第五節中性點直接接地系統中接地短路的零序電流及方向保護

1第五節中性點直接接地系統中接地短路的零序電流及方向保護

1當系統中主變壓器中性點直接接地時中性點直接接地的電網又稱大接地電流系統110kV及以上電網-中性點直接接地60kV及以下電網--中性點不接地或不直接接地2當系統中主變壓器中性點直接接地時中性點直接接地的電網又稱大接一、接地短路時零序電壓、電流和功率的分布3一、接地短路時零序電壓、電流和功率的分布31.零序電壓：故障點U0最高，離故障點越遠，U0越低，變壓器中性點接地處U0=0。

41.零序電壓：故障點U0最高，離故障點越遠，U0越低，變壓器2.零序電流分布與中性點接地的多少及位置有關大小與線路的零序阻抗及中性點接地變壓器的零序阻抗有關52.零序電流53.零序功率短路點S0最大，越靠近變壓器中性點接地處S0越小

對于發生故障的線路，兩端S0的方向與S1方向相反，從線路→母線

63.零序功率短路點S0最大，越靠近變壓器中性點接地處S0越4.保護安裝處零序電壓與電流的相位關系：74.保護安裝處零序電壓與電流的相位關系：7二、零序電壓、電流濾過器8二、零序電壓、電流濾過器81.零序電壓濾過器(a)用三個單相式電壓互感器91.零序電壓濾過器(a)91.零序電壓濾過器(b)用三相五柱式電壓互感器101.零序電壓濾過器(b)1011111.零序電壓濾過器(c)用接于發電機中性點的電壓互感器(d)內部合成零序電壓加法器121.零序電壓濾過器(c)(d)加法器122.零序電流濾過器132.零序電流濾過器132.零序電流濾過器優點：不平衡電流小接線簡單142.零序電流濾過器優點：14三、零序電流速斷保護(I段)15三、零序電流速斷保護(I段)15（1）躲過下一個線路出口接地短路的最大三倍零序電流3I0max

16（1）躲過下一個線路出口接地短路的最大三倍零序電流3I0ma（2）躲斷路器三相觸頭不同時合閘而出現的最大三倍零序電流3I0unb整定值應選其中較大者在按條件(2)整定，定值較大，保護范圍較小時在手動合閘以及三相自動重合閘時，使零序I段帶有一個小的延時（約0.1s），這樣就無需考慮條件（2）17（2）躲斷路器三相觸頭不同時合閘而出現的最大三倍零序電流3I（3）當線路上采用單相自動重合閘時按條件(1)、(2)整定，往往不能躲開非全相運行狀態下又發生系統振蕩時所出現的最大零序電流按能躲開非全相運行狀態下又發生系統振蕩時所出現的最大零序電流整定，保護范圍縮小18（3）當線路上采用單相自動重合閘時按條件(1)、(2)整定（3）當線路上采用單相自動重合閘時設置兩個零序I段保護不靈敏I段：按條件3整定靈敏I段：按條件1或2整定19（3）當線路上采用單相自動重合閘時設置兩個零序I段保護不靈四、零序電流限時速斷保護(II段)20四、零序電流限時速斷保護(II段)20與相鄰線路零序電流I段配合21與相鄰線路零序電流I段配合21靈敏性校驗：要求

Ksen≥1.5與相鄰線Ⅱ段配合用兩個靈敏度不同的II段改用接地距離保護若不滿足要求22靈敏性校驗：要求Ksen≥1.5與相鄰線Ⅱ段配合若不五、零序過電流保護(III段)23五、零序過電流保護(III段)23躲下級線路出口三相短路時流過保護裝置的最大不平衡電流Iunb.max

