1、第五章 電網(wǎng)的接地保護,第一節(jié) 中性點直接接地電網(wǎng)接地短路時的零序電壓、零序電流和零序功率 第二節(jié) 中性點直接接地電網(wǎng)的零序電流保護 第三節(jié) 中性點直接接地電網(wǎng)的方向電流保護 第四節(jié) 中性點非直接接地的接地保護 第五節(jié) 對電網(wǎng)接地保護的評價與應(yīng)用,5.1 中性點直接接地電網(wǎng)接地短路時的零序電壓、零序電流和零序功率,當(dāng)線路發(fā)生接地故障時，流過保護安裝處的短流電流隨著電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的不同而不同，所以需要具體問題具體考慮，構(gòu)建適合的保護（特征量為零序分量） 電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)： 1、中性點直接接地系統(tǒng)，又稱大電流接地系統(tǒng) 2、中性點非直接接地系統(tǒng)，又稱小電流接地系統(tǒng) 中性點不接地 中性點通過消弧線圈接地,當(dāng)中性點直

2、接接地的電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時，將出現(xiàn)很大的零序電流。我國110kV及以上的電力系統(tǒng)均為大電流接地系統(tǒng)。單相短路將產(chǎn)生很大的故障相電流和零序電流，必須裝設(shè)接地短路的相應(yīng)保護裝置。接地短路時必有零序電流，而在正常負(fù)荷狀態(tài)下，零序電流沒有或很小，因此采用反應(yīng)零序電流的接地保護將能取得較高靈敏度，而且三相只要一個電流繼電器，使接地保護裝置非常簡單。,規(guī)定： 零序電流的正方向由母線流向線路 零序電壓的正方向從高電位指向低電位,一、單相接地時零序分量的特點： 故障處零序電壓最高 零序電流的分布主要由線路零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗決定，而與電源的數(shù)目和位置無關(guān) 母線零序電壓是該點到零序網(wǎng)絡(luò)中性點之

3、間零序阻抗上的電壓降，即： 而與保護線路的零序阻抗和故障點的位置無關(guān) 系統(tǒng)運行方式發(fā)生改變時，但接地變壓器數(shù)目及位置不變時，則零序網(wǎng)絡(luò)保護不變 故障線路上，零序功率方向由線路指向母線；非故障線路上，由母線指向線路,二、變壓器中性點接地方式的選擇 總原則：在任何情況下，使系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡(luò)盡量不發(fā)生改變,獲取零序電壓電流的方法,1、零序電壓的獲取 基本原理：,二次式零序電壓濾過器 三相五柱式電壓互感器 發(fā)電機中性點接地電壓互感器,加法器,2、零序電流的獲取 基本原理：,由零序電流互感器構(gòu)成零序電流濾過器,由三個TA構(gòu)成,由零序電流互感器構(gòu)成,5.2 中性點直接接地電網(wǎng)的零序電流保護,零序電流保護和相

4、間電流保護一樣，廣泛采用三段式零序電流保護 大接地電流系統(tǒng)中的多段式零序電流保護 ：零序電流速斷（零序段）保護 ；零序電流限時速斷（零序段）保護 ；定時限零序過電流（零序段）保護 ；,一、零序電流速斷保護,1）躲過被保護線路末端發(fā)生單相或兩相接地短路時流過本線路的最大零序電流，,（2）躲過手動合閘或自動重合閘期間斷路器三相觸頭不同時合上所出現(xiàn)的最大零序電流，,（3）躲過非全相運行期間振蕩所造成的最大零序電流，,2. 帶時限零序電流速段保護（零序電流II段）,動作電流：躲過相鄰線路段末端短路時流過本線路的最大零序電流。 動作時限：比下一條線路零序電流I段的動作時限大一個時限級差t。 靈敏性：按被

5、保護線路末端發(fā)生接地短路時的最小零序電流 來校驗,3.零序過電流保護（零序電流III段）,躲過下一線路始端（即本線路末端）三相短路時流過本保護的最大不平衡電流Iub.max 各保護間靈敏系數(shù)相互配合； 躲過非全相運行造成的最大零序電流 對高壓網(wǎng)絡(luò)，躲過線路末端T另一側(cè)短路時可能出現(xiàn)的最大不平衡電流,動作時間：從零序網(wǎng)的最末級開始按階梯原則向電源方向推算,5.3 中性點直接接地電網(wǎng)的零序方向電流保護,中性點直接接地電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時，零序功率 總是由故障點指向各個中性點。在變壓器較多的復(fù) 雜網(wǎng)絡(luò)中，必須考慮零序保護動作的方向性,接地短路時保護安裝處零序電壓與電流的相位關(guān)系,三段式零序方向電流保

6、護接線,5.4 中性點非直接接地電網(wǎng)的接地保護,在中性點不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時，由于接 地故障電流很小，而且三相之間線電壓仍然保護對 稱，對負(fù)荷電流沒有影響，所以在一般情況下允許 帶一個接地點故障繼續(xù)運行一段時間，不必立即動 作于跳閘。,一、中性點不接地電網(wǎng)的單相接地故障特點 1、單電源單出口線路，以A相接地接短路為例,A相短路時的電壓分布,特點1： 1、非故障相電壓升高 2、保護安裝處出現(xiàn)零序電壓，大小等于相壓 。,A相短路時的電流分布,特點2： 1、流過故障線路的零序電流為0，所以零序保護不能反應(yīng),2、單電源多出口線路時，以A相接地短路為例,特點：電容電流分布(相對各線路的保護安裝處)

