中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護(hù)

1、第二章第二章 電網(wǎng)的電流保護(hù)電網(wǎng)的電流保護(hù) 第三節(jié)第三節(jié) 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中 接地短路的零序電流及方向保護(hù)接地短路的零序電流及方向保護(hù) 為進(jìn)行不對(duì)稱短路計(jì)算為進(jìn)行不對(duì)稱短路計(jì)算, ,通常將通常將A A、B B 、C C三三相電壓和電流都分解為他們的對(duì)稱分量。相電壓和電流都分解為他們的對(duì)稱分量。 故故: :.0120.20121.0122211111AAAABBBBCCCCUUUUUUUUUaaUUUUUUaa1.0.221.222111111111311AABBCCUUUUaaUaaUUUUaaaa0120jae運(yùn)算子運(yùn)算子 正常運(yùn)行或三相短路時(shí)正常運(yùn)行或三相短路時(shí) 由于

2、三相電壓和電流是對(duì)稱的。由于三相電壓和電流是對(duì)稱的。 故故: : 0310 CBAUUUU 0310 CBAIIIIUAUBUC.2.3.12.3.1接地短路時(shí)零序電壓、電流和功率的分布接地短路時(shí)零序電壓、電流和功率的分布 兩相短路時(shí)兩相短路時(shí), ,設(shè)為設(shè)為K K (2)(2)BCBCkAAUU12kBkCAUUU 0kAIkBkCII 故故障點(diǎn)的故故障點(diǎn)的零序電壓和零序電壓和零序電流為零序電流為: :111103322koABCAAAUUUUUUU110033kokAkBkCkBkBIIIIIIUBUAUC在故障點(diǎn)在故障點(diǎn)k k處處: : . 單相接地短路，設(shè)為單相接地短路，設(shè)為K K(1)

3、(1)A A( (中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)) )在接地故障點(diǎn)在接地故障點(diǎn), ,故障相電壓故障相電壓: :kCCUUkBBUU0kAU0BCIIAkAII故障相電流故障相電流: :故在故障點(diǎn)故在故障點(diǎn)的零序電壓的零序電壓零序電流為零序電流為: :1133kokBkCBCUUUUU13OkAII出現(xiàn)零序電壓和零序電流是接地故障區(qū)別于出現(xiàn)零序電壓和零序電流是接地故障區(qū)別于正常運(yùn)行和相間短路故障的正常運(yùn)行和相間短路故障的基本特征基本特征。 兩相接地短路，設(shè)為兩相接地短路，設(shè)為K K(1,1)(1,1)BCBC在故障點(diǎn)在故障點(diǎn): :0kBkCUUkAAUU0AIBkBII則則: :1133kokAA

4、UUU1,113okBkCIIICkCIIkBkCII相間短路只有縱向不對(duì)稱。相間短路只有縱向不對(duì)稱。接地短路既有橫向不對(duì)稱，也有縱向不對(duì)稱。接地短路既有橫向不對(duì)稱，也有縱向不對(duì)稱。所謂所謂橫向不對(duì)稱故障橫向不對(duì)稱故障是指發(fā)生在系統(tǒng)是指發(fā)生在系統(tǒng)某一點(diǎn)與地之間的故障。某一點(diǎn)與地之間的故障。所謂所謂縱向不對(duì)稱故障縱向不對(duì)稱故障發(fā)生在系統(tǒng)某兩點(diǎn)之發(fā)生在系統(tǒng)某兩點(diǎn)之間的故障。間的故障。零序網(wǎng)絡(luò)零序網(wǎng)絡(luò)n縱上分析，在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)縱上分析，在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)（又稱大接地電流系統(tǒng)，一般為（又稱大接地電流系統(tǒng)，一般為110kV以上電網(wǎng)）中發(fā)生接地短路時(shí)，將出現(xiàn)以上電網(wǎng)）中發(fā)生接地短路時(shí)，將出現(xiàn)很

5、大的零序電壓和電流，而正常運(yùn)行以很大的零序電壓和電流，而正常運(yùn)行以及相間短路情況下它們是不存在的，因及相間短路情況下它們是不存在的，因此可利用零序電壓、電流來(lái)構(gòu)成接地短此可利用零序電壓、電流來(lái)構(gòu)成接地短路的保護(hù)，具有顯著的特點(diǎn)。路的保護(hù)，具有顯著的特點(diǎn)。T1T2ABC12 1k系統(tǒng)接線系統(tǒng)接線零序電壓分布零序電壓分布0kU0BU0AU零序等效零序等效網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)0kUXT1.0ABXk0Xk0XT2.00I0I0I-0I-在故障點(diǎn)在故障點(diǎn)處，三相處，三相不平衡的不平衡的程度最嚴(yán)程度最嚴(yán)重，零序重，零序電壓最高電壓最高可以認(rèn)為可以認(rèn)為在故障點(diǎn)在故障點(diǎn)處有一個(gè)處有一個(gè)零序電源零序電源由此產(chǎn)生由此產(chǎn)生零

6、序電流零序電流兩相接地短路，設(shè)為兩相接地短路，設(shè)為K(1,1)BC1133kokAAUUU利用對(duì)稱分量的方法將電流和電壓分解為正序、負(fù)序和零序分量。利用對(duì)稱分量的方法將電流和電壓分解為正序、負(fù)序和零序分量。零序電流零序電流可以看成在故障點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)可以看成在故障點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)零序電源零序電源而產(chǎn)生的，而產(chǎn)生的，經(jīng)變壓器中性點(diǎn)構(gòu)成回路，零序電流的方向仍規(guī)定從母線流向故障經(jīng)變壓器中性點(diǎn)構(gòu)成回路，零序電流的方向仍規(guī)定從母線流向故障線路為正，而對(duì)零序電壓的方向是線路高于大地的電壓為正。線路為正，而對(duì)零序電壓的方向是線路高于大地的電壓為正。0kU忽略電阻時(shí)向量圖忽略電阻時(shí)向量圖純感性負(fù)荷電流純感性負(fù)荷電流滯后

7、電壓滯后電壓9090O O0kU0I0I0I0I考慮線路中的零序電阻考慮線路中的零序電阻時(shí)，零序電壓時(shí)，零序電壓 與零與零序電流之間相位角為：序電流之間相位角為：0kU090k計(jì)及電阻時(shí)向量圖計(jì)及電阻時(shí)向量圖0kU0I0I零序電流零序電流實(shí)際流向?qū)嶋H流向在電感中，電流滯后電壓在電感中，電流滯后電壓9090o o按規(guī)定正按規(guī)定正方向來(lái)看方向來(lái)看零序電流零序電流從線路流從線路流向母線向母線0I0I0k特點(diǎn)特點(diǎn)零序分量的參數(shù)具有如下特點(diǎn)：零序分量的參數(shù)具有如下特點(diǎn)：零序電壓：零序電壓：故障點(diǎn)的零序電壓最高；故障點(diǎn)的零序電壓最高；0AU0BU變壓器中性點(diǎn)接地處的零序電壓為變壓器中性點(diǎn)接地處的零序電壓為

8、。零序電壓分布零序電壓分布0kU0BU0AU變電所變電所A A母線母線變電所變電所B B母線母線故障點(diǎn)故障點(diǎn)變電所變電所A A母線上零序電壓為母線上零序電壓為 ；變電所母線上零序電壓為變電所母線上零序電壓為 ；零序電流零序電流零序電流零序電流只在故障點(diǎn)與中性點(diǎn)接地的變壓器之間流動(dòng)，只在故障點(diǎn)與中性點(diǎn)接地的變壓器之間流動(dòng)，并由大地構(gòu)成回路。并由大地構(gòu)成回路。零序電流比正序、負(fù)序電流流動(dòng)零序電流比正序、負(fù)序電流流動(dòng)范圍少。范圍少。當(dāng)忽略回路的電阻時(shí)，和超前。當(dāng)計(jì)及當(dāng)忽略回路的電阻時(shí)，和超前。當(dāng)計(jì)及電阻時(shí)，設(shè)零序阻抗角，則和超前電阻時(shí)，設(shè)零序阻抗角，則和超前為。為。0I0I 090kU為080k0I