式中與下級線路零序III段保護在靈敏度上配合24躲下級線路出口三相短路時流過保護裝置的最大不平衡電流Iunb靈敏性校驗：作為近后備時應按被保護線路末端接地短路時，流過保護的最小三倍零序電流來校驗，要求Ksen≥1.5作為遠后備時應按下級線路末端接地短路時，流過保護的最小三倍零序電流來校驗，要求Ksen≥1.225靈敏性校驗：作為近后備時應按被保護線路末端接地短路時，流過保動作時限零序過電流保護的時限特性相間保護零序保護26動作時限零序過電流保護的時限特性相間保護零序保護26六、方向性零序電流保護27六、方向性零序電流保護27零序電流保護+零序功率方向繼電器=方向性零序電流保護28零序電流保護+零序功率方向繼電器=方向性零序電流保護零序功率方向繼電器的接線方式29零序功率方向繼電器的接線方式29零序功率方向繼電器的接線方式30零序功率方向繼電器的接線方式30沒有死區靈敏性的校驗要求Ksen≥1.5零序功率方向繼電器的靈敏性31沒有死區要求Ksen≥1.5零序功率方向繼電器的靈敏性3七、對零序電流保護的評價32七、對零序電流保護的評價321.零序過電流保護的靈敏度高2.受系統運行方式的影響要小3.不受系統振蕩和過負荷的影響4.方向性零序電流保護沒有電壓死區5.簡單、可靠優點：331.零序過電流保護的靈敏度高2.受系統運行方式的影響要小3.1.對短線路或運行方式變化很大時，保護往往不能滿足要求2.單相重合閘的過程中可能誤動3.當采用自耦變壓器聯系兩個不同電壓等級的電網時，將使保護的整定配合復雜化，且將增大第III段保護的動作時間缺點：341.對短線路或運行方式變化很大時，保護往往不能滿足要求2.單第六節中性點非直接接地系統中單相接地故障的保護

35第六節中性點非直接接地系統中單相接地故障的保護35中性點非直接接地系統(小接地電流系統)中性點不接地中性點經消弧線圈接地中性點經電阻接地在小接地電流系統中發生單相接地時，一般都允許再繼續運行1～2個小時要求保護能選出接地線路并及時發出信號對人身和設備的安全有危險時，應動作于跳閘36中性點非直接接地系統(小接地電流系統)在小接地電流系統中發生一、中性點不接地電網中單相接地的特點37一、中性點不接地電網中單相接地的特點373838A、B和C三相對地電壓為故障點的零序電壓39A、B和C三相對地電壓為故障點的零序電壓39在非故障線路I上各相電流線路始端零序電流有效值40在非故障線路I上各相電流線路始端零序電流有效值40零序電流為線路I本身的電容電流方向為從母線流向線路當電網中線路很多時，上述結論可適用于每一條非故障線路在非故障線路I上41零序電流為線路I本身的電容電流在非故障線路I上41發電機出線端的零序電流有效值零序電流為發電機本身的電容電流方向為從母線流向發電機42發電機出線端的零序電流有效值零序電流為發電機本身的電容電流在故障線路II上各相電流線路始端零序電流有效值43在故障線路II上各相電流線路始端零序電流有效值43故障線路的零序電流等于全系統非故障元件對地電容電流之總和方向為從線路流向母線，恰好與非故障線路零序電流的方向相反在故障線路II上44故障線路的零序電流等于全系統非故障元件對地電容電流之總和在特點：在故障線路上，零序電流為全系統非故障元件對地電容電流之總和，方向從線路流向母線發生單相接地時，全系統都會出現零序電壓在非故障線路上有零序電流，其數值等于該線路本身的電容電流，方向為從母線流向線路45特點：在故障線路上，零序電流為全系統非故障元件對地電容電流之5.中性點不接地電網中單相接地的保護（1）絕緣監視裝置絕緣監視裝置是利用單相接地時出現的零序電壓，帶延時動作于信號。該保護只能監測出接地故障，但不能判別出是哪條線路的接地。為了找出故障線路，還需要由運行人員依次短時斷開各條線路，再以自動重合閘糾正。當斷開某條線路時，零序電壓信號消失，即說明該線路單相接地。465.中性點不接地電網中單相接地的保護（1）絕緣監視裝置5.中性點不接地電網中單相接地的保護（2）零序電流保護零序電流保護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來實現選擇性的保護。為了保證動作的選擇性，零序電流保護的動作電流Idz應大于本線路的電容電流，即475.中性點不接地電網中單相接地的保護（2）零序電流保護5.中性點不接地電網中單相接地的保護（2）零序電流保護零序電流保護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來實現選擇性的保護。靈敏性的校驗按下式進行式中3I0∑--本線路單相接地時，非故障線路對地電容電流的總和，應取最小值。要求Klm≥2。485.中性點不接地電網中單相接地的保護（2）零序電流保護5.中性點不接地電網中單相接地的保護（2）零序電流保護零序電流保護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來實現選擇性的保護。當全網絡的電容電流越大（線路越多）或被保護線路的電容電流越小（線路越短）時，零序電流保護的靈敏系數就越容易滿足要求。495.中性點不接地電網中單相接地的保護（2）零序電流保護5.中性點不接地電網中單相接地的保護（3）零序功率方向保護零序功率方向保護是利用故障線路和非故障線路的保護安裝處零序電流方向相反的特點構成。用于零序電流保護不滿足要求和接線復雜的網絡中。505.中性點不接地電網中單相接地的保護（3）零序功率方向保護二、中性點經消弧線圈接地電網中單相接地的特點和保護方式

