1、第五節(jié)第五節(jié) 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中接地短路的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中接地短路的零序電流及方向保護(hù)零序電流及方向保護(hù)當(dāng)系統(tǒng)中主變壓器中性點(diǎn)直接接地時(shí)310XX /中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)又稱大接地電流系統(tǒng)110kV及以上電網(wǎng)-中性點(diǎn)直接接地60kV及以下電網(wǎng)-中性點(diǎn)不接地或不直接接地一、 接地短路時(shí)零序電壓、電流和功率的分布k0U0kX0kX 01T .X02T .XAB0I0I 1.零序電壓：故障點(diǎn)U0最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，U0越低，變壓器中性點(diǎn)接地處U0 = 0。 0kU0AU0BU2.零序電流分布與中性點(diǎn)接地的多少及位置有關(guān)大小與線路的零序阻抗及中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗有關(guān)k0U0kX0kX 01

2、T .X02T .XAB0I0I k0U0kX0kX 01T .X02T .XAB0I0I 3. 零序功率短路點(diǎn)S0最大，越靠近變壓器中性點(diǎn)接地處S0越小 對(duì)于發(fā)生故障的線路，兩端S0的方向與S1方向相反，從線路母線 k0U0kX0kX 01T .X02T .XAB0I0I 4.保護(hù)安裝處零序電壓與電流的相位關(guān)系：01T00A.ZIU0AU0I 800k 100 0AU二、 零序電壓、電流濾過(guò)器1.零序電壓濾過(guò)器(a)用三個(gè)單相式電壓互感器0cbamnUUUUU3aUbUcU1.零序電壓濾過(guò)器(b)用三相五柱式電壓互感器0cbamnUUUUU3mnUCBAamcnb1.零序電壓濾過(guò)器(c)用接

3、于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的電壓互感器(d)內(nèi)部合成零序電壓加法器0U3aUbUcU2.零序電流濾過(guò)器AIaIAIBIbIBICIcICIrIcbarIIII)()()(CCBBAATA1IIIIIIn)(CBATA1IIInunbI2.零序電流濾過(guò)器優(yōu)點(diǎn)： 不平衡電流小 接線簡(jiǎn)單三、 零序電流速斷保護(hù)(I I段)03Il（1）躲過(guò)下一個(gè)線路出口接地短路的最大三倍零序電流3I0max max0IrelIset3IKImax03I).(3121IrelKIsetI（2）躲斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘而出現(xiàn)的最大三倍零序電流3I0unbunb0IrelIset3IKI整定值應(yīng)選其中較大者在按條件(2)整定，定值較

4、大，保護(hù)范圍較小時(shí) 在手動(dòng)合閘以及三相自動(dòng)重合閘時(shí)，使零序I段帶有一個(gè)小的延時(shí)（約0.1s），這樣就無(wú)需考慮條件（2）（3）當(dāng)線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)F 按條件(1)、(2)整定，往往不能躲開非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流F 按能躲開非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流整定，保護(hù)范圍縮小（3）當(dāng)線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)設(shè)置兩個(gè)零序I段保護(hù)F 不靈敏I段：按條件3整定F 靈敏I段：按條件1或2整定四、 零序電流限時(shí)速斷保護(hù)(IIII段)0.bIset1IIrelIIset2KIKI/與相鄰線路零序電流I段配合 tttI01II02k0.ABIk0.BCI

5、k0.BCIk0.ABIIIset2I03IlIset1I靈敏性校驗(yàn)：IIset20sen3IIKmin要求 Ksen1.5 與相鄰線段配合 用兩個(gè)靈敏度不同的II段 改用接地距離保護(hù)若不滿足要求五、 零序過(guò)電流保護(hù)(IIIIII段)unb.maxIIIrelIIIsetIKI躲下級(jí)線路出口三相短路時(shí)流過(guò)保護(hù)裝置的最大不平衡電流Iunb.max k.maxerstnpunb.maxIKKKI式中與下級(jí)線路零序III段保護(hù)在靈敏度上配合0.bIIIset1IIIrelIIIset2KIKI/靈敏性校驗(yàn)：IIIset0sen3IIKminF作為近后備時(shí)應(yīng)按被保護(hù)線路末端接地短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最小三