9、0I 0kU0180k忽略電阻時(shí)向量圖忽略電阻時(shí)向量圖純感性負(fù)荷電流純感性負(fù)荷電流滯后電壓滯后電壓9090O O0kU0I0I0I0I計(jì)及電阻時(shí)向量圖計(jì)及電阻時(shí)向量圖考慮線路中的零序電阻考慮線路中的零序電阻時(shí)，零序電壓時(shí)，零序電壓 與零與零序電流之間相位角為：序電流之間相位角為：0kU090k0k0I0kU0I0I0I阻抗阻抗主要是變壓器的感抗，零序電流的分布，主要是變壓器的感抗，零序電流的分布，主要決主要決定于送電線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序定于送電線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗，阻抗，而與電源的數(shù)目和位置無(wú)關(guān)，當(dāng)變壓器而與電源的數(shù)目和位置無(wú)關(guān)，當(dāng)變壓器T T中中性點(diǎn)不

10、接地時(shí)，則因?yàn)榱阈虿粯?gòu)成回路。性點(diǎn)不接地時(shí)，則因?yàn)榱阈虿粯?gòu)成回路。02 I零序功率零序功率對(duì)于發(fā)生故障的線路，兩端零序功率的方向與對(duì)于發(fā)生故障的線路，兩端零序功率的方向與正序功率的方向相反，零序功率的方向?qū)嶋H上是由正序功率的方向相反，零序功率的方向?qū)嶋H上是由線路流向母線。線路流向母線。但故障點(diǎn)離保護(hù)安裝處愈遠(yuǎn)，流過(guò)保護(hù)安但故障點(diǎn)離保護(hù)安裝處愈遠(yuǎn)，流過(guò)保護(hù)安裝處的零序電流愈小。裝處的零序電流愈小。保護(hù)安裝處保護(hù)安裝處在保護(hù)安裝處在保護(hù)安裝處 ，零序電壓，零序電壓與零序電流之間的相位差取決于變壓器的零序與零序電流之間的相位差取決于變壓器的零序阻抗角，而與被保護(hù)線路的零序阻抗及故障點(diǎn)阻抗角，而與被保

11、護(hù)線路的零序阻抗及故障點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)。的位置無(wú)關(guān)。0010ATUIZ 系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)運(yùn)行方式在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，只要送電線路在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，只要送電線路和中性點(diǎn)接地的變壓器數(shù)目不變，則和中性點(diǎn)接地的變壓器數(shù)目不變，則零序阻零序阻抗抗和和零序等效網(wǎng)絡(luò)零序等效網(wǎng)絡(luò)就是不變的，中性點(diǎn)接地就是不變的，中性點(diǎn)接地的變壓器數(shù)目越多，系統(tǒng)的零序阻抗越小，的變壓器數(shù)目越多，系統(tǒng)的零序阻抗越小，接地故障點(diǎn)的零序電流越大。接地故障點(diǎn)的零序電流越大。1.1.零序電壓過(guò)濾器零序電壓過(guò)濾器.bU用三個(gè)單相式電壓互感器用三個(gè)單相式電壓互感器aUcUbUmnABC. .用三相五柱式電壓互感器用三相五柱式電壓

12、互感器ABCABCabcmn2.3.2 2.3.2 零序零序電壓過(guò)濾器、電壓過(guò)濾器、零序電流過(guò)濾器零序電流過(guò)濾器.03mnabcUUUUU.aU.cU.mnU在集成電路保護(hù)裝置在集成電路保護(hù)裝置內(nèi)部合成零序電壓內(nèi)部合成零序電壓加加法法器器aUbUcU03U用接于發(fā)電機(jī)中性用接于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的電壓互感器點(diǎn)的電壓互感器m mn n.在微機(jī)保護(hù)中分為在微機(jī)保護(hù)中分為自產(chǎn)零序自產(chǎn)零序和和過(guò)濾器零序過(guò)濾器零序兩種兩種2.2.零序電流過(guò)濾器零序電流過(guò)濾器TATA等效電路等效電路1I2II零序電流過(guò)濾器零序電流過(guò)濾器. . . ABC03I一次電流的一部分消耗在勵(lì)磁上，一次電流的一部分消耗在勵(lì)磁上，并沒(méi)有全

13、部線性傳變到二次側(cè)并沒(méi)有全部線性傳變到二次側(cè)將三個(gè)同型號(hào)同變比的將三個(gè)同型號(hào)同變比的單相電流互感器二次側(cè)單相電流互感器二次側(cè)同極性端子連接在一起同極性端子連接在一起作為輸出，即構(gòu)成零序作為輸出，即構(gòu)成零序電流過(guò)濾器電流過(guò)濾器03rabcIIIII考慮勵(lì)磁電流考慮勵(lì)磁電流 的影響后，的影響后，211TAIIIn 1rABCABCTAIIIIIIInI由于由于TATA一次電流中的一部分消耗在繞組勵(lì)磁上一次電流中的一部分消耗在繞組勵(lì)磁上流入零序電流繼電器的電流（理論上）為：流入零序電流繼電器的電流（理論上）為：實(shí)際上流入零序電流繼電器的電流為：實(shí)際上流入零序電流繼電器的電流為：每相電流互感器輸出的電

14、流為：每相電流互感器輸出的電流為：稱為零序電流過(guò)濾器的稱為零序電流過(guò)濾器的不平衡電流不平衡電流，當(dāng)發(fā)，當(dāng)發(fā)生相間短路時(shí)，電流互感器一次側(cè)流過(guò)的電流生相間短路時(shí)，電流互感器一次側(cè)流過(guò)的電流值最大，且包含有非周期分量，故不平衡電流值最大，且包含有非周期分量，故不平衡電流也最大，以表示。也最大，以表示。maxunbI.1unbrABCTAIIIIIn當(dāng)零序電流為零時(shí)當(dāng)零序電流為零時(shí)零序電流過(guò)濾器依零序電流過(guò)濾器依然有輸出！然有輸出！在正常運(yùn)行和一切不伴隨有接地的相間短路時(shí)，在正常運(yùn)行和一切不伴隨有接地的相間短路時(shí)，三個(gè)電流互感器一次側(cè)電流的向量和必然為零，三個(gè)電流互感器一次側(cè)電流的向量和必然為零，因

15、此，流入零序電流繼電器中的電流即為因此，流入零序電流繼電器中的電流即為 ：3I3I0 0TANTANA A B B C C電纜電纜零序電流互感器接線示意圖零序電流互感器接線示意圖對(duì)于采用電纜引出的送電線路，對(duì)于采用電纜引出的送電線路，還廣泛地采用了還廣泛地采用了零序電流互感器零序電流互感器的接線以獲得的接線以獲得3 3I I0 0，此電流互感器此電流互感器就套在電纜的外面，從其鐵芯中就套在電纜的外面，從其鐵芯中穿過(guò)的電纜就是其一次繞組，這穿過(guò)的電纜就是其一次繞組，這個(gè)互感器的一次電流就是個(gè)互感器的一次電流就是 只當(dāng)一次側(cè)有零序電流時(shí)，在互只當(dāng)一次側(cè)有零序電流時(shí)，在互感器的二次側(cè)才有相應(yīng)的感器的

