輸電線路接地故障的零序保護(hù)介紹學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1輸電線路接地故障輸電線路接地故障(gzhng)的零序保護(hù)介的零序保護(hù)介紹紹第一頁，共45頁。瀘州職業(yè)(zhy)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)25.1 5.1 電網(wǎng)運(yùn)行電網(wǎng)運(yùn)行(ynxng)(ynxng)方式及其方式及其保護(hù)特點(diǎn)保護(hù)特點(diǎn)5.1.1 電網(wǎng)接地方式：中性點(diǎn)直接接地方式： 110KV及以上大接地大接地電流系統(tǒng)。中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地： 35KV及以下小接地小接地電流系統(tǒng)。5.1.2 零序保護(hù)（接地保護(hù)）： 接地故障的特征：出現(xiàn)零序電流和零序電壓 優(yōu)點(diǎn)：接線簡單，靈敏度高，動(dòng)作迅速，保護(hù)區(qū)穩(wěn)定第2頁/共45頁第二頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j

2、 din bo h)35.1.3 保護(hù)特點(diǎn)：大接地電流系統(tǒng)：單相接地構(gòu)成短路短路電流設(shè)計(jì)保護(hù)動(dòng)作于跳閘相間保護(hù)靈敏性低，時(shí)限長零序電流保護(hù)小接地電流系統(tǒng)：單相接地不構(gòu)成短路電容電流設(shè)計(jì)保護(hù)動(dòng)作于信號(xnho)（線電壓對稱）返回5.1 5.1 電網(wǎng)運(yùn)行方式及其保護(hù)特點(diǎn)電網(wǎng)運(yùn)行方式及其保護(hù)特點(diǎn)第3頁/共45頁第三頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)45.2 5.2 大接地系統(tǒng)的接地故障大接地系統(tǒng)的接地故障(gzhng)(gzhng)保護(hù)保護(hù)5.2.1 接地時(shí)的電流、電壓特征 )(310CBAUUUU)(310CBAIIII1.正常運(yùn)行或三相短路時(shí) ：0)(31

3、0CBAUUUU0)(310CBAIIII2.兩相短路時(shí)（BC）0dAIUUdAdcdBIIdAdcdBUUU210)2121(31(31.0dAdAdAddBdAdUUUUUUU）0)0(31(31.0dBdBddBdAIIIIII）正常運(yùn)行及相間短路時(shí)均沒有零序電流和零序電壓第4頁/共45頁第四頁，共45頁。瀘州職業(yè)(zhy)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)53.單相接地（A相）：4.兩相短路(dunl)接地時(shí)（BC）0dAI0dAU0cBIIBdBUUACBddBdAdUUUUUUU）31)(31(31.0dABAIIIII.031(31）接地故障時(shí)均有零序電流和零序電壓出現(xiàn)dA

4、AIICdCUUdcdBIIUUdA0dcdBUUAddBdAdUUUUU）31(310)(31(31.0dCdBBAIIIIII）5.2.1 接地時(shí)的電流、電壓特征 第5頁/共45頁第五頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)65.2.2 單相接地時(shí)零序分量(fn ling)分布特點(diǎn):圖5-1第6頁/共45頁第六頁，共45頁。瀘州(l zhu)職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)75.2.2 單相接地時(shí)零序分量分布(fnb)特點(diǎn):圖5-1第7頁/共45頁第七頁，共45頁。瀘州(l zhu)職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)8零序分量只在單相接

5、地或兩相接地短路時(shí)出現(xiàn)。 1.零序電壓在故障點(diǎn)最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，越小。 2.零序電流的分布，取決于輸電線路和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗。 3.系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，如果輸電線路和中性點(diǎn)接地變壓器數(shù)目不變，則零序阻抗和零序等效網(wǎng)絡(luò)就不變。但正序阻抗和負(fù)序阻抗要隨著系統(tǒng)運(yùn)行方式而變化，從而間接影響零分量大小 4.零序電流的實(shí)際流向，為線路流向母線。 5.某一保護(hù)安裝地點(diǎn)處的零序電壓與零序電流之間的相位差取決于背后(bihu)元件的阻抗角，而與被保護(hù)線路的零序阻抗及故障點(diǎn)的位置無關(guān)。 5.2.2 單相接地時(shí)零序分量分布特點(diǎn):圖5-1第8頁/共45頁第八頁，共45頁。瀘州(l zhu)職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電