7、非故障線路流過的是本線路的電容電流 發(fā)電機線路流過的是本線路的電容電流（其它線路的電流由B和C相流并經(jīng)A相流入，所以對保護來說不產(chǎn)生零序電流） 故障線路流過的是非故障線路電容電流的總和。（本線路的電容電流由B和C相由母線流出并經(jīng)A相由線路流向母線，對保護來說不產(chǎn)生零序電流）,結(jié)論： 中性點不接電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時，電網(wǎng)各處故障相對地電壓為零，非故障相電壓電壓升高至線電壓，電網(wǎng)中出現(xiàn)零序電壓，大小等于電網(wǎng)正常時的相電壓。 非故障線路流過本線路的電容電流，其方向由母線流向線路，超前零序電壓90 故障線路流過非故障線路電容電流之和，其方向由線路流向母線，滯后零序電壓90 故障線路與非故障線路的零序功

8、率方向相反,二、中性點不接電網(wǎng)的接地保護 由結(jié)論可以構(gòu)成以下零序保護： 1、絕緣監(jiān)視裝置：利用中性不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，電網(wǎng)中出現(xiàn)零序電壓的特點，實現(xiàn)無選擇性的接地保護,2、零序電流保護：當(dāng)母線出口線路較多時，電網(wǎng)發(fā)生單相接地時故障線路的零序電流大于非故障線路的零序電流特點，區(qū)分故障線路和非故障線路,3、零序功率方向保護：當(dāng)母線出口線路較少時 發(fā)生單相接地故障非故障線路與故障線路的零 序電流差別不大，但非故障線路與故障線路的 零序功率方向不同，可構(gòu)成零序功率方向保護,三、中性點經(jīng)消弧線圈接地的單相接地保護規(guī)定： 在各級電壓的網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)系統(tǒng)電容電流超過以下規(guī) 定時，需要在中性點上安裝消弧

9、線圈 30A/6Kv， 20A/10Kv， 10A/2266Kv 在中性點和大地之間接入一個帶鐵芯的電感線圈L，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，在接地點就有一個電感分量的電流通過，此電流和原系統(tǒng)中的電容電流相抵消，就可以減少故障點的接地電流，因此稱它為消弧線圈。 在零序電壓作用下，零序電流(電容電流)經(jīng)消 弧線圈流回，選擇電感的大小，可使單相接地時流經(jīng)故障點的電流為0,消弧線圈的作用就是用電感來補償接地點的電容 電流，根據(jù)補償程度不同，可分為： （1）完全補償 （2）欠補償 （3）過補償,當(dāng)采用過補償時，流經(jīng)故障點的電流呈感性；但數(shù)值大大減小 流過故障線路的電流由母線流向線路（與沒有消弧線圈不同） 流過

10、非故障線路的電流也由母線流向線路 結(jié)論：中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障時，既不能通過零序電流的大小判斷故障點的位置，也不能通過零序功率的方向來判斷故障點的位置,根據(jù)上述結(jié)論，構(gòu)成以下零序保護 1、反應(yīng)穩(wěn)態(tài)過程的接地保護 采用絕緣監(jiān)視裝置：利用電網(wǎng)出現(xiàn)零序電壓的特點，實現(xiàn)無選擇性的接地保護，同前 零序電流保護：如果經(jīng)補償后的殘余電流仍能滿足選擇性和靈敏要求時產(chǎn)用 反應(yīng)接地電流有功分量保護(不可靠很少用) 反應(yīng)高次諧波分量的保護：電網(wǎng)中5次諧波數(shù)值大且不能被消弧線圈所補償，其電流分 布與基波在中性不接地電網(wǎng)的中的分布一致。,2、反應(yīng)暫態(tài)過程的接地保護 反應(yīng)暫態(tài)電流輻值的保護：利用暫態(tài)過程中

11、接地電容電流的首半波幅值較大構(gòu)成。 反應(yīng)暫態(tài)零序分量首半波的方向零序電流保護：在暫態(tài)零序分量中，故障線路的零序電流和零序電壓的首半波方向相反，而非故障線路的首半波方向相同 這些保護在實用中均不理想，對中性點經(jīng)消 弧線圈接地電網(wǎng)的保護仍有待進一步研究。,5.5 對電網(wǎng)接地保護的評價和應(yīng)用,一、大電流接地系統(tǒng) 優(yōu)點 1、同一線路上，零序過電流較相間過電流保護有較短的動作時限,2、同一線路上，零序過電流較相間過電流的靈敏度高 3、零序電流保護的保護范圍受系統(tǒng)的運行方式和線路的長短影響較小 4、零序電流保護不受系統(tǒng)振蕩、過負(fù)荷等因素影響，因為它只反應(yīng)零序電流 5、方向性零序保護在保護出口處沒有死區(qū),缺點 1、在系統(tǒng)運行方式變化很大或者接地方式變化很大的系統(tǒng)中難以滿足要求 2、采用單相自動重合閘時，必須設(shè)置零序不靈敏I段，在自動重合動作時，應(yīng)同時須閉鎖靈敏I段。 3、有自藕變壓器系統(tǒng)時，零序保護整定