继电保护第五章接地保护

1、第五章 电网的接地保护,第一节 中性点直接接地电网接地短路时的零序电压、零序电流和零序功率 第二节 中性点直接接地电网的零序电流保护 第三节 中性点直接接地电网的方向电流保护 第四节 中性点非直接接地的接地保护 第五节 对电网接地保护的评价与应用,5.1 中性点直接接地电网接地短路时的零序电压、零序电流和零序功率,当线路发生接地故障时，流过保护安装处的短流电流随着电网网络的不同而不同，所以需要具体问题具体考虑，构建适合的保护（特征量为零序分量） 电网网络： 1、中性点直接接地系统，又称大电流接地系统 2、中性点非直接接地系统，又称小电流接地系统 中性点不接地 中性点通过消弧线圈接地,当中性点直

2、接接地的电网中发生接地短路时，将出现很大的零序电流。我国110kV及以上的电力系统均为大电流接地系统。单相短路将产生很大的故障相电流和零序电流，必须装设接地短路的相应保护装置。接地短路时必有零序电流，而在正常负荷状态下，零序电流没有或很小，因此采用反应零序电流的接地保护将能取得较高灵敏度，而且三相只要一个电流继电器，使接地保护装置非常简单。,规定： 零序电流的正方向由母线流向线路 零序电压的正方向从高电位指向低电位,一、单相接地时零序分量的特点： 故障处零序电压最高 零序电流的分布主要由线路零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗决定，而与电源的数目和位置无关 母线零序电压是该点到零序网络中性点之

3、间零序阻抗上的电压降，即： 而与保护线路的零序阻抗和故障点的位置无关 系统运行方式发生改变时，但接地变压器数目及位置不变时，则零序网络保护不变 故障线路上，零序功率方向由线路指向母线；非故障线路上，由母线指向线路,二、变压器中性点接地方式的选择 总原则：在任何情况下，使系统的零序网络尽量不发生改变,获取零序电压电流的方法,1、零序电压的获取 基本原理：,二次式零序电压滤过器 三相五柱式电压互感器 发电机中性点接地电压互感器,加法器,2、零序电流的获取 基本原理：,由零序电流互感器构成零序电流滤过器,由三个TA构成,由零序电流互感器构成,5.2 中性点直接接地电网的零序电流保护,零序电流保护和相

4、间电流保护一样，广泛采用三段式零序电流保护 大接地电流系统中的多段式零序电流保护 ：零序电流速断（零序段）保护 ；零序电流限时速断（零序段）保护 ；定时限零序过电流（零序段）保护 ；,一、零序电流速断保护,1）躲过被保护线路末端发生单相或两相接地短路时流过本线路的最大零序电流，,（2）躲过手动合闸或自动重合闸期间断路器三相触头不同时合上所出现的最大零序电流，,（3）躲过非全相运行期间振荡所造成的最大零序电流，,2. 带时限零序电流速段保护（零序电流II段）,动作电流：躲过相邻线路段末端短路时流过本线路的最大零序电流。 动作时限：比下一条线路零序电流I段的动作时限大一个时限级差t。 灵敏性：按被

5、保护线路末端发生接地短路时的最小零序电流 来校验,3.零序过电流保护（零序电流III段）,躲过下一线路始端（即本线路末端）三相短路时流过本保护的最大不平衡电流Iub.max 各保护间灵敏系数相互配合； 躲过非全相运行造成的最大零序电流 对高压网络，躲过线路末端T另一侧短路时可能出现的最大不平衡电流,动作时间：从零序网的最末级开始按阶梯原则向电源方向推算,5.3 中性点直接接地电网的零序方向电流保护,中性点直接接地电网中发生接地短路时，零序功率 总是由故障点指向各个中性点。在变压器较多的复 杂网络中，必须考虑零序保护动作的方向性,接地短路时保护安装处零序电压与电流的相位关系,三段式零序方向电流保

6、护接线,5.4 中性点非直接接地电网的接地保护,在中性点不接地电网发生单相接地时，由于接 地故障电流很小，而且三相之间线电压仍然保护对 称，对负荷电流没有影响，所以在一般情况下允许 带一个接地点故障继续运行一段时间，不必立即动 作于跳闸。,一、中性点不接地电网的单相接地故障特点 1、单电源单出口线路，以A相接地接短路为例,A相短路时的电压分布,特点1： 1、非故障相电压升高 2、保护安装处出现零序电压，大小等于相压 。,A相短路时的电流分布,特点2： 1、流过故障线路的零序电流为0，所以零序保护不能反应,2、单电源多出口线路时，以A相接地短路为例,特点：电容电流分布(相对各线路的保护安装处)