51二、中性點經消弧線圈接地電網中單相接地的特點和保護方式51圖4.2單相接地時，電容電流分布圖

根據規定，在各級電壓網絡中，當全系統的電容電流等于或超過下列數值時，都應裝設消弧線圈：對于3～6千伏網絡----30安；對于10千伏網絡----20安；對于22～66千伏網絡----10安。52圖4.2單相接地時，電容電流分布圖根據規定，在各級在中性點接入消弧線圈以后，單相接地時，通過接地點的總電流為電感電流與全系統總電容電流的向量和。即由于和的相位相差180°，因此將因消弧線圈的補償而減小。根據對電容電流補償程度的不同，可以分為完全補償、欠補償和過補償三種補償方式。過補償方式沒有發生過電壓的危險性。因而得到廣泛的應用。53在中性點接入消弧線圈以后，單相接地時，通過接采用過補償以后，通過故障線路保護安裝處的電流為補償以后的感性電流。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和零序功率方向保護均不能采用。目前，消弧線圈接地電網的單相接地保護方式主要有下列幾種：（1）利用絕緣監視裝置。絕緣監視裝置的原理接線圖和使用方法與中性點不接地系統的絕緣監視裝置相同。54采用過補償以后，通過故障線路保護安裝處的電流采用過補償以后，通過故障線路保護安裝處的電流為補償以后的感性電流。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和零序功率方向保護均不能采用。目前，消弧線圈接地電網的單相接地保護方式主要有下列幾種：（2）利用破壞補償的方法。在發生接地故障后，利用出現U。的特點，短時將消弧線圈切除，這樣就可以根據不接地系統所采用的方式實現有選擇性的保護。待保護動作后，再將消弧線圈投入。55采用過補償以后，通過故障線路保護安裝處的電流采用過補償以后，通過故障線路保護安裝處的電流為補償以后的感性電流。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和零序功率方向保護均不能采用。目前，消弧線圈接地電網的單相接地保護方式主要有下列幾種：（3）短時投入有效電阻的方法。發生單相接地時，在中性點與地之間投入一個有效電阻，使在接地點產生一有效分量電流，再利用余弦型功率方向繼電器進行選擇故障線路。經一定延時后，再把電阻切除。56采用過補償以后，通過故障線路保護安裝處的電流采用過補償以后，通過故障線路保護安裝處的電流為補償以后的感性電流。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和零序功率方向保護均不能采用。目前，消弧線圈接地電網的單相接地保護方式主要有下列幾種：此外還有反映五次諧波電流的接地保護和反映暫態零序電流首半波的接地保護。到目前為止，中性點經消弧線圈接地系統的單相接地保護，還沒有令人滿意的保護方案，有待繼電保護工作者進一步研究解決。57采用過補償以后，通過故障線路保護安裝處的電流第五節中性點直接接地系統中接地短路的零序電流及方向保護

58第五節中性點直接接地系統中接地短路的零序電流及方向保護

1當系統中主變壓器中性點直接接地時中性點直接接地的電網又稱大接地電流系統110kV及以上電網-中性點直接接地60kV及以下電網--中性點不接地或不直接接地59當系統中主變壓器中性點直接接地時中性點直接接地的電網又稱大接一、接地短路時零序電壓、電流和功率的分布60一、接地短路時零序電壓、電流和功率的分布31.零序電壓：故障點U0最高，離故障點越遠，U0越低，變壓器中性點接地處U0=0。

611.零序電壓：故障點U0最高，離故障點越遠，U0越低，變壓器2.零序電流分布與中性點接地的多少及位置有關大小與線路的零序阻抗及中性點接地變壓器的零序阻抗有關622.零序電流53.零序功率短路點S0最大，越靠近變壓器中性點接地處S0越小

