电力系统继电保护原理电流保护(3-4)课件

1、2.3 2.3 中性点直接接地系统中接地短中性点直接接地系统中接地短 路的零序电流及方向保护路的零序电流及方向保护2.3.1 2.3.1 电网分类及零序分量产生电网分类及零序分量产生2.3.1 2.3.1 电网分类及零序分量产生电网分类及零序分量产生2.3.12.3.1电网分类及零序分量产生电网分类及零序分量产生当系统中主变压器中性点直接接地时 X0 X0/ X1X13中性点直接接地的电网又称大接地电流系统，即当发生接地故障时，通过变压器接地点构成通路，使故障相流过很大的短路电流。 2.3.2 2.3.2接地短路时零序电压、电流和功率的分布接地短路时零序电压、电流和功率的分布零序电流电压分布图

2、零序电流电压分布图2.3.22.3.2接地短路时零序电压、电流和功率的分布接地短路时零序电压、电流和功率的分布1.故障点的零序电压最高，离故障点越远处的零序电压越低，变压器中性接点的零序电压为零。2.3.22.3.2接地短路时零序电压、电流和功率的分布接地短路时零序电压、电流和功率的分布2.零序电流分布与变压器中性点接地的多少及位置有关。大小与线路的零序阻抗及中性点接地变压器的零序阻抗有关。2.3.22.3.2接地短路时零序电压、电流和功率的分布接地短路时零序电压、电流和功率的分布3. 零序功率短路点S S0 0最大，越靠近变压器中性点接地处S S0 0越小。对于发生故障的线路，两端S S0

3、0的方向与S S1 1方向相反,从线路母线2.3.22.3.2接地短路时零序电压、电流和功率的分布接地短路时零序电压、电流和功率的分布4.保护安装处零序电压与电流的相位关系2.3.32.3.3零序电压、电流滤过器零序电压、电流滤过器1.1.零序电压滤过器零序电压滤过器用三个单相式电压互感器用三相五柱式电压互感器2.3.32.3.3零序电压、电流滤过器零序电压、电流滤过器1.1.零序电压滤过器零序电压滤过器用接于发电机中性用接于发电机中性点的电压互感器点的电压互感器内部合成零序电压内部合成零序电压2.3.32.3.3零序电压、电流滤过器零序电压、电流滤过器2.零序电流滤过器零序电流滤过器优点：

4、没有不平衡电流 接线简单2.3.42.3.4零序电流速断保护零序电流速断保护(I(I段段) )工作原理工作原理:反映被保护线路零序电流升高而动反映被保护线路零序电流升高而动 作的保护作的保护作用作用：作为被保护线路接地故障的主保护：作为被保护线路接地故障的主保护保护区保护区：线路始端一部分：线路始端一部分整定计算原则：整定计算原则：与相间短路的无时限电流速与相间短路的无时限电流速 断保护类似断保护类似2.3.42.3.4零序电流速断保护零序电流速断保护(I(I段段) )整定原则及公式整定原则及公式（1）躲过下一个线路出口接地短路的最大三倍零序电 流3I0.max2.3.42.3.4零序电流速断

5、保护零序电流速断保护(I(I段段) )2.3.42.3.4零序电流速断保护零序电流速断保护(I(I段段) )整定原则及公式整定原则及公式（2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大三倍零序电流3 3I I0unb0unb IIset=KIrel3I0unb IIset=KIrel3I0unb2.3.42.3.4零序电流速断保护零序电流速断保护(I(I段段) )整定原则及公式整定原则及公式整定值应选其中较大者在按条件(2)整定，定值较大，保护范围较小时。在手动合闸以及三相自动重合闸时，使零序I I段带有一个小的延时（0.1s），这样就无需考虑条件（2）。（3）当线路上采用单相自动重合闸时，按能躲

6、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整定。解决：设置两个零序I I段保护不灵敏I I段：按条件3整定灵敏I I段：按条件1或2整定2.3.42.3.4零序电流限时速断保护零序电流限时速断保护(II(II段段) )工作原理工作原理:反映被保护线路零序电流升高而带有反映被保护线路零序电流升高而带有 较小时限动作的保护较小时限动作的保护作用作用：与零序：与零序I段配合作为被保护线路接地故障段配合作为被保护线路接地故障 的主保护的主保护保护区保护区：本线路全长：本线路全长整定计算原则整定计算原则与相间短路的限时电流速断保护与相间短路的限时电流速断保护类似类似2.3.42.3.4零