6、倍零序電流來(lái)校驗(yàn)，要求 Ksen1.5F作為遠(yuǎn)后備時(shí)應(yīng)按下級(jí)線路末端接地短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最小三倍零序電流來(lái)校驗(yàn)，要求 Ksen1.2動(dòng)作時(shí)限tl1t2t3t4t5t零序過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限特性6t相間保護(hù)04t05t06t零序保護(hù)六、 方向性零序電流保護(hù)0.k1I0.k1I 0.k2I0.k2I 零序電流保護(hù) + 零序功率方向繼電器 = 方向性零序電流保護(hù)零序功率方向繼電器的接線方式03I03U0r3UU03U0r3II110 70sen 0r0r33UUII,TATV0I30U30r3UU0r3II110sen 零序功率方向繼電器的接線方式TATV0r0r33UUII, 沒(méi)有死區(qū) 靈敏性的校驗(yàn)

7、op000sen33.min)(SIUK要求 Ksen1.5零序功率方向繼電器的靈敏性七、 對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)1.零序過(guò)電流保護(hù)的靈敏度高2.受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響要小3.不受系統(tǒng)振蕩和過(guò)負(fù)荷的影響4.方向性零序電流保護(hù)沒(méi)有電壓死區(qū)5.簡(jiǎn)單、可靠?jī)?yōu)點(diǎn)：1.對(duì)短線路或運(yùn)行方式變化很大時(shí)，保護(hù)往往不能滿足要求2.單相重合閘的過(guò)程中可能誤動(dòng)3.當(dāng)采用自耦變壓器聯(lián)系兩個(gè)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)時(shí)，將使保護(hù)的整定配合復(fù)雜化，且將增大第III段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間缺點(diǎn)：第六節(jié)第六節(jié) 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地故障的保護(hù)故障的保護(hù) 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)(小接地電流系統(tǒng))中性點(diǎn)不接地中性

8、點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地在小接地電流系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí)，一般都允許再繼續(xù)運(yùn)行12個(gè)小時(shí)F 要求保護(hù)能選出接地線路并及時(shí)發(fā)出信號(hào)F 對(duì)人身和設(shè)備的安全有危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于跳閘一、 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的特點(diǎn)A、B和C三相對(duì)地電壓為 0AU150AABB3jeEEEU150AACC3jeEEEU故障點(diǎn)的零序電壓ACBA031EUUUU)(AEBECEBUCU0U在非故障線路I上0CIAAI)/( jXUI0IBCIBBICUjjXUI )/(0ICCICCICUjjXUI )/(各相電流線路始端零序電流0I00ICBCIBI033CUjCUUjIIIIAII )(有效值0I0I033

9、CUI 零序電流為線路 I 本身的電容電流 方向?yàn)閺哪妇€流向線路 當(dāng)電網(wǎng)中線路很多時(shí)，上述結(jié)論可適用于每一條非故障線路 在非故障線路I上發(fā)電機(jī)出線端的零序電流G00G0CBCGBGG033CUjCUUjIII )(有效值0G00G33CUI 零序電流為發(fā)電機(jī)本身的電容電流 方向?yàn)閺哪妇€流向發(fā)電機(jī)在故障線路II上)(CGBGCIIBIICIBIAIIIIIIIII0IIBCIIBBIICUjjXUI )/(0IICCIICCIICUjjXUI )/(各相電流線路始端零序電流)()(II000CGBGCIBICIIBIIAIIII033CCUjIIIIIIII 有效值)(0II000II33CCU

10、I 故障線路的零序電流等于全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之總和 方向?yàn)閺木€路流向母線，恰好與非故障線路零序電流的方向相反 在故障線路II上特點(diǎn)：F在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之總和，方向從線路流向母線F發(fā)生單相接地時(shí)，全系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)零序電壓F在非故障線路上有零序電流，其數(shù)值等于該線路本身的電容電流，方向?yàn)閺哪妇€流向線路5. 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù)（1）絕緣監(jiān)視裝置）絕緣監(jiān)視裝置 絕緣監(jiān)視裝置是利用單相接地時(shí)出現(xiàn)的零序電絕緣監(jiān)視裝置是利用單相接地時(shí)出現(xiàn)的零序電壓，帶延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。壓，帶延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。 0U0U3ln該保護(hù)只能監(jiān)測(cè)