對于發生故障的線路，兩端S0的方向與S1方向相反，從線路→母線

633.零序功率短路點S0最大，越靠近變壓器中性點接地處S0越4.保護安裝處零序電壓與電流的相位關系：644.保護安裝處零序電壓與電流的相位關系：7二、零序電壓、電流濾過器65二、零序電壓、電流濾過器81.零序電壓濾過器(a)用三個單相式電壓互感器661.零序電壓濾過器(a)91.零序電壓濾過器(b)用三相五柱式電壓互感器671.零序電壓濾過器(b)1068111.零序電壓濾過器(c)用接于發電機中性點的電壓互感器(d)內部合成零序電壓加法器691.零序電壓濾過器(c)(d)加法器122.零序電流濾過器702.零序電流濾過器132.零序電流濾過器優點：不平衡電流小接線簡單712.零序電流濾過器優點：14三、零序電流速斷保護(I段)72三、零序電流速斷保護(I段)15（1）躲過下一個線路出口接地短路的最大三倍零序電流3I0max

73（1）躲過下一個線路出口接地短路的最大三倍零序電流3I0ma（2）躲斷路器三相觸頭不同時合閘而出現的最大三倍零序電流3I0unb整定值應選其中較大者在按條件(2)整定，定值較大，保護范圍較小時在手動合閘以及三相自動重合閘時，使零序I段帶有一個小的延時（約0.1s），這樣就無需考慮條件（2）74（2）躲斷路器三相觸頭不同時合閘而出現的最大三倍零序電流3I（3）當線路上采用單相自動重合閘時按條件(1)、(2)整定，往往不能躲開非全相運行狀態下又發生系統振蕩時所出現的最大零序電流按能躲開非全相運行狀態下又發生系統振蕩時所出現的最大零序電流整定，保護范圍縮小75（3）當線路上采用單相自動重合閘時按條件(1)、(2)整定（3）當線路上采用單相自動重合閘時設置兩個零序I段保護不靈敏I段：按條件3整定靈敏I段：按條件1或2整定76（3）當線路上采用單相自動重合閘時設置兩個零序I段保護不靈四、零序電流限時速斷保護(II段)77四、零序電流限時速斷保護(II段)20與相鄰線路零序電流I段配合78與相鄰線路零序電流I段配合21靈敏性校驗：要求

Ksen≥1.5與相鄰線Ⅱ段配合用兩個靈敏度不同的II段改用接地距離保護若不滿足要求79靈敏性校驗：要求Ksen≥1.5與相鄰線Ⅱ段配合若不五、零序過電流保護(III段)80五、零序過電流保護(III段)23躲下級線路出口三相短路時流過保護裝置的最大不平衡電流Iunb.max

式中與下級線路零序III段保護在靈敏度上配合81躲下級線路出口三相短路時流過保護裝置的最大不平衡電流Iunb靈敏性校驗：作為近后備時應按被保護線路末端接地短路時，流過保護的最小三倍零序電流來校驗，要求Ksen≥1.5作為遠后備時應按下級線路末端接地短路時，流過保護的最小三倍零序電流來校驗，要求Ksen≥1.282靈敏性校驗：作為近后備時應按被保護線路末端接地短路時，流過保動作時限零序過電流保護的時限特性相間保護零序保護83動作時限零序過電流保護的時限特性相間保護零序保護26六、方向性零序電流保護84六、方向性零序電流保護27零序電流保護+零序功率方向繼電器=方向性零序電流保護85零序電流保護+零序功率方向繼電器=方向性零序電流保護零序功率方向繼電器的接線方式86零序功率方向繼電器的接線方式29零序功率方向繼電器的接線方式87零序功率方向繼電器的接線方式30沒有死區靈敏性的校驗要求Ksen≥1.5零序功率方向繼電器的靈敏性88沒有死區要求Ksen≥1.5零序功率方向繼電器的靈敏性3七、對零序電流保護的評價89七、對零序電流保護的評價321.零序過電流保護的靈敏度高2.受系統運行方式的影響要小3.不受系統振蕩和過負荷的影響4.方向性零序電流保護沒有電壓死區5.簡單、可靠優點：901.零序過電流保護的靈敏度高2.受系統運行方式的影響要小3.1.對短線路或運行方式變化很大時，保護往往不能滿足要求2.單相重合閘的過程中可能誤動3.當采用自耦變壓器聯系兩個不同電壓等級的電網時，將使保護的整定配合復雜化，且將增大第III段保護的動作時間缺點：911.對短線路或運行方式變化很大時，保護往往不能滿足要求2.單第六節中性點非直接接地系統中單相接地故障的保護

