大电流接地系统与小电流接地系统(DOC)

1、大电流接地系统与小电流接地系统(不接地系统)发生故障的区别，对系统设备运行的影响，处理原则和注意事项。中性点直接接地(包括经小阻抗接地)得系统，当发生单相接地故障时，接地电流一般都比较大，所以称为大电流接地系统. 一般 110kv 及以上的系统采用大电流接地系统。中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，发生单相接地故障时，由于不构成短路回路，接地短路电流比负荷电流小很多，这种系统称为小电流接地系统。一般66kv 及以下系统常采用这种系统1 中性点不接地电网的接地保护中性点不接地系统的接地保护、接地选线装置(1) 系统接地绝缘监视装置：(陡电 6.0KV 厂用电系统)绝缘监视装置是利用零序电压的有无

2、来实现对不接地系统的监视。将变电所母线电压互感器其中一个绕组接成星形，利用电压表监视各相对地电压，另一绕组接成开口三角形，接入过电压继电器，反应接地故障时出现的零序电压。当发生单相接地故障时，开口三角形出现零序电压，过电压继电器动作，发出接地信号。该保护只能实现监测出接地故障，并能通过三只电压表判别出接地的相别，但不能判别出是哪条线路的接地。要想判断故障线路，必须经拉线路试验。且若发生两条线路以上接地故障时，将更难判别。装置可能会因电压互感器的铁磁谐振、熔断器的接触不良、直流的接地、回路的接触不良而误发或拒发接地信号。(2) 零序电流保护：零序电流保护是利用故障线路的零序电流比非故障线路零序电

3、流大的特点来实现选择性的保护，如DD-11 接地电流继电器和南自厂的RCS-955 系列保护。该保护一般安装在零序电流互感器的线路上，且出线较多的电网中更能保证它的灵敏度和选择性。但由于零序电流互感器的误差，线路接线复杂，单相接地电容的大小、装置的误差、定值的误差、电缆的导电外皮等的漏电流等影响，发生单相接地故障线路零序电流二次反映不一定比非故障线路大，易发生误判断、误动。零序功率保护：零序功率方向保护是利用非故障线路与故障线路的零序电流相差180 来实现有选择性的保护。如传统的零序功率方向继电器，无人值守综自所应用的如南瑞DSA113 、 119 系列零序功率方向保护。零序功率方向保护没有死

4、区，但对零序电压零序电流回路接线等要求比较高，对系统中有消弧线圈的需用五次谐波功率原理。小电流接地选线综合装置：已阅读 100 次我要打印IE 收藏随着电力科技的发展，近年来小电流接地电力系统逐步应用了独立的小接地电流选线装置。将小电流系统所有出线引入装置进行接地判断及选线，如华星公司的MLX 系列。 MLX 系列选线装置的原理是用电流(消弧线圈接地采用五次谐波)方向判断线路，选电流最大的三条线路在进行方向比较，从而解决了零序电流较小、各种装置LH 误差、测量误差、电力电缆潜流、消弧线圈、电容充放电过程等影响，能正确判别或切除故障线路。2 接地保护安装调试注意事项在无选择性零序电压保护装置及零

5、序功率方向保护装置中，电压互感器一次、二次中性点必须可靠接地，一次绕组中性点接地不仅是安全接地而且是工作接地。若中性点接地不可靠， 二次系统则不能正确反映一次系统发生接地故障时不平衡电压零序功率方向，因此开口三角形电压极性必须正确。在利用零序电流互感器(多为电缆出线)构成的接地保护装置中，当电网发生接地故障时，故障电流不仅可能经大地流动，而且也经电缆导电外皮和铠装流动。因此， 零序电流互感器上方电缆头保安接地线必须沿电缆方向穿过LH 在线路侧接地(见图1)。图 1 电缆头保安接地线图零序互感器下方电缆皮接地则不需穿过零序互感器，避免形成短路环，电缆固定夹头与电缆外壳、接地线绝缘、零序电流互感器