16、二次側(cè)才有相應(yīng)的3 3I I0 0輸出，輸出，故稱它為零序電流互感器。故稱它為零序電流互感器。ABCIII采用零序電流互感器的優(yōu)點(diǎn)采用零序電流互感器的優(yōu)點(diǎn)，和零序電流過(guò)濾器相比，和零序電流過(guò)濾器相比，主要的是沒(méi)有不平衡電流，同時(shí)接線也更簡(jiǎn)單。主要的是沒(méi)有不平衡電流，同時(shí)接線也更簡(jiǎn)單。 2.3.3 2.3.3 零序電流速斷（零序零序電流速斷（零序段）保護(hù)段）保護(hù)整定原則：（有兩個(gè)）整定原則：（有兩個(gè)）max03I1.2 1.3relK躲開(kāi)相鄰下一條線路出口處躲開(kāi)相鄰下一條線路出口處單相單相或或兩相接地短路兩相接地短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大零序電流，引入可靠系時(shí)可能出現(xiàn)的最大零序電流，引入可靠系數(shù)數(shù)0

17、max3setrelIKI在確定最大零序電流時(shí)，要考慮使零序電流為最大的運(yùn)行方在確定最大零序電流時(shí)，要考慮使零序電流為最大的運(yùn)行方式和接地故障類型。式和接地故障類型。即應(yīng)考慮系統(tǒng)正序阻抗即應(yīng)考慮系統(tǒng)正序阻抗Z Z1 1為最小，保護(hù)為最小，保護(hù)安裝側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目最多，而線路末端變壓器中性安裝側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目最多，而線路末端變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目最小或都不接地的情況。點(diǎn)接地?cái)?shù)目最小或都不接地的情況。T1T2ABC12 1k系統(tǒng)接線系統(tǒng)接線零序等效網(wǎng)絡(luò)零序等效網(wǎng)絡(luò)0kUXT10ABXk0Xk0XT2.00I0I03I=03IXk0+XT2.0Xk0+XT1.0+Xk0+XT2.003I=

18、03IXk0+XT1.0+Xk0+XT2.0Xk0+XT10T2T2中性點(diǎn)接地：中性點(diǎn)接地：若母線若母線A A還接還接有中性點(diǎn)接有中性點(diǎn)接地的變壓器，地的變壓器，則零序阻抗則零序阻抗變小，流過(guò)變小，流過(guò)A A側(cè)零序電流側(cè)零序電流增大。增大。.0033II T2T2中性點(diǎn)不接地：中性點(diǎn)不接地：030I至于是單相接地短路時(shí)的至于是單相接地短路時(shí)的3 3I I0 0（1 1）大，還是兩相接地短路時(shí)的大，還是兩相接地短路時(shí)的3 3I I0 0（1 1，1 1）大，大，可比較可比較 和和 ，若，若 ，則，則3 3I I0 0（1 1，1 1） 3 3I I0 0（1 1）若若 3 3I I0 0（1 1

19、，1 1）。因?yàn)樵谝驗(yàn)樵?= = 的條件下：的條件下：1X0X1X0X1X0X1X2X單相接地短路的零序電流為：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪返牧阈螂娏鳛椋?I0（1）=3E2 +1X0X兩相接地短路的零序電流為：兩相接地短路的零序電流為：3I0（1,1）=3E +21X0X0I=E1X+2X+0X單相接地單相接地E故障點(diǎn)的等效零序電勢(shì)故障點(diǎn)的等效零序電勢(shì)1X2X0X故障點(diǎn)的等效正序、負(fù)序、零序阻抗故障點(diǎn)的等效正序、負(fù)序、零序阻抗躲開(kāi)斷路器三相觸頭不同期合閘時(shí)所出現(xiàn)的最大躲開(kāi)斷路器三相觸頭不同期合閘時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流零序電流 ，引入可靠系數(shù)，引入可靠系數(shù)0.3unbI1.2 1.3relK03setrelu

20、nbIKI3 3I I0.unb0.unb的計(jì)算，一相先合與兩相斷線情況類同，的計(jì)算，一相先合與兩相斷線情況類同，兩相先合與一相斷線情況類同。兩相先合與一相斷線情況類同。具體可參見(jiàn)電力系統(tǒng)分析之短路計(jì)算具體可參見(jiàn)電力系統(tǒng)分析之短路計(jì)算若保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間大于斷路器三相不同期合閘若保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間大于斷路器三相不同期合閘的時(shí)間，則可不考慮這一條件，若考慮則整定值應(yīng)選的時(shí)間，則可不考慮這一條件，若考慮則整定值應(yīng)選取其中較大者。取其中較大者。0 max0max3,3setrelrelunbIKIKI當(dāng)線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)，要求最小保護(hù)范圍當(dāng)線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)，要求最小保護(hù)范圍不少不少于線

21、路全長(zhǎng)的于線路全長(zhǎng)的15%15%，按上述（）（）整定的零序，按上述（）（）整定的零序段段往往不能躲開(kāi)在非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)，所往往不能躲開(kāi)在非全相運(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，而若按這一條件整定，則正常情況出現(xiàn)的最大零序電流，而若按這一條件整定，則正常情況下發(fā)生接地故障時(shí)，其保護(hù)范圍又要縮小，不能充分發(fā)揮下發(fā)生接地故障時(shí)，其保護(hù)范圍又要縮小，不能充分發(fā)揮零序零序段的作用。段的作用。其中一個(gè)按條件或整定（其中一個(gè)按條件或整定（定值小，保護(hù)范定值小，保護(hù)范圍大，稱為靈敏圍大，稱為靈敏段段），其主要任務(wù)是對(duì)全相），其主要任務(wù)是對(duì)全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地故障起保護(hù)作用，而當(dāng)

22、單相運(yùn)行狀態(tài)下的接地故障起保護(hù)作用，而當(dāng)單相自動(dòng)重合閘時(shí)，重合期間將自動(dòng)閉鎖，待恢復(fù)自動(dòng)重合閘時(shí)，重合期間將自動(dòng)閉鎖，待恢復(fù)全相運(yùn)行時(shí)才能重新投入；全相運(yùn)行時(shí)才能重新投入；為了解決這個(gè)矛盾，通常設(shè)置兩個(gè)零序?yàn)榱私鉀Q這個(gè)矛盾，通常設(shè)置兩個(gè)零序段段另一個(gè)是按照條件（）整定（另一個(gè)是按照條件（）整定（定值大，稱為定值大，稱為不靈敏不靈敏段段），主要作用是在單相重合閘過(guò)程），主要作用是在單相重合閘過(guò)程中，其它兩相又發(fā)生接地故障時(shí)，用以彌補(bǔ)失中，其它兩相又發(fā)生接地故障時(shí)，用以彌補(bǔ)失去靈敏去靈敏段的缺陷。段的缺陷。2.3.4 2.3.4 零序電流限時(shí)速斷（零序零序電流限時(shí)速斷（零序段）段）保護(hù)保護(hù)當(dāng)兩個(gè)保

23、護(hù)之間的變電所母線上接有中性點(diǎn)接地的變壓器當(dāng)兩個(gè)保護(hù)之間的變電所母線上接有中性點(diǎn)接地的變壓器時(shí)，也將產(chǎn)生助增電流，引入零序電流的分支系數(shù)，時(shí)，也將產(chǎn)生助增電流，引入零序電流的分支系數(shù)，則零序則零序段的起動(dòng)電流應(yīng)整定為：段的起動(dòng)電流應(yīng)整定為：0bK保護(hù)范圍不超出相鄰下一條線路零序保護(hù)范圍不超出相鄰下一條線路零序段的保護(hù)范圍段的保護(hù)范圍零序零序段整定其起動(dòng)電流首先考慮和下一條線路的零序段整定其起動(dòng)電流首先考慮和下一條線路的零序段相配合，并帶有一個(gè)段相配合，并帶有一個(gè)t t的時(shí)限，以保證動(dòng)作的選擇性。的時(shí)限，以保證動(dòng)作的選擇性。.2.1setrelsetIKI時(shí)限為時(shí)限為t t21ttt1.11.2

24、relK.2.10.relsetsetbKIIK(b)(b)零序等效網(wǎng)絡(luò)零序等效網(wǎng)絡(luò)3I3I0 0M MA AB BT1T1T2T21 12 2(a)(a)網(wǎng)絡(luò)接線圖網(wǎng)絡(luò)接線圖k kC C（c c）零序電流變化曲線）零序電流變化曲線l.0kU.0.kA BI.0.kB CI.0. 2kTIT1T1T2T21 12 2.0.kA BI.0.kB CI.1setI.2setI當(dāng)線路當(dāng)線路B BC C上上發(fā)生接地短路發(fā)生接地短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)時(shí)，流過(guò)保護(hù)1 1和和2 2的零序電的零序電流分別為流分別為 和和 ，兩者之差就是兩者之差就是從變壓器中性從變壓器中性點(diǎn)流回的電流點(diǎn)流回的電流 .0.kA BI.