7、序电流限时速断保护零序电流限时速断保护(II(II段段) )整定原则及公式整定原则及公式与相邻线路零序电流I I段配合212.3.52.3.5零序过电流保护零序过电流保护(III(III段段) )工作原理工作原理: :反映被保护线路零序电流升高而带反映被保护线路零序电流升高而带 有较长时限动作的保护有较长时限动作的保护作用：作用：作为被保护线路接地故障的后备保护作为被保护线路接地故障的后备保护保护区保护区：本线路全长和下一相邻线路全长：本线路全长和下一相邻线路全长2.3.52.3.5零序过电流保护零序过电流保护(III(III段段) )整定原则及公式整定原则及公式(1)躲下级线路出口相间短路时

8、流过保护装置的最大不平衡电流I Iunb.maxunb.max IIIIset=KIIIrelIunb.max IIIIset=KIIIrelIunb.max(2)与下级线路零序IIIIII段保护在灵敏度上配合整定原则及公式整定原则及公式灵敏性校验：ABC22.3.52.3.5零序过电流保护零序过电流保护(III(III段段) )整定原则及公式动作时限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，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，将具有较小的时限，这是零序过电流保护的一大优点。将具有较小的时限，这是零序过电流保护的一大优点。2.3.62.3.6方向性零序电流保护

9、方向性零序电流保护在双电源网络中，零序分量分布K1K22.3.62.3.6方向性零序电流保护方向性零序电流保护方向性零序电流保护接线零序功率继电器 没有死区2.3.62.3.6方向性零序电流保护方向性零序电流保护三段式零序方向电流保护原理接线三段式零序方向电流保护原理接线信 号信 号信 号2.3.62.3.6对零序电流保护的评价对零序电流保护的评价优点优点1.零序过电流保护的灵敏度高；2.受系统运行方式的影响要小；3.不受系统振荡和过负荷的影响；4.方向性零序电流保护没有电压死区；5.简单、可靠。缺点1.1.对短线路或运行方式变化很大时，保护往往不能满足要求；对短线路或运行方式变化很大时，保护

10、往往不能满足要求；2.2.单相重合闸的过程中可能误动；单相重合闸的过程中可能误动；3.3.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，且将增大第护的整定配合复杂化，且将增大第IIIIII段保护的动作时间。段保护的动作时间。2.3.62.3.6对零序电流保护的评价对零序电流保护的评价2.4 2.4 中性点非直接接地系统中单相中性点非直接接地系统中单相 接地故障的保护接地故障的保护中性点非直接接地系统中性点非直接接地系统中性点非直接接地系统中性点非直接接地系统中性点非直接接地电网发生单相接地故障时，虽然系统的中性点电

11、位发生变化，相电压不对称，但相间电压却还保持对称状态，因此不影响供电，可维持电网在故障后短时间运行，不必立即跳该故障线路的断路器（在危及人身、设备安全时则应立即跳闸），但为了防止事故扩大，应发出报警信号以便运行人员及时检查和排除故障。2.4.12.4.1中性点不接地电网中单相接地故障的特点中性点不接地电网中单相接地故障的特点2.4.12.4.1中性点不接地电网中单相接地故障的特点中性点不接地电网中单相接地故障的特点A、B、C三相电压对地电压2.4.12.4.1中性点不接地电网中单相接地故障的特点中性点不接地电网中单相接地故障的特点在非故障相产生的电容电流故障点流过的电流2.4.12.4.1中性

12、点不接地电网中单相接地故障的特点中性点不接地电网中单相接地故障的特点在系统中有多条线路存在时在非故障线路I I上零序电流为线路I I 本身的电容电流；方向为从母线流向线路；2.4.12.4.1中性点不接地电网中单相接地故障的特点中性点不接地电网中单相接地故障的特点在系统中有多条线路存在时发电机出线端的零序电流零序电流为发电机本身的电容电流；方向为从母线流向发电机。2.4.12.4.1中性点不接地电网中单相接地故障的特点中性点不接地电网中单相接地故障的特点在系统中有多条线路存在时在故障线路IIII上故障点电流线路始端反映的零序电流故障线路的零序电流等于全系统非故障元件对地电容电流之总和；方向为从