7、非故障线路流过的是本线路的电容电流 发电机线路流过的是本线路的电容电流（其它线路的电流由B和C相流并经A相流入，所以对保护来说不产生零序电流） 故障线路流过的是非故障线路电容电流的总和。（本线路的电容电流由B和C相由母线流出并经A相由线路流向母线，对保护来说不产生零序电流）,结论： 中性点不接电网中发生单相接地时，电网各处故障相对地电压为零，非故障相电压电压升高至线电压，电网中出现零序电压，大小等于电网正常时的相电压。 非故障线路流过本线路的电容电流，其方向由母线流向线路，超前零序电压90 故障线路流过非故障线路电容电流之和，其方向由线路流向母线，滞后零序电压90 故障线路与非故障线路的零序功

8、率方向相反,二、中性点不接电网的接地保护 由结论可以构成以下零序保护： 1、绝缘监视装置：利用中性不接地电网发生单相接地故障时，电网中出现零序电压的特点，实现无选择性的接地保护,2、零序电流保护：当母线出口线路较多时，电网发生单相接地时故障线路的零序电流大于非故障线路的零序电流特点，区分故障线路和非故障线路,3、零序功率方向保护：当母线出口线路较少时 发生单相接地故障非故障线路与故障线路的零 序电流差别不大，但非故障线路与故障线路的 零序功率方向不同，可构成零序功率方向保护,三、中性点经消弧线圈接地的单相接地保护规定： 在各级电压的网络中，当系统电容电流超过以下规 定时，需要在中性点上安装消弧

9、线圈 30A/6Kv， 20A/10Kv， 10A/2266Kv 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。 在零序电压作用下，零序电流(电容电流)经消 弧线圈流回，选择电感的大小，可使单相接地时流经故障点的电流为0,消弧线圈的作用就是用电感来补偿接地点的电容 电流，根据补偿程度不同，可分为： （1）完全补偿 （2）欠补偿 （3）过补偿,当采用过补偿时，流经故障点的电流呈感性；但数值大大减小 流过故障线路的电流由母线流向线路（与没有消弧线圈不同） 流过

10、非故障线路的电流也由母线流向线路 结论：中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障时，既不能通过零序电流的大小判断故障点的位置，也不能通过零序功率的方向来判断故障点的位置,根据上述结论，构成以下零序保护 1、反应稳态过程的接地保护 采用绝缘监视装置：利用电网出现零序电压的特点，实现无选择性的接地保护，同前 零序电流保护：如果经补偿后的残余电流仍能满足选择性和灵敏要求时产用 反应接地电流有功分量保护(不可靠很少用) 反应高次谐波分量的保护：电网中5次谐波数值大且不能被消弧线圈所补偿，其电流分 布与基波在中性不接地电网的中的分布一致。,2、反应暂态过程的接地保护 反应暂态电流辐值的保护：利用暂态过程中

11、接地电容电流的首半波幅值较大构成。 反应暂态零序分量首半波的方向零序电流保护：在暂态零序分量中，故障线路的零序电流和零序电压的首半波方向相反，而非故障线路的首半波方向相同 这些保护在实用中均不理想，对中性点经消 弧线圈接地电网的保护仍有待进一步研究。,5.5 对电网接地保护的评价和应用,一、大电流接地系统 优点 1、同一线路上，零序过电流较相间过电流保护有较短的动作时限,2、同一线路上，零序过电流较相间过电流的灵敏度高 3、零序电流保护的保护范围受系统的运行方式和线路的长短影响较小 4、零序电流保护不受系统振荡、过负荷等因素影响，因为它只反应零序电流 5、方向性零序保护在保护出口处没有死区,缺点 1、在系统运行方式变化很大或者接地方式变化很大的系统中难以满足要求 2、采用单相自动重合闸时，必须设置零序不灵敏I段，在自动重合动作时，应同时须闭锁灵敏I段。 3、有自藕变压器系统时，零序保护整定