25、0.kB CI.0. 2kTI當(dāng)變壓器切除或中當(dāng)變壓器切除或中性點(diǎn)改為不接地運(yùn)性點(diǎn)改為不接地運(yùn)行時(shí)，則該支路即行時(shí)，則該支路即從零序等效網(wǎng)絡(luò)中從零序等效網(wǎng)絡(luò)中斷開(kāi)，此時(shí)斷開(kāi)，此時(shí) 。0.1bK.0.0.0. 2kB CkA BkTIII3）零序）零序段靈敏系數(shù)：段靈敏系數(shù)：.21.5sensetKI本線路末端接地短路時(shí)最小零序電流零序零序段的靈敏系數(shù)，應(yīng)按照本線路段的靈敏系數(shù)，應(yīng)按照本線路末端接地短路時(shí)的最小零序電流來(lái)校末端接地短路時(shí)的最小零序電流來(lái)校驗(yàn)，并應(yīng)滿足驗(yàn)，并應(yīng)滿足K Ksensen1.51.5的要求。的要求。 2.3.5 2.3.5 零序過(guò)電流（零序零序過(guò)電流（零序段）保護(hù)段）保護(hù)

26、作為接地保護(hù)的后備作為接地保護(hù)的后備 在零序過(guò)電流保護(hù)中，起動(dòng)電流的整定原則上按在零序過(guò)電流保護(hù)中，起動(dòng)電流的整定原則上按照躲開(kāi)照躲開(kāi)相鄰下一條線路出口處相鄰下一條線路出口處相間短路時(shí)相間短路時(shí)零序互零序互感器出現(xiàn)的感器出現(xiàn)的最大不平衡電流最大不平衡電流來(lái)整定，引入來(lái)整定，引入可靠系數(shù)可靠系數(shù) ，則，則: :maxunbIrelK.2maxsetrelunbIKI（）二次側(cè)零序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流（）二次側(cè)零序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流二次側(cè)動(dòng)作電流二次側(cè)動(dòng)作電流 同時(shí)要求各保護(hù)之間在靈敏系數(shù)上要互相配合，同時(shí)要求各保護(hù)之間在靈敏系數(shù)上要互相配合，本保護(hù)零序本保護(hù)零序段的保護(hù)范圍不能超出相鄰線路零段的保

27、護(hù)范圍不能超出相鄰線路零序序段，當(dāng)段，當(dāng)兩個(gè)保護(hù)之間具有分支電路時(shí)兩個(gè)保護(hù)之間具有分支電路時(shí)，起動(dòng)，起動(dòng)電流應(yīng)按如下整定：電流應(yīng)按如下整定：.2.10.relsetsetbKIIK：可靠系數(shù)：可靠系數(shù)1.11.1-1.2-1.2relK：在相鄰線路的零序在相鄰線路的零序段保護(hù)范圍末端發(fā)生接地段保護(hù)范圍末端發(fā)生接地短路時(shí)，故障線路中零序電流與流過(guò)本保護(hù)裝置中零短路時(shí)，故障線路中零序電流與流過(guò)本保護(hù)裝置中零序電流之比。序電流之比。0.bK0 min31.31.5setIKIsen.近本線路末端接地短路最小零序電流近后備0 min31.2setIKIsen.遠(yuǎn)相鄰下一條線路末端最小零序電流遠(yuǎn)后備q評(píng)

28、價(jià)評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：相間短路的過(guò)電流保護(hù)是按照大于負(fù)荷電流相間短路的過(guò)電流保護(hù)是按照大于負(fù)荷電流I IL L. .maxmax來(lái)整定，來(lái)整定， 繼電器的起動(dòng)電流一般大于，而零序過(guò)電流保護(hù)則繼電器的起動(dòng)電流一般大于，而零序過(guò)電流保護(hù)則按照躲開(kāi)不平衡電流的原則整定，其值一般為，由按照躲開(kāi)不平衡電流的原則整定，其值一般為，由于發(fā)生單相接地短路時(shí)，故障相的電流與零序電流相等，于發(fā)生單相接地短路時(shí)，故障相的電流與零序電流相等，故零序過(guò)電流保護(hù)的靈敏性高。故零序過(guò)電流保護(hù)的靈敏性高。零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響小，且在線路始零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響小，且在線路始端與末端短路時(shí)，零序電流變

29、化顯著，故零序端與末端短路時(shí)，零序電流變化顯著，故零序段的保護(hù)段的保護(hù)范圍較大，也較穩(wěn)定。范圍較大，也較穩(wěn)定。03I當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)（如系統(tǒng)振蕩，短時(shí)當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)（如系統(tǒng)振蕩，短時(shí)過(guò)負(fù)荷等）零序保護(hù)不受影響。過(guò)負(fù)荷等）零序保護(hù)不受影響。在在110110kVkV及以上的高壓或超高壓系統(tǒng)中，單相接地故障占全及以上的高壓或超高壓系統(tǒng)中，單相接地故障占全部故障的部故障的7 70%-90%0%-90%，而且其它故障也往往是由單相接地引起，而且其它故障也往往是由單相接地引起的，故采用零序保護(hù)具有顯著的優(yōu)越性。的，故采用零序保護(hù)具有顯著的優(yōu)越性。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：對(duì)于短線路或運(yùn)

30、行方式變化很大的情況，保護(hù)往往不能滿對(duì)于短線路或運(yùn)行方式變化很大的情況，保護(hù)往往不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行所提出的要求。足系統(tǒng)運(yùn)行所提出的要求。隨著單相重合閘的廣泛應(yīng)用，在重合閘過(guò)程中將出現(xiàn)非全隨著單相重合閘的廣泛應(yīng)用，在重合閘過(guò)程中將出現(xiàn)非全相運(yùn)行狀態(tài)，再考慮系統(tǒng)兩側(cè)的電機(jī)發(fā)生搖擺，則可能出相運(yùn)行狀態(tài)，再考慮系統(tǒng)兩側(cè)的電機(jī)發(fā)生搖擺，則可能出現(xiàn)較大的零序電流，因而影響零序電流保護(hù)的正確工作。現(xiàn)較大的零序電流，因而影響零序電流保護(hù)的正確工作。 當(dāng)采用自耦合變壓器聯(lián)系兩個(gè)不同電壓等級(jí)的網(wǎng)當(dāng)采用自耦合變壓器聯(lián)系兩個(gè)不同電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)（例如絡(luò)時(shí)（例如110110kVkV和和220220kVkV電網(wǎng)）則任一網(wǎng)絡(luò)

