1、第五章 電網(wǎng)的接地保護,不對稱短路分析方法：對稱分量法,不對稱的三相系統(tǒng),正負零序網(wǎng)分別對稱的三相系統(tǒng),故障分析方法復(fù)習(xí),1. 零序序網(wǎng)的構(gòu)成,零序電流流通回路：,UK0、線路、接地變壓器中性點,一、零序電壓、電流和功率的分布特點,（1）故障點的零序電壓最高，離故障點越遠，零序電壓越低。,（2）零序電流的分布，決定于線路的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗及變壓器接地中性點的數(shù)目和位置。,（3）故障線路零序功率的方向與正序功率的方向相反，是由線路流向母線的。由故障點往外流。,（4）某一保護安裝地點處的零序電壓與零序電流之間的相位差取決于背后元件的阻抗角。,（5）在系統(tǒng)運行方式變化時，正、負序

2、阻抗的變化，引起Ud1、Ud2 、Ud0之間電壓分配的改變，因而間接地影響零序分量的大小。,1零序電流濾過器,電流互感器采用三相星形接線，在 中性線上的電流就是 3I0，,在電子式和數(shù)字式保護中，也可通過將三相電流互感器的二次電流直接相加得到。,因此不需要裝設(shè)專門的電流互感器，而是直接接入 相間保護用的電流互感器的中性線上；,二、零序分量的獲得（教材P28）,三個電流互感器勵磁電流不相等(鐵心磁化曲線不一致以及制造過程中的差異引起)而產(chǎn)生。,相間短路由于TA一次側(cè)流過較大短路電流，TA傳變特 性變差，不平衡電流增大！,在正常運行和相間短路時，零序電流過濾器存在一個不平衡電流，即,電流互感器套接

3、于三相電纜的外面，互感器的一次電流是ABC三相電流之和。只當一次側(cè)有零序電流時，互感器的二次側(cè)才有相應(yīng)的零序電流輸出。,2. 零序電流互感器,- 電纜引出的線路,優(yōu)點：,不平衡電流小，接線簡單,3、零序電壓互感器,零序電壓的取得，通常采用三個單相電壓互感器或三相五柱式電壓互感器。,發(fā)生接地故障時，從mn端子上得到的零序電壓為：,不平衡電壓：,PT誤差、,三相不完全對稱、,三次諧波, 保護應(yīng)考慮躲開它的影響。,5.2 中性點直接接地系統(tǒng)線路接地故障保護,零序I段,零序段,零序段,三段式零序電流保護,一、零序電流速斷保護（零序I段）,零序電流速斷保護工作原理與反應(yīng)相間短路故障的電流保護相似，零序電

4、流保護只反應(yīng)電流中的零序分量。,保護動作電流計算說明圖：,整定時按最大運行方式，即零序等值阻抗最小。,零序電流速斷保護起動值的整定原則如下。,1.躲開下一條線路出口處單相接地或兩相接地短路時可能出現(xiàn)的最大零序電流3I0max ,即,式中 單相接地短路時的零序電流和兩相接地短路時的零序電流最大值。,思考：如何計算零序電流？ a.選擇故障點 b.考慮故障類型 c.考慮運行方式 認真復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)分析中短路計算部分。 為什么取3倍零序電流？,2）應(yīng)躲開三相斷路器觸頭不同時合閘而出現(xiàn)的三倍零序電流條件整定,如果保護裝置的動作時間大于斷路器三相不同期合閘的時間，則可以不考慮這一條件。,兩相先合，相當于一相

5、斷線。 一相先合，相當于兩相斷線。,（3）對采用單相自動重合閘的線路，單相短路被切除后(只切除故障相)，系統(tǒng)處于非全相運行，如果此時伴隨系統(tǒng)振蕩，則將有很大的零序電流 。,保護的動作值應(yīng)躲開該電流的影響，即：,按非全相且振蕩條件整定定值可能過高，靈敏度可能不滿足要求。,措施：,通常設(shè)置兩個速斷保護。,（1）靈敏段 按條件1）和 2）整定；定值較小， 保護范圍較大。對全相運行下的接地故障起作用。,重合閘啟動時，將其自動閉鎖;待再次全相運行時才投入。,單相ZCH,（2）不靈敏段 按條件3）整定。,裝設(shè)它的主要目的，是為了在單相重合閘過程 中，其他兩相又發(fā)生接地故障時，用以彌補失去 靈敏段的缺陷，盡

6、快地將故障切除！,當線路采用單相自動重合閘時,躲過非全相運行狀態(tài) 下,系統(tǒng)又發(fā)生振蕩時所出現(xiàn)的最大零序電流。,不靈敏段：針對非全相運行狀態(tài)下的接地短路起保護作用,對全相運行也起到一定的保護作用。,不靈敏 I 段:,定值較高,靈敏段：針對全相運行狀態(tài)下的接地短路起保護作用，非全相運行時退出。,靈敏 I 段:,定值較小,(2)限時零序電流速斷保護,a.與相鄰線路零序電流段配合,靈敏性校驗:,限時零序電流速斷保護其基本原理與相間短路保護相似。,當相鄰兩個保護之間的變電站母線上接有中性點接地的變壓器時，需要考慮分支電路對零序電流分布的影響。為什么？,b. 兩個保護間的變電所母線上有中性點接地的變壓器時