92第六節中性點非直接接地系統中單相接地故障的保護35中性點非直接接地系統(小接地電流系統)中性點不接地中性點經消弧線圈接地中性點經電阻接地在小接地電流系統中發生單相接地時，一般都允許再繼續運行1～2個小時要求保護能選出接地線路并及時發出信號對人身和設備的安全有危險時，應動作于跳閘93中性點非直接接地系統(小接地電流系統)在小接地電流系統中發生一、中性點不接地電網中單相接地的特點94一、中性點不接地電網中單相接地的特點379538A、B和C三相對地電壓為故障點的零序電壓96A、B和C三相對地電壓為故障點的零序電壓39在非故障線路I上各相電流線路始端零序電流有效值97在非故障線路I上各相電流線路始端零序電流有效值40零序電流為線路I本身的電容電流方向為從母線流向線路當電網中線路很多時，上述結論可適用于每一條非故障線路在非故障線路I上98零序電流為線路I本身的電容電流在非故障線路I上41發電機出線端的零序電流有效值零序電流為發電機本身的電容電流方向為從母線流向發電機99發電機出線端的零序電流有效值零序電流為發電機本身的電容電流在故障線路II上各相電流線路始端零序電流有效值100在故障線路II上各相電流線路始端零序電流有效值43故障線路的零序電流等于全系統非故障元件對地電容電流之總和方向為從線路流向母線，恰好與非故障線路零序電流的方向相反在故障線路II上101故障線路的零序電流等于全系統非故障元件對地電容電流之總和在特點：在故障線路上，零序電流為全系統非故障元件對地電容電流之總和，方向從線路流向母線發生單相接地時，全系統都會出現零序電壓在非故障線路上有零序電流，其數值等于該線路本身的電容電流，方向為從母線流向線路102特點：在故障線路上，零序電流為全系統非故障元件對地電容電流之5.中性點不接地電網中單相接地的保護（1）絕緣監視裝置絕緣監視裝置是利用單相接地時出現的零序電壓，帶延時動作于信號。該保護只能監測出接地故障，但不能判別出是哪條線路的接地。為了找出故障線路，還需要由運行人員依次短時斷開各條線路，再以自動重合閘糾正。當斷開某條線路時，零序電壓信號消失，即說明該線路單相接地。1035.中性點不接地電網中單相接地的保護（1）絕緣監視裝置5.中性點不接地電網中單相接地的保護（2）零序電流保護零序電流保護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來實現選擇性的保護。為了保證動作的選擇性，零序電流保護的動作電流Idz應大于本線路的電容電流，即1045.中性點不接地電網中單相接地的保護（2）零序電流保護5.中性點不接地電網中單相接地的保護（2）零序電流保護零序電流保護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來實現選擇性的保護。靈敏性的校驗按下式進行式中3I0∑--本線路單相接地時，非故障線路對地電容電流的總和，應取最小值。要求Klm≥2。1055.中性點不接地電網中單相接地的保護（2）零序電流保護5.中性點不接地電網中單相接地的保護（2）零序電流保護零序電流保護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來實現選擇性的保護。當全網絡的電容電流越大（線路越多）或被保護線路的電容電流越小（線路越短）時，零序電流保護的靈敏系數就越容易滿足要求。1065.中性點不接地電網中單相接地的保護（2）零序電流保護5.中性點不接地電網中單相接地的保護（3）零序功率方向保護零序功率方向保護是利用故障線路和非故障線路的保護安裝處零序電流方向相反的特點構成。用于零序電流保護不滿足要求和接線復雜的網絡中。1075.中性點不接地電網中單相接地的保護（3）零序功率方向保護二、中性點經消弧線圈接地電網中單相接地的特點和保護方式

108二、中性點經消弧線圈接地電網中單相接地的特點和保護方式51圖4.2單相接地時，電容電流分布圖

根據規定，在各級電壓網絡中，當全系統的電容電流等于或超過下列數值時，都應裝設消弧線圈：對于3～6千伏網絡----30安；對于10千伏網絡----20安；對于22～66千伏網絡----10安。109圖4.2單相接地時，電容電流分布圖根據規定，在各級在中性點接入消弧線圈以后，單相接地時，通過接地點的總電流為電感電流與全系統總電容電流的向量和。即由于和的相位相差180°，因此將因消弧線圈的補償而減小。根據對電容電流補償程度的不同，可以分為完全補償、欠補償和過補償三種補償方式。過補償方式沒有發生過電壓的危險性