13、线路流向母线，恰好与非故障线路零序电流的方向相反。 2.4.1 2.4.1中性点不接地电网中单相接地故障的特点中性点不接地电网中单相接地故障的特点特点：1.1.发生接地后，全系统出现零序电压和零序电流。非发生接地后，全系统出现零序电压和零序电流。非故障相电压升高至原来的故障相电压升高至原来的 倍，电源中性点对地电压倍，电源中性点对地电压与故障相电势的相量大小相等方向相反；与故障相电势的相量大小相等方向相反；2.2.非故障线的零序电流为该线非故障相对地电容电流之非故障线的零序电流为该线非故障相对地电容电流之和，方向为由母线指向线路且超前零序电压和，方向为由母线指向线路且超前零序电压90903.3

14、.故障点的电流为全系统非故障相对地电容电流之和，故障点的电流为全系统非故障相对地电容电流之和，其相位超前零序电压其相位超前零序电压90 90 2.4.12.4.1中性点不接地电网中单相接地故障的特点中性点不接地电网中单相接地故障的特点特点：4.故障线的零序电流等于除故障线外的全系统中其他元件非故障相的电容电流之和，其值远大于非故障线的零序电流，且方向与非故障线电流的方向相反，由线路指向母线，且滞后零序电压90。 ；5.故障线的零序功率与非故障线的零序功率方向相反。 2.4.22.4.2中性点不接地电网中单相接地的保护方式中性点不接地电网中单相接地的保护方式根据中性点不接地系统发生单相接地时的各

15、种特征，这种系统可构成以下原理的接地短路保护方式。1.1.无选择性绝缘监视装置无选择性绝缘监视装置 （利用接地故障时出（利用接地故障时出现的零序电压而构成）现的零序电压而构成）2.2.零序电流保护零序电流保护（利用故障线路始端和非故障（利用故障线路始端和非故障线路始端零序电流大小不同而构成）线路始端零序电流大小不同而构成）3.3.零序功率方向保护零序功率方向保护（利用故障线路始端和非（利用故障线路始端和非故障线路始端零序功率方向不同而构成）故障线路始端零序功率方向不同而构成）2.4.22.4.2中性点不接地电网中单相接地的保护方中性点不接地电网中单相接地的保护方式式1.绝缘监视装置2.4.22

16、.4.2中性点不接地电网中单相接地的保护方式中性点不接地电网中单相接地的保护方式2、零序电流保护零序电流保护是利用故障元件的零序电流大于零序电流保护是利用故障元件的零序电流大于非故障元件的零序电流的特点，区分出故障和非故障元件的零序电流的特点，区分出故障和非故障元件，从而构成有选择性的保护。根据非故障元件，从而构成有选择性的保护。根据需要保护可动作于信号，也可动作于跳闸。需要保护可动作于信号，也可动作于跳闸。 2.4.22.4.2中性点不接地电网中单相接地的保护方式中性点不接地电网中单相接地的保护方式2.零序电流保护2.4.22.4.2中性点不接地电网中单相接地的保护方式中性点不接地电网中单相

17、接地的保护方式3.3.零序功率方向保护零序功率方向保护利用故障线路和非故障线路零序功率方向的不同，区分出故障利用故障线路和非故障线路零序功率方向的不同，区分出故障线路，构成有选择性的零序方向保护。线路，构成有选择性的零序方向保护。 2.4.3 2.4.3中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点中性点不接地电网中单相接地中性点不接地电网中单相接地, ,在接地点流过在接地点流过全系统的对全系统的对地电流地电流，如果此电流较大，就会在接地点，如果此电流较大，就会在接地点燃起电弧燃起电弧，引起，引起弧光过电压弧光过电压，从而使非故障相的电压进一步升高，从而使非故

18、障相的电压进一步升高，使绝缘使绝缘损坏损坏，形成两点和，形成两点和多点接地短路多点接地短路，造成，造成停电事故。停电事故。 解决方案解决方案 在中性点和大地之间接入一个带铁芯的电感线圈L，当发生单相接地故障时，在接地点就有一个电感分量的电流通过，此电流和原系统中的电容电流相抵消，就可以减少故障点的接地电流，因此称它为消弧线圈。 2.4.32.4.3中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点2.4.32.4.3中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点2.4.32.4.3中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点2.4.32.4.3中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点中性点经消弧线圈接地系统中单相接地的特点过补偿的特点1.全系统出现零序电压和零序电流；2.由于过补偿作用使流经故障点、故障线路的零序电流大大减小，因此它的大小与非故障线路的零序电流值差别不大，3.由于补偿系数不大，所以采用零序电流保护很难满足灵敏系数的要求；2.4.32.4.3中性点经消弧线圈接地系统中单相接