7、,零序段的動作電流：,動作時限（與相鄰線路零序段配合）：,0.5 s,靈敏性校驗：,（本線末、接地、最小短路電流）,若靈敏系數(shù)不滿足:,3）改用接地距離保護。,2）采用兩個靈敏性不同的零序段保護,保留原有0.5s 段，保證在正常、最大方式下快速切除故障；,1）與相鄰線路零序段配合；,再增加一個與相鄰線路零序段相配合的段保護， 保證在各種方式下切除故障。,1）躲過下級線路相間短路時最大不平衡電流,(3)零序過電流保護,動作電流整定條件：,作用：相當于相間短路的過電流保護，一般作為后備保護，在中性點直接接地電網(wǎng)中的終端線路上，可作為主保護使用。,（2）與下級零序過電流保護的靈敏度相配合，以保證動作

8、的選擇性。,即本級零序過電流的保護范圍不能超過相鄰線路零序過電流保護的范圍。,K0b.min,零序電流分支系數(shù),在相鄰線路的零序III段保護范圍末端接地短路時， 故障線路中零序電流與流過本保護中零序電流之比。,3. 靈敏度校驗,作為本條線路近后備保護時，按本線路末端發(fā)生接地故障時的最小零序電流來校驗，要求,作為相鄰線路的遠后備保護時，按相鄰線路保護范圍末端發(fā)生接地故障時，流過本保護的最小零序電流3I0min來校驗，要求,動作時限：為保證動作的選擇性，按照階梯型配合的原則來確定。,13的三段無需配合，無零序電流產(chǎn)生；,46的三段有配合，變壓器T1的零序過流可實現(xiàn)速動；,同一線路上的零序三段比相間

9、三段動作速度快。,優(yōu)點：,只有在兩個變壓器間發(fā)生接地故障時，才能引起零序電流，所以只有保護4、5、6才能采用零序保護，要求：,一、中性點不接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點1、單條線路 正常運行情況下，三相對地有相同的電容 ，在相電壓的作用下，每相都有一超前于相電壓 的電容電流流入地中，而三相電流之和等于零。,小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，由于故障點電流很小，三相之間線電壓保持對稱，對負荷供電沒有影響，允許繼續(xù)運行1-2小時，而不必立即跳閘。但為了防止故障進一步擴大，應(yīng)及時發(fā)出信號，以便采取措施予以消除。,第三節(jié) 中性點非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的零序電壓、電流及方向保護,假設(shè)相發(fā)生單相接地，各

10、相對地的電壓為,結(jié)論： 故障相電壓為零，非故障相對地電壓升高為原來 倍。,故障點D的零序電壓為：,各相對地電容電流為 ：,結(jié)論：故障點的零序電壓大小Ud0與相電壓U相等。,從接地點流回的電流ID為 ：,結(jié)論： 從接地點流回的電流ID為正常運行時，三相對地電容電流的算術(shù)和。,2.多條線路網(wǎng)絡(luò),當線路II A相接地時，在此接地電流ID為,零序電流為線路本身的電容電流，電容性無功功率方向由母線流向線路。,在非故障線路上，A相電流為零，B和C相中流有本身的電容電流。因此線路始端所反映的零序電流為,有效值為,（1）非故障元件,在發(fā)電機上，首先有它本身的B相和C相對地電容電流 和 ，但由于它是產(chǎn)生其它電容

11、電流的電源。 因此，從A相中要流回從故障點流上來的全部電容電流，而在B相和C相中又要分別流出各線路上同名相的對地電容電流，此時從發(fā)電機出現(xiàn)端所反映的零序電流仍為三相電流之和。,由圖可見，各線路電容電流從A相流人后又分別從B相和C相流出，互相抵消，只剩下發(fā)電機本身的電容電流，故 即零序電流為發(fā)電機本身的電容電流，其電容性無功功率的方向是由母線流向發(fā)電機，此特點與非故障線路一樣。,在發(fā)生故障的線路，B相和C相上與非故障線路一樣，沒有它本身的電容電流 和 ，不同之處是在接地點要流回全系統(tǒng)B和C相對地電容電流之總和，為,（2）故障線路：,有效值 式中 為全系統(tǒng)每相對地電容的總和。此電流要從A相流回去，

12、因此，從A相流出的電流可表示為 ，這樣在線路始端所流過的零序電流則為,其有效值為 可見由故障線路流向母線的零序電流，數(shù)值等于全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之總和，其電容性無功功率的方向為由線路流向母線，與非故障上相反。,結(jié)論： 發(fā)生單相接地時，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓。 在非故障的元件上有零序電流，其數(shù)值等于本身的對地電容電流，電容性無功功率的實際方向為由母線流向線路。 障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之和，數(shù)值較大，電容性無功功率實際方向：線路流向母線。,1、絕緣監(jiān)視,在發(fā)電廠和變電所的母線上，一般裝設(shè)網(wǎng)絡(luò)單相接地的監(jiān)視裝置，它利用接地后出現(xiàn)的零序電壓，帶延時動作于信號。,二、中性點不接地電網(wǎng)中單相接地保護,正常運行時：沒有零序電壓，三只電壓表讀數(shù)相等，KV不動。,當系統(tǒng)任一出線發(fā)生接地故障時：接地相對地電壓為零，而其他兩相對地電壓升高。同時在開口三角處出現(xiàn)零序電壓，過電壓繼電器KV動作，給出接地信號。,2、零序電流保護,零序電流保護是利用故