继电保护第13讲接地故障电流电压保护

1、LOGO电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理power system relaying电气工程系电气工程系 陈珍姗陈珍姗第二章第二章 电流保护电流保护v相间短路的三段式电流保护相间短路的三段式电流保护v相间短路的方向性电流保护相间短路的方向性电流保护v接地短路的零序电流、电压及其方向性接地短路的零序电流、电压及其方向性保护保护2.3 接地故障的电流电压及方向保护接地故障的电流电压及方向保护中性点直接接地的接地保护零序分量特征三段式零序电流保护方向性零序保护中性点不接地系统的接地保护1)故障点零序电压最高故障点零序电压最高2)零序电流的分布与电源点无关零序电流的分布与电源点无关3)零序功率方

2、向是由线路流向母零序功率方向是由线路流向母线线4)零序电压大小由中性点位置决零序电压大小由中性点位置决定，而不取决与故障线路定，而不取决与故障线路2.3.1接地故障的电流电压及方向保护接地故障的电流电压及方向保护2.3.1接地故障的电流电压及方向保护接地故障的电流电压及方向保护 零序电流保护的起动电流整定类似反映线电流的电流保护。 必须基于故障零序电流的计算，根据不同地点接地故障时零序电流大小的不同来整定。1、零序、零序I段段躲开下一线路出口处接地短路时可能出现的最躲开下一线路出口处接地短路时可能出现的最大零序电流大零序电流非全相运行时系统振荡所产生的非全相运行时系统振荡所产生的最大零序电流最

3、大零序电流3 I0. f q（主要发生在单相重合闸时）主要发生在单相重合闸时）躲开断路器三相不同期合闸时所出现的最大零序躲开断路器三相不同期合闸时所出现的最大零序电流（如果保护动作时间大于不同期合闸时间，电流（如果保护动作时间大于不同期合闸时间，则不考虑这一条件）则不考虑这一条件）Iact=KK3I0 maxIact=KK3I0bt灵灵敏敏I段段取取大大不灵敏不灵敏I段段2.3.1接地故障的电流电压及方向保护接地故障的电流电压及方向保护3I0.fq Iact非全相运行时退出非全相运行时退出非全相运行时不退出非全相运行时不退出Iact.2=KrelK0.brIact.12、零序电流保护的整定、零

4、序电流保护的整定 零序零序II段段 与下级线路零序与下级线路零序I段配合段配合 零序助增电流零序助增电流灵敏度校验灵敏度校验按本线路末端接地短路的最小零序电流校验按本线路末端接地短路的最小零序电流校验时间整定：下级零序时间整定：下级零序I段段+0.5s2.3.1接地故障的电流电压及方向保护接地故障的电流电压及方向保护Ksen=3Id0.B.minIact.21.31.5 与下级线路零序与下级线路零序I段配合灵敏度不够时段配合灵敏度不够时 延长保护范围与下级零序延长保护范围与下级零序II段配合，提高动作段配合，提高动作延时，保证在小方式运行时具有足够的灵敏性延时，保证在小方式运行时具有足够的灵敏

5、性 增设一个按原方案整定的零序增设一个按原方案整定的零序II段，保证大方段，保证大方式和正常运行方式下可以动作，并有足够的速式和正常运行方式下可以动作，并有足够的速动性动性两两个个II段段2、零序电流保护的、零序电流保护的整定整定2.3.1接地故障的电流电压及方向保护接地故障的电流电压及方向保护3、零序、零序III段段 躲开下级线路出口处发生相间短路时所出现的躲开下级线路出口处发生相间短路时所出现的最大不平衡电流最大不平衡电流Iact = KrelIunb.max 上下级上下级III段在保护范围上配合段在保护范围上配合动作时限：各级线路相差动作时限：各级线路相差0.5s灵敏度校验：灵敏度校验：

6、相邻元件末端接地短路时流经本保护的零序电流相邻元件末端接地短路时流经本保护的零序电流Klm 1.5I2=KrelKbrI12.3.1接地故障的电流电压及方向保护接地故障的电流电压及方向保护相间电流保护引起方向问题的元件是对侧电源相间电流保护引起方向问题的元件是对侧电源零序电流保护引起方向问题的元件是对侧中性点接地的变压器零序电流保护引起方向问题的元件是对侧中性点接地的变压器2.3.1接地故障的电流电压及方向保护接地故障的电流电压及方向保护分析：分析： d1短路，保护短路，保护3可能误动；可能误动； d2短路，保护短路，保护2可能误动可能误动。措施：系统中有多个变压器中性点接地。措施：系统中有多

7、个变压器中性点接地。 在可能误动的元件上装功率方向元件在可能误动的元件上装功率方向元件GJ0。2.3.1接地故障的电流电压及方向保护接地故障的电流电压及方向保护1、正方向故障、正方向故障1100U30I30I3110,95110=lm2、反方向故障、反方向故障700U3857070，=lmlm = -95 -110输入输入：0033IIUUJJ=保护安装处接地短路：保护安装处接地短路：零序电压最高，无死区零序电压最高，无死区远离保护安装处接地短路：远离保护安装处接地短路：至少有至少有I(0)*XT(0)的电压；的电压；短路点过远则短路点过远则I(0)太小，可太小，可能存在死区能存在死区2.3.

