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文檔簡介
1、電力系統(tǒng)采用三相供電制。線路故障相間故障接地故障3 階段式電流、電壓保護(hù)4 階段式方向電流保護(hù)5 5 接地故障的零序保護(hù)接地故障的零序保護(hù)(包括零序電流保護(hù)、零序電流方向保護(hù)、零序電壓保護(hù)、 零序功率方向保護(hù)等)第五章第五章 接地短路的零序保護(hù)接地短路的零序保護(hù)第1頁/共38頁一、零序分量一、零序分量(一)定義(一)定義 在習(xí)慣規(guī)定的正方向下, 對稱分量中,一組三相大小相等、兩兩相位差為零即相位也相等的序分量。包括有零序電流、零序電壓等。 (一般)在設(shè)備接地故障時(shí)才出現(xiàn))(31)(3100UUUUIIIICEBEAECBA注意注意:零序電壓有縱向零序電壓、橫向零序電壓之分,這里(通常)所講的為
2、橫向零序電壓。第五章第五章 接地短路的零序保護(hù)接地短路的零序保護(hù)第2頁/共38頁(二)獲?。ǘ┇@取1零序電流零序電流(1)零序電流濾過器 P70接線圖(圖5-2) 將三個(gè)變比相同、型號(hào)也相同的TA二 次側(cè)同極性端連接在一起而成。P85一、零序分量一、零序分量第五章第五章 接地短路的零序保護(hù)接地短路的零序保護(hù)(2)P70從相間保護(hù)用TA的中線上獲得。(3)P71通過TA0獲得,如(圖5-4)所示。應(yīng)用場合:電纜或電纜架空混合線路。(4)P169通過變壓器中性接地線回路的TA獲得,如(圖8-28)所示。第3頁/共38頁2零序電壓零序電壓最常用 零序電壓濾過器 P76接線圖(圖5-10) 將TV的
3、三個(gè)一次繞組接成星形并將中 性點(diǎn)接地,然后將TV的三個(gè)二次繞組 接成開口三角形,即可。一、零序分量一、零序分量第五章第五章 接地短路的零序保護(hù)接地短路的零序保護(hù)二、應(yīng)用場合二、應(yīng)用場合 電壓等級(jí)在110kV及以下及以下輸電線路的接地故障保護(hù)。接地故障保護(hù)。 110kV線路、 35kV線路、 10kV線路等注:注:電力系統(tǒng)其它設(shè)備的接地故障也可以采用零序保護(hù)。第4頁/共38頁第五章第五章 接地短路的零序保護(hù)接地短路的零序保護(hù)二、應(yīng)用場合二、應(yīng)用場合 由于110kV線路、 35kV線路、 10kV線路所在系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式不同,因此,線路所配置的零序保護(hù)動(dòng)作結(jié)果不同、工作原理不同,名稱也不同。(一
4、)(一)110kV線路線路1. 線路所在系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式為直接接地; 2. 線路發(fā)生K(1)接地時(shí),短路電流大,保護(hù)應(yīng)迅速動(dòng)作于 QF跳閘,應(yīng)配置主、后備保護(hù) 。3. 線路接地保護(hù)采用階段式零序電流保護(hù),一般 為三段式, 也有四段式,必要時(shí)帶方向元件。P71/75第5頁/共38頁第五章第五章 接地短路的零序保護(hù)接地短路的零序保護(hù)(二)(二)35kV、10kV線路線路1. 線路所在系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式有中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn) 經(jīng)消弧線圈接地兩種方式; 2. 線路發(fā)生K(1)接地時(shí),短路電流小,裝設(shè)一套專用保護(hù) 延時(shí)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。3. 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)10kV、35kV線路接地保護(hù):3種。 P82、
5、83。二、應(yīng)用場合二、應(yīng)用場合4. 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地10kV、35kV線路接地保護(hù): P83、84。第6頁/共38頁 應(yīng)用范圍:一般用在電壓等級(jí)110kV及以上系統(tǒng)、0.4kV系統(tǒng)。應(yīng)用范圍:一般用在35kV及以下系統(tǒng)。(一)(一) 中性點(diǎn)直接接地。中性點(diǎn)直接接地。(二)中性點(diǎn)不接地。(二)中性點(diǎn)不接地。(三)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。(三)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。 常用的有以下三種:P68第7頁/共38頁四段式零序電流保護(hù)四段式零序電流保護(hù)的定義的定義 P73 由無時(shí)限零序電流速斷保護(hù)、0.5s限時(shí)零序電流速斷保護(hù)、1s限時(shí)零序電流速斷保護(hù)和零序過電流保護(hù)組合在一起的保護(hù),稱之。第8頁/共38