31、的接電網(wǎng)）則任一網(wǎng)絡(luò)的接地短路均將在另一網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生零序電流，這將使地短路均將在另一網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生零序電流，這將使零序保護(hù)的整定配合復(fù)雜化，并將增大零序零序保護(hù)的整定配合復(fù)雜化，并將增大零序段段的動(dòng)作時(shí)限。的動(dòng)作時(shí)限。 在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，由于零在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，由于零序電流保護(hù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠，故得到廣序電流保護(hù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠，故得到廣泛應(yīng)用。泛應(yīng)用。第四節(jié)第四節(jié) 中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中中 單相接地故障單相接地故障的保護(hù)的保護(hù) 中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、中性點(diǎn)經(jīng)中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地等電網(wǎng)，統(tǒng)稱為中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)。電阻

32、接地等電網(wǎng)，統(tǒng)稱為中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)。 在中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)（又稱小接地電流系統(tǒng)）在中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)（又稱小接地電流系統(tǒng)）中發(fā)生單相接地時(shí)，由于故障點(diǎn)電流很小，而且三相之中發(fā)生單相接地時(shí)，由于故障點(diǎn)電流很小，而且三相之間的線電壓仍然保持對(duì)稱，對(duì)負(fù)荷的供電沒(méi)有影響，因間的線電壓仍然保持對(duì)稱，對(duì)負(fù)荷的供電沒(méi)有影響，因此，在此，在一般情況下都允許再繼續(xù)運(yùn)行一般情況下都允許再繼續(xù)運(yùn)行1 12 2小時(shí)小時(shí)。在此期。在此期間，其他兩相的對(duì)地電壓要升高間，其他兩相的對(duì)地電壓要升高 倍，為了防止故障倍，為了防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地短路，就應(yīng)及時(shí)發(fā)出信號(hào)，進(jìn)一步擴(kuò)大成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地短路，就應(yīng)及

33、時(shí)發(fā)出信號(hào)，以便運(yùn)行人員查找發(fā)生接地的線路，采取措施予以消除，以便運(yùn)行人員查找發(fā)生接地的線路，采取措施予以消除，這也是采用中性點(diǎn)非直接接地運(yùn)行的主要優(yōu)點(diǎn)。這也是采用中性點(diǎn)非直接接地運(yùn)行的主要優(yōu)點(diǎn)。3因此，在單相接地時(shí)，一般只要求繼電因此，在單相接地時(shí)，一般只要求繼電保護(hù)能選出發(fā)生接地的線路并及時(shí)發(fā)出保護(hù)能選出發(fā)生接地的線路并及時(shí)發(fā)出信號(hào)，而不必跳閘，但當(dāng)單相接地對(duì)人信號(hào)，而不必跳閘，但當(dāng)單相接地對(duì)人身和設(shè)備的安全有危險(xiǎn)時(shí)，則應(yīng)動(dòng)作于身和設(shè)備的安全有危險(xiǎn)時(shí)，則應(yīng)動(dòng)作于跳閘。能完成這種任務(wù)的保護(hù)裝置有時(shí)跳閘。能完成這種任務(wù)的保護(hù)裝置有時(shí)被稱作被稱作“接地選線裝置接地選線裝置”。2.4.1 2.4.

34、1 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點(diǎn)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點(diǎn) A A相接地時(shí)的向量圖相接地時(shí)的向量圖AEBECE0U kBU kCU 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)接線示意圖簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)接線示意圖A AB BC CCE BE AE BI CI BI CI k.CI.BI.BI.kI.kI如圖所示的最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)接線，電源和負(fù)荷的中性如圖所示的最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)接線，電源和負(fù)荷的中性點(diǎn)均不接地。點(diǎn)均不接地。在正常運(yùn)行情況下，三相對(duì)地有相同在正常運(yùn)行情況下，三相對(duì)地有相同的電容，在相電壓的作用下，每相都有一超前于相的電容，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。電壓的電容電流流

35、入地中，而三相電流之和等于零。A AB BC CCE BE AE BI CI BI CI AI AI 0ABCIII假設(shè)假設(shè)A A相發(fā)生單相接地短路，則相發(fā)生單相接地短路，則A A相對(duì)地電壓為零，相對(duì)地電壓為零，對(duì)地電容被短接，而其他兩相的對(duì)地電壓升高對(duì)地電容被短接，而其他兩相的對(duì)地電壓升高 倍，倍，對(duì)地電容電流也相應(yīng)增大對(duì)地電容電流也相應(yīng)增大 倍，相量關(guān)系如圖所示。倍，相量關(guān)系如圖所示。 33CI BIkIAEBECEBI0U kBU kCU A AB BC CCE BE AE BI CI kI BI CI k由于線電壓仍然三相對(duì)稱，三相負(fù)荷電流對(duì)稱，相對(duì)于故障前由于線電壓仍然三相對(duì)稱，三相

36、負(fù)荷電流對(duì)稱，相對(duì)于故障前沒(méi)有變化，故可只分析對(duì)地關(guān)系的變化。在沒(méi)有變化，故可只分析對(duì)地關(guān)系的變化。在A A相接地以后，忽相接地以后，忽略負(fù)荷電流和電容電流在線路阻抗上產(chǎn)生的電壓降，各相對(duì)地略負(fù)荷電流和電容電流在線路阻抗上產(chǎn)生的電壓降，各相對(duì)地的電壓為的電壓為: :0AkU1503jBkBAAUEEE e1503jCkCAAUEEE e故障點(diǎn)故障點(diǎn)k k的零序電壓為的零序電壓為: :01()3kAkBkCkAUUUUE 在非故障相中產(chǎn)生電容電流并流向故障點(diǎn)在非故障相中產(chǎn)生電容電流并流向故障點(diǎn)0BBkIUj C0CCkIUj C其有效值為其有效值為 ，式中，式中 為相電壓的為相電壓的有效值。有效

37、值。 03CUIICBU因?yàn)槿到y(tǒng)因?yàn)槿到y(tǒng)A A相對(duì)地的電壓均等于零，因而各元件中相對(duì)地的電壓均等于零，因而各元件中A A相對(duì)地的電容電流也等于零，此時(shí)，從相對(duì)地的電容電流也等于零，此時(shí)，從A A相接地點(diǎn)相接地點(diǎn)流回的電流是全系統(tǒng)非故障相電容電流之和流回的電流是全系統(tǒng)非故障相電容電流之和即即 : :kBCIII其有效值為其有效值為 ，是正常運(yùn)行時(shí)，是正常運(yùn)行時(shí)單相電容電流的三倍。單相電容電流的三倍。03kIUC 單相接地時(shí)，用三相系統(tǒng)表示的電容電流分布圖單相接地時(shí)，用三相系統(tǒng)表示的電容電流分布圖A AB BC CCE BE AE IBIIIBI GC0IIC0IC0.BI.CI.CI.CI.

