第三章--输电线路的接地保护资料.ppt

,第三章电网的接地保护,本章重要知识点,1、中性点直接接地电网接地故障分析,2、中性点直接接地电网接地故障时系统中零序电气量分布特点,3、零序分量的获取方法及零序电流保护原理,4、零序电流保护的整定计算方法,5、非有效接地系统单相接地故障分析及故障后系统中电气量分布特点,6、非有效接地系统的单相接地保护原理,第一节中性点直接接地系统接地故障分析,单相接地短路故障几率很大（总故障80%以上）大电流接地系统单相接地短路出现很大故障相与零序短路电流，需设单独保护（相电流保护灵敏度不够）以零序电流构成接地短路的保护具有显著优点：正常运行时不存在零序电流发生接地短路时，将出现很大的零序电流,接地短路的零序等效网络、零序电压分布及向量图,一、零序网络与零序电流电压的分布,第一节中性点直接接地系统接地故障分析,第一节中性点直接接地系统接地故障分析,零序电压,零序电流,第一节中性点直接接地系统接地故障分析,(1)故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压越低(2)零序电流的分布，主要取决于线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关(3)对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率的方向相反，零序功率的方向由线路流向母线(4)保护安装处的零序电流、电压之间的相位差由其背侧的零序阻抗角决定，与被保护线路的零序阻抗及故障点位置无关。(5)系统运行方式变化时，如果线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络不变。但因正、负序阻抗变化，将引起正、负、零序网络电压分配的改变，间接影响零序电流的大小。,第二节直接接地系统的零序电流保护,一、零序电压和零序电流的获取,1、外接,第二节直接接地系统的零序电流保护,2、自产(软件计算),第二节直接接地系统的零序电流保护,目前，多数微机保护中采用自产零序电压，而零序电流两种方法都采用，并且通过比较可以检测采样是否正常,(1)躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流,第二节直接接地系统的零序电流保护,二、零序电流速断保护(I段),1、原理：反应于零序电流增大而瞬时动作的电流保护,2、整定动作值,三相不同期合闸时，相当于出现纵向不对称故障，则必然出现不对称序分量。,(2)躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流,第二节直接接地系统的零序电流保护,整定值应选取(1),(2)中较大者。,如按照条件(2)整定将使起动电流过大，因而保护范围缩小时，应使保护装置的动作时间大于断路器三相不同期合闸的时间(约01s)，则可以不考虑,(附）纵向不对称故障分析,第二节直接接地系统的零序电流保护,第二节直接接地系统的零序电流保护,(3)当线路上采用单相自动重合闸时，躲非全相运行期间振荡所造成的最大零序电流整定,第二节直接接地系统的零序电流保护,其中,单相断线时,两相断线时,b)设置不灵敏段：按（3）整定,若不能躲开在非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流，则：,第二节直接接地系统的零序电流保护,a)设置灵敏段：按(1),(2)条件整定，非全相运行状态时退出运行（闭锁灵敏一段）,对零序电流段保护的灵敏性要求同相间电流段,a.分支电路使故障线路中的零序短路电流增大b.如果前一级零序电流II段保护仍按原方式整定,则保护范围将大大缩短c.考虑分支系数以保证零序电流II段保护足够的灵敏度,第二节直接接地系统的零序电流保护,三、零序电流II段保护,按单侧电源电流II段整定方式计算,但需考虑:分支电路的影响,1.有接线的变压器时，零序电流II段保护的整定,2.实际整定,第二节直接接地系统的零序电流保护,零序电流保护1II段与零序电流保护2I段的保护范围配合(消除分支电路的影响),整定:,为相邻线路保护2零序I段保护区末端接地短路时，相邻线路的零序电流与流过本线路的零序电流之比,第二节直接接地系统的零序电流保护,校验条件:线路末端发生接地短路时最小零序电流校验(即最不利情况下，动作最不灵敏),（2）零序电流保护II段灵敏系数的校验,第二节直接接地系统的零序电流保护,(1)使零序段保护与下一条线路的零序段相配合，时限再抬高一级(2)保留0.5s的零序段，再增加一个按第(1)项原则整定的保护。定值较大的零序段以较短的延时切除故障；较长延时的零序段在各种运行方式下线路末端接地短路时具有足够的灵敏系数(3)改用接地距离保护,3.不满足灵敏系数要求时,零序电流II段的整定,第二节直接接地系统的零序电流保护,四、零序过电流（零序III段）,第二节直接接地系统的零序电流保护,一般情况下作为后备保护中性点直接接地电网中的终端线路上作主保护,1.整定,(1)躲开下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流,末端零序电流III段(一般为降压变压器高压侧)保护:无需与低压侧保护配合,保护瞬时动作跳闸,(2)实际整定:,保护定值整定:检查灵敏系数配合关系,做相邻线路远后备时,需考虑零序分支的影响,保护动作时间整定,第二节直接接地系统的零序电流保护,2.