11、出接地故該保護(hù)只能監(jiān)測(cè)出接地故障，但不能判別出是哪條障，但不能判別出是哪條線路的接地。為了找出故線路的接地。為了找出故障線路，還需要由運(yùn)行人障線路，還需要由運(yùn)行人員依次短時(shí)斷開各條線路，員依次短時(shí)斷開各條線路，再以自動(dòng)重合閘糾正。當(dāng)再以自動(dòng)重合閘糾正。當(dāng)斷開某條線路時(shí)，零序電斷開某條線路時(shí)，零序電壓信號(hào)消失，即說(shuō)明該線壓信號(hào)消失，即說(shuō)明該線路單相接地。路單相接地。5. 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù)（2）零序電流保護(hù)）零序電流保護(hù) 零序電流保護(hù)是利用故障線路的零序電流比非零序電流保護(hù)是利用故障線路的零序電流比非故障線路零序電流大的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇性的保護(hù)。故障線

12、路零序電流大的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇性的保護(hù)。 0I 為了保證動(dòng)作的選擇為了保證動(dòng)作的選擇性，零序電流保護(hù)的動(dòng)作性，零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流電流Idz應(yīng)大于本線路的電應(yīng)大于本線路的電容電流，即容電流，即 03CUKIrelset5. 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù)（2）零序電流保護(hù)）零序電流保護(hù) 零序電流保護(hù)是利用故障線路的零序電流比非零序電流保護(hù)是利用故障線路的零序電流比非故障線路零序電流大的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇性的保護(hù)。故障線路零序電流大的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇性的保護(hù)。 0I靈敏性的校驗(yàn)按下式進(jìn)行靈敏性的校驗(yàn)按下式進(jìn)行setsenIIK03式中式中 3I0-本線路單相接本線路單

13、相接地時(shí)，非故障線路對(duì)地電地時(shí)，非故障線路對(duì)地電容電流的總和，應(yīng)取最小容電流的總和，應(yīng)取最小值。要求值。要求Klm2。5. 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù)（2）零序電流保護(hù)）零序電流保護(hù) 零序電流保護(hù)是利用故障線路的零序電流比非零序電流保護(hù)是利用故障線路的零序電流比非故障線路零序電流大的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇性的保護(hù)。故障線路零序電流大的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇性的保護(hù)。 0I當(dāng)全網(wǎng)絡(luò)的電容電流越大當(dāng)全網(wǎng)絡(luò)的電容電流越大（線路越多）或被保護(hù)線（線路越多）或被保護(hù)線路的電容電流越小（線路路的電容電流越小（線路越短）時(shí)，零序電流保護(hù)越短）時(shí)，零序電流保護(hù)的靈敏系數(shù)就越容易滿足的靈敏

14、系數(shù)就越容易滿足要求。要求。5. 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地的保護(hù)（3）零序功率方向保護(hù)）零序功率方向保護(hù) 零序功率方向保護(hù)是利用故障線路和非故障線零序功率方向保護(hù)是利用故障線路和非故障線路的保護(hù)安裝處零序電流方向相反的特點(diǎn)構(gòu)成。用路的保護(hù)安裝處零序電流方向相反的特點(diǎn)構(gòu)成。用于零序電流保護(hù)不滿足要求和接線復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中。于零序電流保護(hù)不滿足要求和接線復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中。二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地的特點(diǎn)和保護(hù)方式接地的特點(diǎn)和保護(hù)方式 圖圖4.2 單相接地時(shí)，電容電流分布圖單相接地時(shí)，電容電流分布圖 CLIII 在中性點(diǎn)接入消弧

15、線圈以后，單相接地時(shí)，通過(guò)在中性點(diǎn)接入消弧線圈以后，單相接地時(shí)，通過(guò)接地點(diǎn)的總電流為電感電流與全系統(tǒng)總電容電流的向接地點(diǎn)的總電流為電感電流與全系統(tǒng)總電容電流的向量和。即量和。即 CLDIII由于由于 和和 的相位相差的相位相差180，因此，因此 將因消弧線將因消弧線圈的補(bǔ)償而減小。根據(jù)對(duì)電容電流補(bǔ)償程度的不同，圈的補(bǔ)償而減小。根據(jù)對(duì)電容電流補(bǔ)償程度的不同，可以分為完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償三種補(bǔ)償方式。可以分為完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償三種補(bǔ)償方式。CILIDI 過(guò)補(bǔ)償方式?jīng)]有發(fā)生過(guò)電壓的危險(xiǎn)性。因而得到過(guò)補(bǔ)償方式?jīng)]有發(fā)生過(guò)電壓的危險(xiǎn)性。因而得到廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。 采用過(guò)補(bǔ)償以后，通過(guò)故障線