6、頁1不需要引入“R-L-C”記憶回路。LG-12型功率方向繼電器構(gòu)成的接地保護(hù)原理接線如圖5-11所示。因?yàn)樵诒Wo(hù)安裝處發(fā)生接地短路時(shí)零序電壓最大(P69),因此功率方向繼電器不存在電壓死區(qū)的問題,無需采用記憶電路。以LG12型KW為例零序功率方向繼電器的特點(diǎn)2 2 最靈敏角sensen70)(ITXsen接線方式接線方式 P77、78而我們的要求是(P76) 110sen 在進(jìn)行KW0接線時(shí)應(yīng)注意,所加入的電流、電壓量中,應(yīng)一個(gè) 正接正接、另一個(gè)反接反接。如圖5-13所示,零序電流從KW的同極性端進(jìn), 為正接,零序電壓從KW的非極性端進(jìn),為反接。第9頁/共38頁中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)線路的接地保護(hù)
7、:3種(P8283)(一)無選擇性絕緣監(jiān)視裝置(二) 零序電流保護(hù) (三)零序方向保護(hù)(sen=90) 工作原理如圖5-16所示(零序電壓保護(hù),如圖5-19所示) 結(jié)論:中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)線路的單相接地保護(hù),無法和中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)線路一樣,采用零序電流保護(hù)或零序功率方向保護(hù),保護(hù)的實(shí)現(xiàn)較為困難。第10頁/共38頁中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)線路的接地保護(hù):3種(一)無選擇性絕緣監(jiān)視裝置 1原理:根據(jù)零序電壓特點(diǎn)構(gòu)成。 2原理接線圖:如圖5-19所示,在發(fā)電廠或變電所的母線上裝設(shè)一臺(tái)三相五 柱式電壓互感器,在其星形接線的二次側(cè)接入三只電壓表,用以測量各相 對地電壓,在開口三角側(cè)接入過電壓繼電器,反應(yīng)接
8、地故障時(shí)出現(xiàn)的零序 電壓。3工作情況分析(1) 正常時(shí):(2)線路單相接地時(shí):4特點(diǎn)及應(yīng)用場合:P80 出線比較少的電網(wǎng)。第11頁/共38頁(二) 零序電流保護(hù) 1原理: 利用零序電流大小特點(diǎn)構(gòu)成。 3應(yīng)用場合:一般用在同一母線上出線較多,且有條件安裝零序電流互感器的電纜線路或經(jīng)電纜引出的架空線上。 2接線圖接線圖:P69 圖5-4正常時(shí),3I0=0單相接地時(shí),3I0=3(CO-C0)E,為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所有非故障元件的零序電容 電流之和(大)(大)同系統(tǒng)其它連接元件單相接地時(shí),3I0= 3C0E,為本線路的零序電容電流 (?。ㄐ。?線路線路中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)線路的接地保護(hù):3種第12頁/共38頁原
9、理: 利用故障線路零序功率方向由線路指向母線,非故障線 路零序功率方向由母線指向線路的特點(diǎn)構(gòu)成。應(yīng)用場合:適用于母線上出線較少且有條件安裝零序電流互感 器的電纜線路或經(jīng)電纜引出的架空線上。 零序功率方向保護(hù)的原理接線:如圖5-20所示。零序方向繼電器 的最靈敏角為90。(三)零序方向保護(hù) 實(shí)際上,中性點(diǎn)不接地只是一種短期運(yùn)行方式,最終將過渡到消弧線圈接地方式運(yùn)行。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)線路的接地保護(hù):3種第13頁/共38頁 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)有選擇性的接地保護(hù)是較為困難的。目前這類電網(wǎng)除采用無選擇性的絕緣監(jiān)視裝置之外,還可采用穩(wěn)態(tài)高次諧波分量或暫態(tài)零序電流原理保護(hù)等。P83中性點(diǎn)經(jīng)消弧
10、線圈接地系統(tǒng)線路的接地保護(hù)(一) 反應(yīng)穩(wěn)態(tài)5次諧波分量大小或方向的接地保護(hù) (二) 反應(yīng)暫態(tài)零序電流的保護(hù) 前面所述有關(guān)零序電流的特點(diǎn),指的都是穩(wěn)態(tài)電流值。實(shí)際上,由于電感元件的電流不能突變,故在故障瞬間,消弧線圈并不起作用,接地電容電流的暫態(tài)值可能較穩(wěn)態(tài)值大很多倍,利用其某些特點(diǎn)也可構(gòu)成線路的單相接地保護(hù)。 第14頁/共38頁中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)線路的接地保護(hù)(三) 殘流增量法:殘流增量法: 在系統(tǒng)發(fā)生單相接地后,通過裝設(shè)于各線路的零序電流互感器把各線路 的零序電流采集下來,然后控制消弧線圈改變一檔,再把各線路的零序電流 采集一遍,然后求出各線路在消弧線圈調(diào)檔前后零序電流的變化量,其中最