6、变比、极性误差应调整一致、正确，以减少互感误差。在经消弧线圈接地的电网单相接地保护通常利用反映谐波的电缆电容的五次谐波分量保护和暂态电流速动保护，其实现选择性较困难。可在发现接地故障时投入有效电阻，以增加故障电流有功分量方法，利用零序电流保护、方向保护有选择地切除故障。在电容器自投切系统中，补偿电容器应接成中性点不接地Y 或 D 接法。发生接地后，三相负载仍保持对称运行，从而不影响零序电流，保证接地保护的灵敏性、正确性。在同一系统电缆线路和经电缆线路出线的架空线路中，它们单相接地电容电流大小存在差别，零序电流保护定值应充分考虑。利用三个电流互感器构成的零序电流滤过器，必须克服其不平衡电流的影响

7、。当前位置：首页 期刊杂志 文章我国电压等级在110kV 及其以上的系统均为大电流接地系统，在大电流接地系统中，线路单相接地故障在电力系统故障中占有很大的比例，造成单相故障的原因有很多，如雷击、瓷瓶闪落、导线断线引起接地、导线对树枝放电、山火等。线路单相接地故障分为瞬时性故障和永久性故障两种，对于架空线路一般配有重合闸，正常情况下如果是瞬时性故障，则重合闸会启动重合成功；如果是永久性故障将会出现重合于永久性故障再次跳闸而不再重合。为帮助运行人员正确判断和分析大电流接地系统线路单相瞬时性故障，本案例选取了某地区一典型的220kV线路单相瞬时接地故障，并对相关的知识点进行分析。说明，此案例分析以F

8、HS变电站为主。本案例分析的知识点：1）大电流接地系统与小电流接地系统的概念。2）单相瞬时性接地故障的判断与分析。3）单相瞬时性接地故障的处理方法。4）保护动作信号分析。5）单相重合闸分析。6）单相重合闸动作时限选择分析。7）录波图信息分析。8）微机打印报告信息分析。一、大电流接地系统、小电流接地系统的概念在我国，电力系统中性点接地方式有三种：1）中性点直接接地方式。2）中性点经消弧线圈接地方式。（ 3）中性点不接地方式。110kV及以上电网的中性点均采用中性点直接接地方式。中性点直接接地系统（包括经小阻抗接地的系统）发生单相接地故障时，接地短路电流很大，所以这种系统称为大电流接地系统。采用中

9、性点不接地或经消弧线圈接地的系统，当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，所以这种系统称为小电流接地系统。大电流接地系统与小电流接地系统的划分标准是依据系统的零序电抗X0与正序电抗X1的比值X0/ X1。我国规定：凡是X0/X1 4 5的系统属于大接地电流系统，X0/X1 4 5 的系统则属于小接地电流系统。事故涉及的线路及保护配置图事故涉及的线路和保护配置如图2-1 所示，两变电站之间为双回线，线路长度为66.76km。图 2-1 FT 线路及保护配置三、事故基本情况2001 年5月24日16时42分，FHS变电站FT一回线C相瞬时性故障，C相重合闸重

10、合成功，负荷在正常范围内，系统无其他异常,FT 一回线 （FT为双回线 ） 线路全长66.76km四、微机监控系统主要信号FT一回SF-500收发信机动作FT一回SF-600收发信机动作FT一回WXH-11X保护动作FT一回LEP-902A保护动作FT一回C相断路器跳闸FT一回WXH-11X重合闸动作FT一回LEP-902A重合闸动作FT一回WXH-11X保护呼唤值班员FT一回LEP-902A保护呼唤值班员号录波器动作号录波器动作号主变压器中性点过流保护掉牌号主变压器中性点过流保护掉牌220kV母线电压低本站 220kV其他相关线路高频收发信机动作五、继电保护屏保护信号WXH-11X型微机保护