38、kI.BGI.CGI線路線路線路線路當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有發(fā)電機(jī)和多條線路存在時(shí)，每臺(tái)發(fā)電機(jī)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有發(fā)電機(jī)和多條線路存在時(shí)，每臺(tái)發(fā)電機(jī)和每條線路對(duì)地均有電容存在，設(shè)以和每條線路對(duì)地均有電容存在，設(shè)以 ， ， 等等集中的電容來(lái)表示，當(dāng)集中的電容來(lái)表示，當(dāng)線路線路 A A相相接地后，在非故接地后，在非故障的線路障的線路上，上，A A相電流為零，相電流為零，B B相和相和C C相中有本身的相中有本身的電容電流，因此，在線路始端所反應(yīng)的零序電流為：電容電流，因此，在線路始端所反應(yīng)的零序電流為：0GC0 IC0C03IB IC IIII其有效值為：其有效值為：0033IIIUC非故障線路特點(diǎn)：非故障線路特點(diǎn)：非故

39、障線路中的零序電流為線路非故障線路中的零序電流為線路本身的電容電流，本身的電容電流，電容性無(wú)功功率的方向?yàn)橛赡妇€流向線路。電容性無(wú)功功率的方向?yàn)橛赡妇€流向線路。在發(fā)電機(jī)在發(fā)電機(jī)G G上，首先有它本身的上，首先有它本身的B B相和相和C C相的對(duì)地電容相的對(duì)地電容電流電流 和和 ，但是，由于它還是產(chǎn)生其它電容電，但是，由于它還是產(chǎn)生其它電容電流的電源，因此，從流的電源，因此，從A A相中要流回從故障點(diǎn)流上來(lái)的相中要流回從故障點(diǎn)流上來(lái)的全部電容電流，而在全部電容電流，而在B B相和相和C C相流出各線路上同名相相流出各線路上同名相的對(duì)地電容電流，此時(shí)從發(fā)電機(jī)出線端所反應(yīng)的零的對(duì)地電容電流，此時(shí)從發(fā)

40、電機(jī)出線端所反應(yīng)的零序電流仍應(yīng)為三相電流之和，由圖可見(jiàn)，各線路的序電流仍應(yīng)為三相電流之和，由圖可見(jiàn)，各線路的電容電流由于從電容電流由于從A A相流入后又分別從相流入后又分別從B B相和相和C C相流出了，相流出了，因此，相加后互相抵消，而只剩下發(fā)電機(jī)本身的電因此，相加后互相抵消，而只剩下發(fā)電機(jī)本身的電容電流，故容電流，故BGICGI03GBGCGIII有效值為有效值為 0033GGIUC即零序電流為發(fā)電機(jī)本身的電容電流，其電容性無(wú)即零序電流為發(fā)電機(jī)本身的電容電流，其電容性無(wú)功功率的方向是由母線流向發(fā)電機(jī)，這個(gè)特點(diǎn)與非功功率的方向是由母線流向發(fā)電機(jī)，這個(gè)特點(diǎn)與非故障線路是一樣的。故障線路是一樣的

41、?，F(xiàn)在再來(lái)看看發(fā)生故障的線路現(xiàn)在再來(lái)看看發(fā)生故障的線路，在，在B B相和相和C C相上，與相上，與非 故 障 的 線 路 一 樣 流 有 它 本 身 的 電 容 電 流非 故 障 的 線 路 一 樣 流 有 它 本 身 的 電 容 電 流 和和 ，而不同之處是在接地點(diǎn)要流回全系統(tǒng)，而不同之處是在接地點(diǎn)要流回全系統(tǒng)B B相和相和C C相對(duì)地電容電流總和，其值為相對(duì)地電容電流總和，其值為: :BICI()()()kBICIBCBGBGIIIIIII有效值有效值 00003()3kIGIUCCCUC式中式中 為全系統(tǒng)每相對(duì)地電容的總和。此電流要為全系統(tǒng)每相對(duì)地電容的總和。此電流要從從A A相流回去，

42、因此，從相流回去，因此，從A A相流出的電流可表示為相流出的電流可表示為0CAkII 03()ABCBICIBGCGIIIIIIII這樣在線路這樣在線路始端所流過(guò)的零序電流則為：始端所流過(guò)的零序電流則為：其有效值為其有效值為: : 00033()IUCC故障線路的特點(diǎn)：故障線路的特點(diǎn)：故障線路中的零序電流，其數(shù)值等于全故障線路中的零序電流，其數(shù)值等于全系統(tǒng)系統(tǒng)非故障元件非故障元件對(duì)地電容電流之總和對(duì)地電容電流之總和（但不包括故障線路本身），其電容性（但不包括故障線路本身），其電容性無(wú)功功率的方向?yàn)橛删€路流向母線，恰無(wú)功功率的方向?yàn)橛删€路流向母線，恰好與非故障線路上的相反。好與非故障線路上的相反

43、。0kUII0 III0 0 0（b b）單相接地時(shí)的零序等效網(wǎng)絡(luò)及向量圖單相接地時(shí)的零序等效網(wǎng)絡(luò)及向量圖（a a）等效網(wǎng)絡(luò)；（等效網(wǎng)絡(luò)；（b b）向量圖向量圖IIIII IGC0IIC0G G0kUIC0（a a）II0 II0 III0 在接地點(diǎn)有一個(gè)零序電壓，而零序電流的回路是通過(guò)各個(gè)元件的在接地點(diǎn)有一個(gè)零序電壓，而零序電流的回路是通過(guò)各個(gè)元件的對(duì)地電容構(gòu)成，由于送電線路的零序電阻遠(yuǎn)小于電容電阻，其向?qū)Φ仉娙輼?gòu)成，由于送電線路的零序電阻遠(yuǎn)小于電容電阻，其向量關(guān)系如下圖（量關(guān)系如下圖（b b）所示（圖中所示（圖中I I0 0表示線路表示線路本身的零序電容電本身的零序電容電流），這與直接接地

44、電網(wǎng)是完全不同的。流），這與直接接地電網(wǎng)是完全不同的。 III0 -.0GI.0GI.0GIIIIII IGC0IIC0G G0kUIC0II0 II0 III0 .0GI.0GI03GBGCGIII03IB IC IIII03()ABCBIC IBGCGIIIIIIII 總結(jié)以上分析的結(jié)果，可以得出中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)總結(jié)以上分析的結(jié)果，可以得出中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地后零序分量分布的特點(diǎn)：發(fā)生單相接地后零序分量分布的特點(diǎn)：1 1）零序網(wǎng)絡(luò)由同級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中元件對(duì)地的等值電容構(gòu)成）零序網(wǎng)絡(luò)由同級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中元件對(duì)地的等值電容構(gòu)成通路，與中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)由接地的中性點(diǎn)構(gòu)成通路有通路，與中性點(diǎn)直接

45、接地系統(tǒng)由接地的中性點(diǎn)構(gòu)成通路有極大的不同，網(wǎng)絡(luò)的零序阻抗很大。極大的不同，網(wǎng)絡(luò)的零序阻抗很大。2 2）在發(fā)生單相接地時(shí)，相當(dāng)于在故障點(diǎn)產(chǎn)生了一個(gè)其值）在發(fā)生單相接地時(shí)，相當(dāng)于在故障點(diǎn)產(chǎn)生了一個(gè)其值與故障相故障前相電壓大小相等、方向相反的零序電壓，與故障相故障前相電壓大小相等、方向相反的零序電壓，從而全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓。從而全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓。3 3）在非故障元件中流過(guò)的零序電流，其數(shù)值等于本身的）在非故障元件中流過(guò)的零序電流，其數(shù)值等于本身的對(duì)地電容電流；電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向?yàn)橛赡妇€流向?qū)Φ仉娙蓦娏?；電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向?yàn)橛赡妇€流向線路。線路。4 4）在故障元件中流過(guò)的零序電

46、流，其數(shù)值為全系統(tǒng)非故）在故障元件中流過(guò)的零序電流，其數(shù)值為全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之總和；電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向障元件對(duì)地電容電流之總和；電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向?yàn)橛删€路流向母線。為由線路流向母線。2.2.4.2 4.2 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn)接地故障的特點(diǎn) 根據(jù)以上的分析，當(dāng)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中發(fā)生單相根據(jù)以上的分析，當(dāng)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時(shí)，在接地點(diǎn)要流過(guò)全系統(tǒng)的對(duì)地電容電流，接地時(shí)，在接地點(diǎn)要流過(guò)全系統(tǒng)的對(duì)地電容電流，如果此電流比較大，就會(huì)在接地點(diǎn)燃起電弧，引起如果此電流比較大，就會(huì)在接地點(diǎn)燃起電弧，引起弧光過(guò)電壓，從而