11、 大者即為接地線路,因?yàn)樗扔谙【€圈調(diào)檔前后電感電流的改變值,而其 它線路基本上不變。該方法可進(jìn)行多次重判,保證選線準(zhǔn)確率。(四)有功功率法(五)消弧線圈并聯(lián)中電阻選線方式,等。 在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí),接地線路零序功率中包含有消弧線圈、接地變壓器的銅損、鐵損及系統(tǒng)對地絕緣電阻所產(chǎn)生的有功功率,而非接地線路的零序功率中只包含本身產(chǎn)生的有功功率,兩者相差較大,因此,根據(jù)對每條線路的零序功率進(jìn)行計(jì)算,即可判別接地線路。 消弧線圈成套裝置除具備上述介紹的殘流增量法、有功分量法等選線方法外,并可根據(jù)用戶需要提供消弧線圈并聯(lián)中電阻ZR為(阻值132)的選線方式。中電阻可與調(diào)容、調(diào)匝及其它調(diào)節(jié)方式的自動(dòng)跟
12、蹤消弧線圈并聯(lián),實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的接地選線功能。 第15頁/共38頁 所謂的小接地電流系統(tǒng)微機(jī)選線裝置,所指的就是利用微機(jī)技術(shù)實(shí)所謂的小接地電流系統(tǒng)微機(jī)選線裝置,所指的就是利用微機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)的35kV及以下電壓等級(jí)線路的單相接地保護(hù)裝置。及以下電壓等級(jí)線路的單相接地保護(hù)裝置。 第16頁/共38頁第17頁/共38頁51 單相接地短路時(shí)零序分量特點(diǎn) (a) 系統(tǒng)接線 (b)零序網(wǎng)絡(luò) (c) 零序電壓分布 (d) 向量圖當(dāng)忽略回路的電阻時(shí),按照規(guī)定的正方向畫出故障點(diǎn)處零序電流和零序電壓向量圖,如圖51(d)所示。第18頁/共38頁圖52 零序電流濾過器 (a)原理接線 (c)等效電路 第19頁/共38頁圖
13、5-3 電流互感器的等效電路 返回第20頁/共38頁圖54 零序電流互感器接線示意圖 (a)結(jié)構(gòu)圖 (b)接線圖 第21頁/共38頁圖5-5 無時(shí)限零序電流速斷保護(hù)原理圖 (a)網(wǎng)絡(luò)接線圖;(b)零序電流曲線 階段式零序電流保護(hù)第22頁/共38頁圖5-10 零序電壓濾過器接線圖 (a)由三個(gè)單相式電壓互感器組成;(b)由三相五柱式電壓互感器組成;(c)接于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的電壓互感器;(d)在集成電路保護(hù)裝置內(nèi)部合成零序電壓 第23頁/共38頁圖5-11 LG-12型功率方向繼電器原理接線 第24頁/共38頁圖5-13 LG-12型功率方向繼電器接線方式正接正接反接反接第25頁/共38頁返回1電網(wǎng)
14、3種保護(hù) 接地相對地電壓降為零,其它兩相對地電壓上升為線電壓,系統(tǒng)出現(xiàn) 零序電壓,其值等于電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的相電壓,且處處相等。圖5-16 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)電容電流分布 (a) 網(wǎng)絡(luò)圖及電流分布;(b) 保護(hù)安裝處電流電壓相量 第26頁/共38頁圖 5-19 絕緣監(jiān)視裝置原理接線 返回TV第27頁/共38頁圖5-20 零序功率方向保護(hù)的原理接線 返回第28頁/共38頁第29頁/共38頁51 單相接地短路時(shí)零序分量特點(diǎn) (a) 系統(tǒng)接線 (b)零序網(wǎng)絡(luò) (c) 零序電壓分布 (d) 向量圖以中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的以中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的ABAB線路線路為例:為例:第30頁/共38頁 AB線路
15、正常運(yùn)行時(shí) AB線路相間短路時(shí),仍然 ;A、B、C三相電流對稱,為負(fù)荷電流, ;00I00I以BC兩相短路時(shí)的電流為例,此時(shí) 故 。IIIIIKCKBA000I以中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的以中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的ABAB線路線路為例:為例:第31頁/共38頁 AB線路A相K(1)時(shí)00IIIICBKAIIK310可見可見:零序分量只有在線路接地故障時(shí)才出現(xiàn),在線路正常運(yùn)行、相間短路時(shí),都沒有。故故:根據(jù)此特點(diǎn),可構(gòu)成線路接地保護(hù)。以中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的以中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的ABAB線路線路為例:為例:第32頁/共38頁第33頁/共38頁中性點(diǎn)中性點(diǎn) NABC?第34頁/共38頁如圖所示,若正常運(yùn)行時(shí)流過TA一次側(cè)的負(fù)荷電流為450A,TA的變比為600/5,KA的動(dòng)作值為3A,問:保護(hù)是否會(huì)誤動(dòng),
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