及時(shí)發(fā)出信號(hào) 對人身和設(shè)備的安全有危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于跳閘,1、對保護(hù)的要求,2.4 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù),2、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),2.4 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù),結(jié)論：,3.

9、 在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之總和，方向?yàn)閺木€路流向母線。,1. 發(fā)生單相接地時(shí)，全系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)零序電壓；,2. 在非故障線路上有零序電流，其數(shù)值等于該線路本身的電容電流，方向?yàn)閺哪妇€流向線路。,2.4 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù),3、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障的特點(diǎn),2.4 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù),在中性點(diǎn)接入消弧線圈以后，單相接地時(shí)，通過接地點(diǎn)的總電流為電感電流與全系統(tǒng)總電容電流的向量和。即,由于 和 的相位相差180，因此 將因消弧線圈的補(bǔ)償而減小。根據(jù)對電容電流補(bǔ)償程度的不同，可以分為完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償三種補(bǔ)償方式。,

10、過補(bǔ)償方式?jīng)]有發(fā)生過電壓的危險(xiǎn)性。因而得到廣泛的應(yīng)用。,2.4 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的零序電流保護(hù),3、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障的特點(diǎn),中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù),（1）零序電壓保護(hù)（絕緣監(jiān)視裝置）,絕緣監(jiān)視裝置是利用單相接地時(shí)出現(xiàn)的零序電壓，帶延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。,該保護(hù)只能監(jiān)測出接地故障，但不能判別出是哪條線路的接地。為了找出故障線路，還需要由運(yùn)行人員依次短時(shí)斷開各條線路，再以自動(dòng)重合閘糾正。當(dāng)斷開某條線路時(shí)，零序電壓信號(hào)消失，即說明該線路單相接地。,（2）零序電流保護(hù),零序電流保護(hù)是利用故障線路的零序電流比非故障線路零序電流大的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)選擇性的保護(hù)。,為了保證動(dòng)作的選擇性，零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流Iset應(yīng)大于本線路的電容電流，即,中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù),（3）零序功率方向保護(hù),零序功率方向保護(hù)是利用故障線路和非故障線路的保護(hù)安裝處零序電流方向相反的特點(diǎn)構(gòu)成。用于零序電流保護(hù)不滿足要求和接線復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中。,中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù),本節(jié)學(xué)習(xí)重點(diǎn),掌握中性點(diǎn)直接接