零序电流III段时限特性,第二节直接接地系统的零序电流保护,五、评价,在中性点直接接地的电网中，由于零序电流保护简单、经济、可靠，因而获得了广泛的应用。(1)零序电流保护的灵敏度高，动作时限短，无电压死区。(2)零序电流保护受运行方式变化的影响较小。(3)零序保护不受三相对称的系统振荡，短时过负荷等的影响。(4)在110kV及以上的高压系统中，单相接地故障约占全部故障的70一90，且其它的故障也往往是由单相接地发展起来的，因此采用专门的零序保护具有显著的优越性,第二节直接接地系统的零序电流保护,零序电流保护的缺点是：(1)受中性点的接地数目与分布的影响很大；对于短线路或运行方式变化很大的情况，保护往往不能满足运行的要求(2)在重合闸动作的非全相运行状态可能出现较大的零序电流，因而影响零序电流保护的正确工作(3)当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的网络时，则任一网络的接地短路都将在另一网络中产生零序电流，使零序保护的整定配合复杂化，并将增大第段保护的动作时限。,第二节直接接地系统的零序电流保护,在双侧或多侧均有接地中性点的网络中，需要考虑零序电流保护动作的方向性与方向性相间电流保护类似，只在必需时使用方向元件，如：零序电流速断保护定值不能保证选择性零序过电流保护动作时限不能保证选择性,第三节方向性零序电流保护,第三节方向性零序电流保护,一、零序功率方向继电器,第三节方向性零序电流保护,为适应此要求，这种零序功率方向继电器的接线应将电流线圈与电流互感器之间同极性相连，而将电压线圈与电压互感器之间异极性相连。,二、零序功率方向继电器接线方式,根据零序分量的特点，零序功率方向继电器接线应采用最大灵敏角:,这种接线简单清晰，易于理解。在静态功率方向继电器的技术条件中，就按此规定其最大灵敏角,以前广泛使用的整流型和晶体管型零序功率方向继电器,最大灵敏角为:,第三节方向性零序电流保护,第三节方向性零序电流保护,越靠近故障点的零序电压越高，因此零序方向元件没有电压死区当故障点距保护安装地点很远时，由于保护安装处的零序电压较低，零序电流较小，必须校验方向元件在这种情况下的灵敏系数作为相邻元件的后备保护时，应采用相邻元件末端短路时，在本保护安装处的最小零序功率与功率方向继电器的最小起动功率之比来计算灵敏系数，并要求,第三节方向性零序电流保护,第四节中性点非有效接地电网的接地保护,1.中性点不接地电网单相接地短路时零序分量的特点在正常运行情况下三相对称，对地有相同的电容C0，且对地电容电流之和为零A相接地时UAD=0，其余两相电压升高倍，对地电容电流之和不为零，且出现零序电压,一、中性点不接地电网单相接地短路时零序分量的特点和接地保护,第四节中性点非直接接地电网的接地保护,电压相量为电流相量为（不考虑负荷电流的电容电流）,第四节中性点非直接接地电网的接地保护,中性点不接地电网单相接地短路时零序分量的特点,第四节中性点非直接接地电网的接地保护,中性点不接地电网单相接地短路零序分量的特点：单相接地时，全系统都将出现零序电压，在数值上为故障前相电压U非故障线路零序电流为本身的对地电容电流，方向由母线流向线路故障线路零序电流为为全系统非故障元件对地电容电流之和，方向由线路流向母线接地点零序电流为为全系统对地电容电流之和,第四节中性点非直接接地电网的接地保护,2.中性点不接地电网的接地保护,（1）绝缘监视装置利用接地后出现的零序电压，带延时动作于信号无选择性，须手动选择故障线路（2）零序电流保护故障线路零序电流较非故障线路大可有选择性发出信号或动作于跳闸,第四节中性点非直接接地电网的接地保护,整定：零序电流保护装置的起动电流必须大于本线路的零序电容电流I0op=Krel3UC0单相接地短路时流过保护的零序电流为I0.min=3U(CC0)求得灵敏系数Ksen=I0.min/I0op=(CC0)/KkC0当全网络的电容电流越大，或被保护线路的电容电流越小时，灵敏系数就越容易满足要求,第四节中性点非直接接地电网的接地保护,（3）零序功率方向保护利用接地后故障线路、非故障线路零序电流方向相反的特点有选择性发出信号或动作于跳闸用于零序电流保护灵敏系数不满足要求的情况：出线较少，各线路零序电流与系统总的零序电流接近：I0.iI0.出线较多，但线路长度相差悬殊，长线路零序电流与系统总的零序电流接近：I0.i.maxI0.,第四节中性点非直接接地电网的接地保护,中性点不接地电网单相接地短路I0.较大时易于燃起电弧，产生弧光过电压，破坏绝缘，导致相间故障要求经消弧线圈接地，以感性电流补偿容性电流设置消弧线圈的条件：36kV，I0.30A10kV、35kV，I0.10A以消弧线圈感性电流补偿:I0.=IL+IC为防止全补偿（IL=IC）出现L、C串联谐振出现的过电压，实际使用过补偿，补偿系数K=（ILIC）/IC=5%10%,二、中性点经消弧线圈接地电网单相接地短路时零序分量的特点和保护方式,第四节中性点非直接接地电网的接地保护,中性点经消弧线圈接地电网单相接地短路时零序分量的特点:,第四节中性点非直接接地电网的接地保护,中性点经消弧线圈接地电网单相接地短路零序分量的特点：单相接地时，全系统都将出现零序电压，在数值上为故障前相电压U非故障线路零序电流为本身的对地电容电流，方向由母线流向线路故障线路零序电流为为接地点残余电流与故障线路对地电容电流之和，方向由母线流向线路接地点残余零序电流与电感补偿电流同方向,第四节中性点非直接接地电网的接地保护,