8、1接地故障的电流电压及方向保护接地故障的电流电压及方向保护3、死区问题、死区问题1、采用零序电流保护的优点、采用零序电流保护的优点 零序过电流保护比相间过电流保护灵敏度高零序过电流保护比相间过电流保护灵敏度高 受运行方式影响小受运行方式影响小 三相对称的不正常运行状态（系统振荡、短时过负三相对称的不正常运行状态（系统振荡、短时过负荷等）下不误动荷等）下不误动 110kV及以上电压等级的电网中，单相接地短路占及以上电压等级的电网中，单相接地短路占全部故障的全部故障的70%90%2.3.1接地故障的电流电压及方向保护接地故障的电流电压及方向保护 相间短路：按负荷电流整定，一般为57A； 零序电流保

9、护：按躲开不平衡电流整定一般为23A。 故障相电流 线路内部接地故障时，一侧零序I段动后，另一侧零序电流增加，零序 I 段相继动作。 03I X023.5X1，因此零序电流变化曲线较陡，保护范围大且较稳定，易满足灵敏系数的要求。 2、零序电流保护的缺点、零序电流保护的缺点 线路较短和双回线环网可能不满足要求线路较短和双回线环网可能不满足要求 单相重合闸造成的非全相运行时可能出现较单相重合闸造成的非全相运行时可能出现较大的零序电流，难以躲过大的零序电流，难以躲过 自耦变引起零序电流范围扩大自耦变引起零序电流范围扩大2.3.1接地故障的电流电压及方向保护接地故障的电流电压及方向保护2.3 接地故障

10、的电流电压及方向保护接地故障的电流电压及方向保护中性点直接接地的接地保护中性点非直接接地的接地保护中性点非直接接地的接地保护不接地时单相接地故障的特点经消弧线圈接地的单相接地故障特点中性点不接地电网中单相接地的保护中性点不接地电网中单相接地的保护中性点非直接接地电网又称为小接地电流系统：（1）中性点不接地电网（2）中性点经消弧线圈接地电网（即经过电感接地）BEAECEABCN2.3.2 2.3.2 中性点不接地系统中的接地保中性点不接地系统中的接地保护护（1 1） 三相线电压仍对称，对负荷的供电没有影响，允许三相线电压仍对称，对负荷的供电没有影响，允许再再 继续运行继续运行1 12 2小时小时

11、；（2 2） 非故障相对地电压要升高非故障相对地电压要升高 倍倍，为了防止故障进，为了防止故障进一步一步 扩大成两点或多点接地短路，应及时扩大成两点或多点接地短路，应及时发出信号发出信号。3BEAECEABCN小接地电流系统对保护的要求小接地电流系统对保护的要求一、中性点不接地电网中单相接地故障的特点一、中性点不接地电网中单相接地故障的特点 单一故障线路的电流电压关系单一故障线路的电流电压关系2.3.2 中性点非直接接地的接地保护中性点非直接接地的接地保护AEBECEBIDBUDCUBICIDIBEAECEBICIBICIDIABC0U一、中性点不接地电网中单相接地故障的特点一、中性点不接地电

12、网中单相接地故障的特点 复杂线路的电流电压关系复杂线路的电流电压关系2.3.2 中性点非直接接地的接地保护中性点非直接接地的接地保护IICUI0033=非故障线路非故障线路I : ，母线，母线线路线路 故障线路故障线路 II: II:)(33000IIIICCUI=03)()()(CUIIIIIIIIfCfBIICIIBICIBDIIA)(30fCfBICIBIICIIBIIAIIIIIIIIII=线路线路母线母线DIAEC B AC0fC01C0BECEfBIfCI线线路路I I线线路路IIIIICIIBIIICIIIBI一、中性点不接地电网中单相接地故障的特点一、中性点不接地电网中单相接地

13、故障的特点 结论结论1)发生单相故障则全网都将产发生单相故障则全网都将产生零序电压生零序电压2)非故障线路非故障线路的零序电流等于的零序电流等于该线路本身的对地电容电流，该线路本身的对地电容电流，方向为母线到线路方向为母线到线路3)故障线路故障线路的零序电流等于全的零序电流等于全网非故障线路对地电容电流网非故障线路对地电容电流之和，方向为线路到母线之和，方向为线路到母线2.3.2 中性点非直接接地的接地保护中性点非直接接地的接地保护XT0C0fIDC0C0l1l2I0 f0IIIII00dUII0I0 f二、经消弧线圈接地电网中单相接地故障的特点二、经消弧线圈接地电网中单相接地故障的特点 接入

14、消弧线圈的原因：接入消弧线圈的原因：减小流经减小流经故障故障点的电流点的电流2.3.2 中性点非直接接地的接地保护中性点非直接接地的接地保护ICIAEC B AC0fC0C0BECEfBIfCI线线路路I I线线路路IIIIIBIIICIIIBIDILILIUCjILjUIIIICLCLD=3，；UwLwCjIIICLD)13(=二、经消弧线圈接地电网中单相接地故障的特点二、经消弧线圈接地电网中单相接地故障的特点 消弧线圈电抗值的选择消弧线圈电抗值的选择完全补偿产生谐振过电压，造成中性点电压升高欠补偿运行方式变化（某元件检修或切除时），仍可能引起谐振过电压。过补偿广为应用=CLII=CL31CLIICLIICL31CL31=CL31补偿度：补偿度： P = ( ILIC) / IC ( 510 ) 2.3.2 中性点非直接接地的接地保护中性点非直接接地的接地保护U0+延时信号三、中性点不接地电网中单相接地的保护三、中性点不接地电网中单相接地的保护 绝缘监视绝缘监视监测零序电压监