47、使非故障相的對(duì)地電壓進(jìn)一步升弧光過(guò)電壓，從而使非故障相的對(duì)地電壓進(jìn)一步升高，使絕緣損壞，形成兩點(diǎn)或多點(diǎn)的接地短路，造高，使絕緣損壞，形成兩點(diǎn)或多點(diǎn)的接地短路，造成停電事故。為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常在中性點(diǎn)接成停電事故。為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常在中性點(diǎn)接入一個(gè)電感線圈，這樣當(dāng)單相接地時(shí)，在接地點(diǎn)就入一個(gè)電感線圈，這樣當(dāng)單相接地時(shí)，在接地點(diǎn)就有一個(gè)電感分量的電流通過(guò)，此電流和原系統(tǒng)中的有一個(gè)電感分量的電流通過(guò)，此電流和原系統(tǒng)中的電容電流相抵消，就可以減少流經(jīng)故障點(diǎn)的電流，電容電流相抵消，就可以減少流經(jīng)故障點(diǎn)的電流，熄滅電弧，因此，稱它為熄滅電弧，因此，稱它為消弧線圈消弧線圈。在各級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)全系統(tǒng)

48、的電容電流超過(guò)下列數(shù)值時(shí)，即在各級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)全系統(tǒng)的電容電流超過(guò)下列數(shù)值時(shí)，即應(yīng)裝設(shè)消弧線圈：對(duì)應(yīng)裝設(shè)消弧線圈：對(duì)3 36 6kVkV電網(wǎng)電網(wǎng)3030A A；10kV10kV電網(wǎng)電網(wǎng)2020A A；222266kV66kV電網(wǎng)電網(wǎng)1010A A。 A AB BC CI IIIIIG G00 I （a a）用三相系統(tǒng)表示用三相系統(tǒng)表示L LLI 消弧線圈接地電網(wǎng)中，單相接地時(shí)的電流分布消弧線圈接地電網(wǎng)中，單相接地時(shí)的電流分布1.1.單相接地的穩(wěn)態(tài)特點(diǎn)單相接地的穩(wěn)態(tài)特點(diǎn) GC0IC0G GIII0 （b b）零序等效網(wǎng)絡(luò)零序等效網(wǎng)絡(luò) 消弧線圈接地電網(wǎng)中，單相接地時(shí)的電流分布消弧線圈接地電網(wǎng)中，

49、單相接地時(shí)的電流分布L LLI IIC0II0 GI0 0kU00I 用電感電流抵消電容電流用電感電流抵消電容電流1) 1) 單相接地的穩(wěn)態(tài)特點(diǎn)單相接地的穩(wěn)態(tài)特點(diǎn)當(dāng)采用消弧線圈以后，單相接地時(shí)的電流分布將發(fā)當(dāng)采用消弧線圈以后，單相接地時(shí)的電流分布將發(fā)生重大的變化。假定在上述的網(wǎng)絡(luò)中，在電源的中生重大的變化。假定在上述的網(wǎng)絡(luò)中，在電源的中性點(diǎn)接入了消弧線圈，則當(dāng)線路性點(diǎn)接入了消弧線圈，則當(dāng)線路IIII上上A A相接地以后，相接地以后，電容電流的大小和分布與不接消弧線圈時(shí)是一樣的，電容電流的大小和分布與不接消弧線圈時(shí)是一樣的，不同之處是在接地點(diǎn)又增加了一個(gè)電感分量的電不同之處是在接地點(diǎn)又增加了一個(gè)

50、電感分量的電流流 ，因此，從接地點(diǎn)流回的總電流為，因此，從接地點(diǎn)流回的總電流為: :LIkLCIII式中式中 全系統(tǒng)的對(duì)地電容電流全系統(tǒng)的對(duì)地電容電流 消弧線圈的電流，設(shè)用消弧線圈的電流，設(shè)用L L表示它的電感，則表示它的電感，則 CILILjEIAL由于由于 和和 的相位大約相差的相位大約相差 ，因此，因此， 將將因消弧線圈的補(bǔ)償而減小。因消弧線圈的補(bǔ)償而減小。 CILI180kIA AB BC CI IC0gIC0F FIII0 IIIIG G00I00I（a a）（b b） 消弧線圈接地電網(wǎng)中，單相接地時(shí)的電流分布消弧線圈接地電網(wǎng)中，單相接地時(shí)的電流分布（a a）用三相系統(tǒng)表示；（用三相

51、系統(tǒng)表示；（b b）零序等效網(wǎng)絡(luò)零序等效網(wǎng)絡(luò)L LL LLILI IIC0II0 I0 G0Uk根據(jù)對(duì)電容電流補(bǔ)償程度的不同，消弧線圈可以根據(jù)對(duì)電容電流補(bǔ)償程度的不同，消弧線圈可以有有完全補(bǔ)償完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償欠補(bǔ)償及及過(guò)補(bǔ)償過(guò)補(bǔ)償三種補(bǔ)償方式。三種補(bǔ)償方式。完全補(bǔ)償：完全補(bǔ)償：完全補(bǔ)償就是使完全補(bǔ)償就是使 ，接地點(diǎn)的電流，接地點(diǎn)的電流近似為近似為0 0。從消除故障點(diǎn)的電弧，避免出現(xiàn)弧光過(guò)電。從消除故障點(diǎn)的電弧，避免出現(xiàn)弧光過(guò)電壓的角度來(lái)看，這種補(bǔ)償方式是最好的，但是從運(yùn)行壓的角度來(lái)看，這種補(bǔ)償方式是最好的，但是從運(yùn)行實(shí)際來(lái)看，則又存在有嚴(yán)重的缺點(diǎn)。因?yàn)橥耆a(bǔ)償實(shí)際來(lái)看，則又存在有嚴(yán)重的缺點(diǎn)。因

52、為完全補(bǔ)償時(shí)，時(shí)， ，正是電感，正是電感L L和三相對(duì)地電容和三相對(duì)地電容 對(duì)對(duì)5050HzHz交流串聯(lián)諧振的條件。接地瞬間的非故障相諧振交流串聯(lián)諧振的條件。接地瞬間的非故障相諧振電壓達(dá)到額定電壓的電壓達(dá)到額定電壓的7-87-8倍。倍。 CLIICL31C3欠補(bǔ)償：欠補(bǔ)償：欠補(bǔ)償就是使欠補(bǔ)償就是使 ，補(bǔ)償后的接地點(diǎn)，補(bǔ)償后的接地點(diǎn)電流仍然是電容性的。采用這種方式時(shí)，仍然不能電流仍然是電容性的。采用這種方式時(shí)，仍然不能避免上述問(wèn)題的發(fā)生，因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，避免上述問(wèn)題的發(fā)生，因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，例如某個(gè)元件被切除或因發(fā)生故障而跳閘，則電容例如某個(gè)元件被切除或因發(fā)生故障而跳閘，則電容

53、電流就將減小，這時(shí)很可能又出現(xiàn)電流就將減小，這時(shí)很可能又出現(xiàn) 和和 兩個(gè)電兩個(gè)電流相等的情況，而又引起過(guò)電壓，因此，欠補(bǔ)償?shù)牧飨嗟鹊那闆r，而又引起過(guò)電壓，因此，欠補(bǔ)償?shù)姆绞揭话阋彩遣徊捎玫?。方式一般也是不采用的?CLIILICI過(guò)補(bǔ)償：過(guò)補(bǔ)償：過(guò)補(bǔ)償就是使過(guò)補(bǔ)償就是使 ，補(bǔ)償后的殘余，補(bǔ)償后的殘余電流是電感性的。采用這種方法不可能發(fā)生串聯(lián)電流是電感性的。采用這種方法不可能發(fā)生串聯(lián)諧振的過(guò)電壓?jiǎn)栴}，因此，在實(shí)際中獲得了廣泛諧振的過(guò)電壓?jiǎn)栴}，因此，在實(shí)際中獲得了廣泛的應(yīng)用。的應(yīng)用。 大于大于 的程度用過(guò)補(bǔ)償度的程度用過(guò)補(bǔ)償度P P來(lái)表示。來(lái)表示。過(guò)補(bǔ)償度過(guò)補(bǔ)償度P P定義為：定義為：CLIILI