16、路保護(hù)安裝處的電采用過(guò)補(bǔ)償以后，通過(guò)故障線路保護(hù)安裝處的電流為補(bǔ)償以后的感性電流。其方向是由母線流向線路，流為補(bǔ)償以后的感性電流。其方向是由母線流向線路，與非故障線路的方向一樣。它的數(shù)值也和非故障線路與非故障線路的方向一樣。它的數(shù)值也和非故障線路的容性電流差不多。因此，前述的零序電流保護(hù)和零的容性電流差不多。因此，前述的零序電流保護(hù)和零序功率方向保護(hù)均不能采用。序功率方向保護(hù)均不能采用。 目前，消弧線圈接地電網(wǎng)的單相接地保護(hù)方式主目前，消弧線圈接地電網(wǎng)的單相接地保護(hù)方式主要有下列幾種：要有下列幾種： （1）利用絕緣監(jiān)視裝置。絕緣監(jiān)視裝置的原理接線）利用絕緣監(jiān)視裝置。絕緣監(jiān)視裝置的原理接線圖和使

17、用方法與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的絕緣監(jiān)視裝置圖和使用方法與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的絕緣監(jiān)視裝置相同。相同。 采用過(guò)補(bǔ)償以后，通過(guò)故障線路保護(hù)安裝處的電采用過(guò)補(bǔ)償以后，通過(guò)故障線路保護(hù)安裝處的電流為補(bǔ)償以后的感性電流。其方向是由母線流向線路，流為補(bǔ)償以后的感性電流。其方向是由母線流向線路，與非故障線路的方向一樣。它的數(shù)值也和非故障線路與非故障線路的方向一樣。它的數(shù)值也和非故障線路的容性電流差不多。因此，前述的零序電流保護(hù)和零的容性電流差不多。因此，前述的零序電流保護(hù)和零序功率方向保護(hù)均不能采用。序功率方向保護(hù)均不能采用。 目前，消弧線圈接地電網(wǎng)的單相接地保護(hù)方式主目前，消弧線圈接地電網(wǎng)的單相接地保護(hù)方式主要

18、有下列幾種：要有下列幾種： （2）利用破壞補(bǔ)償?shù)姆椒āＴ诎l(fā)生接地故障后，利）利用破壞補(bǔ)償?shù)姆椒āＴ诎l(fā)生接地故障后，利用出現(xiàn)用出現(xiàn)U。的特點(diǎn)，短時(shí)將消弧線圈切除，這樣就可。的特點(diǎn)，短時(shí)將消弧線圈切除，這樣就可以根據(jù)不接地系統(tǒng)所采用的方式實(shí)現(xiàn)有選擇性的保以根據(jù)不接地系統(tǒng)所采用的方式實(shí)現(xiàn)有選擇性的保護(hù)。待保護(hù)動(dòng)作后，再將消弧線圈投入。護(hù)。待保護(hù)動(dòng)作后，再將消弧線圈投入。 采用過(guò)補(bǔ)償以后，通過(guò)故障線路保護(hù)安裝處的電采用過(guò)補(bǔ)償以后，通過(guò)故障線路保護(hù)安裝處的電流為補(bǔ)償以后的感性電流。其方向是由母線流向線路，流為補(bǔ)償以后的感性電流。其方向是由母線流向線路，與非故障線路的方向一樣。它的數(shù)值也和非故障線路與非故障線路的方向一樣。它的數(shù)值也和非故障線路的容性電流差不多。因此，前述的零序電流保護(hù)和零的容性電流差不多。因此，前述的零序電流保護(hù)和零序功率方向保護(hù)均不能采用。序功率方向保護(hù)均不能采用。 目前，消弧線圈接地電網(wǎng)的單相接地保護(hù)方式主目前，消弧線圈接地電網(wǎng)的單相接地保護(hù)方式主要有下列幾種：要有下列幾種： （3）短時(shí)投入有效電阻的