11、：跳 C、重合闸、高频收发信、呼唤灯亮。LFP-902A型微机保护：TC、 CH、高频收发信灯亮，液晶屏显示：0+、 Z+。六、微机打印报告信号WXH-11X保护：WXH-11X保护动作1 次，保护动作报告如表2-1 所示。表 2-1WXH-11 保护动作报告CPU号保护元件时间含义CPU1CPU2GBIOTX11ms高频零序方向停信GBIOCK19ms高频零序方向出口1ZKJCK27ms距离段出口CPU4T1QDCH55ms单跳起动重合闸CHCK512ms重合闸出口CJ=33.5km测距LFP-902A保护：LFP-902A保护动作1 次，保护动作报告如表2-2 所示。表 2-2LFP-90

12、2A 保护动作报告CPU号保护元件时间含义CPU1Z+27ms高频距离0+27ms高频零序方向元件C27msC相跳闸CPU2CH890 ms重合闸时间CJ=33.6km测距最大电流（Imax） :2.63 1200（ A）零序电流（I0）：2.28 1200（ A）七、两侧保护动作情况分析1两侧保护的配置情况FT线两侧的保护配置如图2-1 所示。（ 1）第一套保护。WXH-11X型微机线路保护包括由4 个 CPU构成，其中CPU1为高频保护包括高闭距离、高闭零序；CPU2距离保护，包括三段式相间距离和三段式接地距离；CPU3零序保护，包括不灵敏的段，灵敏的、段及缩短了t的零序、段及不灵敏的段；

13、CPU4为重合闸。（ 2）第二套保护。LFP-902A型线路成套快速保护由2 个 CPU组成。其中CPU1为主保护，由以超范围整定的复合式距离继电器和零序方向元件通过配合构成全线路快速跳闸保护，由段工频变化量距离继电器构成快速独立跳闸段，由二个延时零序方向过流段构成接地后备段保护；CPU2为三段式相间和接地距离保护，以及重合闸逻辑；CPU3为管理CPU；配SF-600 集成电路收发信机，LFP-923C型失灵启动及辅助保护装置，CZX-12A型操作继电器装置。2重合闸投入方式WXH-11X型微机线路保护重合闸（CPU4）和LFP-902A型线路成套快速保护装置重合闸（CPU2）均为独立启动，独

14、立出口。WXH-11X型微机线路保护重合闸把手在单重位置，出口连接片在停用位置。LFP-902A重合闸把手在单重位置，出口连接片在加用位置（双微机保护重合闸一般只投一套）。3单相重合闸的动作时间选择原则（ 1）要大于故障点灭弧时间及周围去游离的时间。在断路器跳闸后，要使故障点的电弧熄灭并使周围介质恢复绝缘强度，是需要一定时间的，必须在这个时间以后进行合闸才有可能成功。（ 2）要大于断路器及其机构复归状态准备好再次动作时间。在断路器跳闸以后，其触头周围绝缘强度以及灭弧室灭弧介质的恢复是需要一定的时间。同时其操作机构恢复原状准备好再次动作也需要一定的时间。（ 3）无论是单侧电源还是双侧电源，均应考

15、虑两侧选相元件与继电保护以不同时限切除故障的可能性。（ 4）考虑线路潜供电流所产生的影响。4保护通道220kV线路采用闭锁式通道，如图2-2 所示，闭锁式保护在区内故障时，两侧方向元件判断为正方向，因此保护均收不到对侧的闭锁信号。5对DZ的分析由于故障点在线路中间，不在DZ（突变量距离元件）范围内，并且两侧的保护动作相同，所以表2-1 、 2-2 所示的保护动作属正确。八、事故分析（F 侧）1大电流接地系统单相接地短路特点（ 1）单相接地短路故障点故障相电流的正序、负序和零序分量大小相等方向相同，因此故障相电流与大小相等，方向相同。（ 2）非故障相短路电流为零。3）单相接地短路故障相电压为零。