54、CILCCIIPI一般選擇過(guò)補(bǔ)償度一般選擇過(guò)補(bǔ)償度P = 5%-10%,P = 5%-10%,而不大于而不大于1010。 當(dāng)采用過(guò)補(bǔ)償方式時(shí)，流經(jīng)故障線路的零序電當(dāng)采用過(guò)補(bǔ)償方式時(shí)，流經(jīng)故障線路的零序電流是流過(guò)消弧線圈的零序電流與非故障元件零序電流是流過(guò)消弧線圈的零序電流與非故障元件零序電流之差，而電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向仍然是由母流之差，而電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向仍然是由母線流向線路（實(shí)際上是電感性無(wú)功由線路流向母線流向線路（實(shí)際上是電感性無(wú)功由線路流向母線），和非故障線路的方向一樣。因此，在這種情線），和非故障線路的方向一樣。因此，在這種情況下，首先無(wú)法利用功率方向的差別來(lái)判別故障線況下，

55、首先無(wú)法利用功率方向的差別來(lái)判別故障線路，其次由于過(guò)補(bǔ)償度不大，因此，也很難像中性路，其次由于過(guò)補(bǔ)償度不大，因此，也很難像中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)那樣，利用零序電流大小的不同來(lái)找點(diǎn)不接地電網(wǎng)那樣，利用零序電流大小的不同來(lái)找出故障線路。出故障線路。0Liki 單相接地暫態(tài)電流的分布單相接地暫態(tài)電流的分布=.Lj 30U 產(chǎn)生串聯(lián)諧振的零序等效網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生串聯(lián)諧振的零序等效網(wǎng)絡(luò)Cj12.4.3 2.4.3 零序電壓保護(hù)零序電壓保護(hù) 在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，只要本級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中發(fā)在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，只要本級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生單相接地故障，則在同一電壓等級(jí)的所有發(fā)電廠和生單相接地故障，則在同一電壓等級(jí)的所有發(fā)電

56、廠和變電所的母線上，都將出現(xiàn)數(shù)值較高的零序電壓。利變電所的母線上，都將出現(xiàn)數(shù)值較高的零序電壓。利用這一特點(diǎn)，在發(fā)電廠和變電所的母線上，一般裝設(shè)用這一特點(diǎn)，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(shí)動(dòng)作于信號(hào)，表明本級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)電壓，帶延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)，表明本級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了單相接地。為此，可用一過(guò)電壓繼電器接于電壓互了單相接地。為此，可用一過(guò)電壓繼電器接于電壓互感器二次接成開(kāi)口三角形的一側(cè)，感器二次接成開(kāi)口三角形的一側(cè)， 因此，這種方法給因此，這種方法給出的信號(hào)是沒(méi)有選擇性的，要想發(fā)現(xiàn)故障是在哪

57、條線出的信號(hào)是沒(méi)有選擇性的，要想發(fā)現(xiàn)故障是在哪條線路上，還需要由運(yùn)行人員依次短時(shí)斷開(kāi)每條線路，并路上，還需要由運(yùn)行人員依次短時(shí)斷開(kāi)每條線路，并繼之以自動(dòng)重合閘，將斷開(kāi)線路投入。當(dāng)斷開(kāi)某條線繼之以自動(dòng)重合閘，將斷開(kāi)線路投入。當(dāng)斷開(kāi)某條線路時(shí)，零序電壓的信號(hào)消失，即表明故障是在該線路路時(shí)，零序電壓的信號(hào)消失，即表明故障是在該線路上。上。 0U延時(shí)延時(shí)信號(hào)信號(hào) 網(wǎng)絡(luò)單相接地的信號(hào)裝置原理接線圖網(wǎng)絡(luò)單相接地的信號(hào)裝置原理接線圖+ +03U電壓互感器電壓互感器二次接成開(kāi)二次接成開(kāi)口三角形口三角形過(guò)電壓繼電器過(guò)電壓繼電器采用過(guò)電壓繼電采用過(guò)電壓繼電器接于電壓互感器接于電壓互感器二次接成開(kāi)口器二次接成開(kāi)口三

58、角形的一側(cè)只三角形的一側(cè)只要出現(xiàn)零序電壓要出現(xiàn)零序電壓繼電器動(dòng)作發(fā)出繼電器動(dòng)作發(fā)出告警信號(hào)告警信號(hào)2.4.4 2.4.4 零序電流和零序功率方向保護(hù)零序電流和零序功率方向保護(hù) 1.1.零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)利用故障線路零序電流較非故障線路為大的特點(diǎn)來(lái)利用故障線路零序電流較非故障線路為大的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)有選擇性地發(fā)出信號(hào)或動(dòng)作于跳閘。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)有選擇性地發(fā)出信號(hào)或動(dòng)作于跳閘。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的具體結(jié)構(gòu)和對(duì)電容電流的補(bǔ)償情況，有時(shí)可以使的具體結(jié)構(gòu)和對(duì)電容電流的補(bǔ)償情況，有時(shí)可以使用，有時(shí)難于使用。用，有時(shí)難于使用。這種保護(hù)一般使用在有條件安裝零序電流互感器的這種保護(hù)一般使用在有條件安裝零序電流互感器的線路

59、上（如電纜線路或經(jīng)電纜引出的架空線路）；線路上（如電纜線路或經(jīng)電纜引出的架空線路）；當(dāng)單相接地電流較大，足以克服零序電流過(guò)濾器中當(dāng)單相接地電流較大，足以克服零序電流過(guò)濾器中的不平衡電流的影響時(shí)，保護(hù)裝置也可以接于三個(gè)的不平衡電流的影響時(shí)，保護(hù)裝置也可以接于三個(gè)電流互感器構(gòu)成的零序回路中。電流互感器構(gòu)成的零序回路中。 當(dāng)某一線路上發(fā)生單相接地時(shí)，非故障線路上的零序當(dāng)某一線路上發(fā)生單相接地時(shí)，非故障線路上的零序電流為本身的電容電流，因此，為了保證動(dòng)作的選擇電流為本身的電容電流，因此，為了保證動(dòng)作的選擇性，保護(hù)裝置的起動(dòng)電流應(yīng)大于本線路的電容電流，性，保護(hù)裝置的起動(dòng)電流應(yīng)大于本線路的電容電流，即即:

60、 :03setrelIKUC式 中式 中 C C0 0 為 被 保 護(hù) 線 路為 被 保 護(hù) 線 路 每相的對(duì)地電容每相的對(duì)地電容按上式整定以后，還需要校驗(yàn)在本線路上發(fā)生單相接地故障時(shí)按上式整定以后，還需要校驗(yàn)在本線路上發(fā)生單相接地故障時(shí)的靈敏系數(shù)，由于流經(jīng)故障線路上的零序電流為全網(wǎng)絡(luò)中非故的靈敏系數(shù)，由于流經(jīng)故障線路上的零序電流為全網(wǎng)絡(luò)中非故障線路電容電流的總和，因此靈敏系數(shù)為：障線路電容電流的總和，因此靈敏系數(shù)為：00003()3senrelrelUCCCCKKUCK C式中式中 為同一電壓為同一電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)中，各元件等級(jí)網(wǎng)絡(luò)中，各元件每相對(duì)地電容之和。每相對(duì)地電容之和。C校驗(yàn)時(shí)應(yīng)采用系統(tǒng)