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2 I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：(1) 零序电流速断保护定值不能保证选择性 (2) 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.i I0. 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.max I0.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， I0.30A 10kV、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=（IL IC）/ 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2.中性点经消弧线圈接地电网的接地保护（有待研究）（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第四节 中性点非直接接地电网 的接地保护（2）五次谐波零序电流方向保护对于基波分量，L=1/ C0对于五次谐波分量，5L 1/ (5C0)，即：五次谐波电容电流基本未被五次谐波电感电流补偿，分布规律与不接地系统基波分量分布规律相同可以五次谐波零序电流方向保护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。