16、4）短路点两非故障相电压幅值相等，相位角为，它的大小取决于之比。2保护动作情况分析故障测距反映的故障点位置如图2-2 所示，为线路中间，距F 站 66.7km。图 2-2 FT 线路故障点第一套保护WXH-11X动作逻辑，线路发生故障后，线路两侧保护启动元件动作，启动高频发信机发信，同时两侧高频零序方向元件均判断为正方向（区内）故障而停信，高频零序保护出口保护速动出口跳闸；接地距离保护因故障计算程序较零序慢在故障发生后19 ms动作出口。单相故障在保护出口继电器动作出口的同时启动重合闸，在515 ms 时重合闸出口。本套保护在故障时动作时序和动作逻辑正确。第二套保护LFP-902A动作逻辑，线

17、路发生后，启动元件动作启动发信和方向元件动作停信的保护信息在保护信号中无反映属保护信号设计的没有考虑，但可以从下面的该装置的录波图中看到，CPU1所属快速跳闸保护几乎在27ms同时动作出口，同时给出保护出口“相跳闸”信号；890ms重合闸启动，从下述的录波图分析中还得到C相断路器在85ms完全跳开，跳闸后，保护再次收、发信，闭锁两侧保护，1010ms重合成功。3单相瞬时性故障与永久性故障的判别大电流接地系统发生单相接地故障时，若线路故障为瞬时性故障，正常情况，保护或位置不对应启动重合闸重后，重合闸会合闸成功。若为永久性故障，重合闸重合将重合于故障而发生第二次跳闸，且不会再次重合。4故障录波图分

18、析故障录波图如图2-3 所示。设备名称：AA5文件名称：B50 G4213.000故障时间：2001-05-24 16 ：42：21.410时标单位：毫秒启动前 2 个周波后3 个周波有效值类型通道名称12345C1电流FQ二回AI0.13080.12980.13390.13950.1425C2电流FQ二回BI0.13390.13330.11440.11010.1110C3电流FQ二回CI0.13210.12560.04820.08080.0758C4电流FQ二回NI0.00880.01090.07970.10230.1021C5电流FH一回AI0.07360.07540.08590.0995

19、0.0971C6电流FH一回BI0.07380.08030.18300.21450.2185C7电流FH一回CI0.07810.09870.39110.48200.4808C8电流FH一回NI0.00870.01010.12730.16240.1621C9电流FT一回AI0.15980.16270.16820.17340.1819C10电流FT一回BI0.16190.16330.27340.31750.3267C11电流FT一回CI0.16840.31622.52053.18693.171C12电流FT一回NI0.006440.15932.17972.79022.7679图 2-3 FT 线

20、C相接地故障录波图1）从故障电流可看出，故障相为C相。2）故障时与 相位相反。3）切除故障时间约为64ms（保护动作时间+断路器固有动作时间+跳闸回路继电器固有动作时间）。1010ms C相重合闸重合成功（重合闸整定时间0.8s ）。TA 变比 1200/16）故障电流折算值（有效值）：；7）故障录波器测量值与微机保护打印报告存在误差。5 LFP-902A微机保护报告分析LFP-902A微机保护报告如图2-4 所示。图 2-4 LFP-902A微机保护报告（ 1）故障初，保护有发信、收信波形（小于17ms） , 停信后， 25ms C相接到跳闸命令，85msC相完全跳开。C相断路器跳闸后，保护再次收、发信，闭锁两侧保护，约890ms重合闸启动，1010ms重合成功。（ 2）故障时故障相电流与 大小相等，方向相同，故障电流波形持续时间85ms。（ 3）在故障时故障相C相电压低于非故障相电压。（ 4）由于是非对称故障，报告中有3。（ 5）报告记录故障前60ms的电流、电压波形。特别说明：对电流方向的规定众所周知，即以母线为参考，流入