6、保護(hù)(j din bo h)91.零序電壓(diny)過濾器：圖5-2取得零序電壓的接線圖(a)用三個(gè)單相式電壓互感器(b)用三相五柱式電壓互感器(c)用接于發(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5.2.3 5.2.3 零序分量濾序器零序分量濾序器第9頁/共45頁第九頁，共45頁。瀘州職業(yè)(zhy)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)102.2.零序電流零序電流(dinli)(dinli)過濾器過濾器圖5-3 零序電流過濾器圖5-4 零序電流互感器*第10頁/共45頁第十頁，共45頁。瀘州(l zhu)職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)111.構(gòu)成：階段

7、式：零序段（零序電流瞬時(shí)速斷） 零序段（零序電流限時(shí)速斷） 零序段（零序過電流）2.原理圖：圖5-5區(qū)別：測量元件(yunjin)不接相電流，而接零序電流（零序電流濾過器）5.2.4 5.2.4 零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)第11頁/共45頁第十一頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)12圖圖5-5 5-5 零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)(boh)(boh)原理接原理接線圖線圖第12頁/共45頁第十二頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)13優(yōu)點(diǎn)：與反應(yīng)相間短路的段比保護(hù)范圍長且穩(wěn)定。整定計(jì)算： （1）躲過被保護(hù)線路(xinl)末端單相

8、或兩相電流接地時(shí)的最大零序電流； （2）躲過QF三相不同時(shí)合閘時(shí)，流過保護(hù)的最大零序電流； （3）躲過單相重合閘時(shí)非全相振蕩的零序電流。 取其中的較大值作為保護(hù)裝置的整定值 max. 0. 03IKIkdz 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)第13頁/共45頁第十三頁，共45頁。瀘州(l zhu)職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)14整定計(jì)算 (1)動(dòng)作(dngzu)電流 零序段的起動(dòng)電流應(yīng)與下一段線路的段保護(hù)相配合 當(dāng)該保護(hù)與下一段線路保護(hù)有中性點(diǎn)接地變壓器時(shí)，該保護(hù)的起動(dòng)電流為： 式中：I0.d.js在下一段相鄰線路保護(hù)零序段保護(hù)范圍末端發(fā)生接地短路時(shí)

9、，流過本保護(hù)裝置的零序電流計(jì)算值。 dzkdzIKI2 . 01 . 0jsdkdzIKI. 01 . 0 4.4.零序電流限時(shí)速斷（零序零序電流限時(shí)速斷（零序段）保護(hù)段）保護(hù)第14頁/共45頁第十四頁，共45頁。瀘州(l zhu)職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)15圖圖5-6 5-6 有分支有分支(fnzh)(fnzh)線路時(shí)零序線路時(shí)零序段動(dòng)作段動(dòng)作特性分析特性分析第15頁/共45頁第十五頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)16(2)動(dòng)作時(shí)限： (3)靈敏度校驗(yàn): 應(yīng)按本線路末端接地短路時(shí)的最小零序電流來校驗(yàn)，并滿足(mnz)Klm1.3 的

10、要求，即 式中:I0.min本線路末端接地短路時(shí)的最小零序電流。 靈敏系數(shù)不滿足(mnz)，可以與相鄰的零序段配合。sttt5 . 05 . 0021dzlmIIK1 . 0min. 03 4. 4.零序電流限時(shí)速斷（零序零序電流限時(shí)速斷（零序段）保護(hù)段）保護(hù)第16頁/共45頁第十六頁，共45頁。瀘州(l zhu)職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)17(1)動(dòng)作電流： 躲開在下一條線路出口處相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡電流。即： (2)靈敏系數(shù)校驗(yàn)：近后備保護(hù)時(shí)：按本線路末端發(fā)生接地故障時(shí)的最小零序電流3I0.min來校驗(yàn)，要求Klm1.3遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí):按相鄰(xin ln)線路保護(hù)

11、范圍末端發(fā)生接地故障時(shí)，流過本保護(hù)的最小零序電流3I0.min來校驗(yàn)，要求Klm1.2dzlmIIK1 . 0min. 03max. 0bpkdzIKI 5.5.零序過電流零序過電流( (零序零序段段) )保護(hù)保護(hù)第17頁/共45頁第十七頁，共45頁。瀘州(l zhu)職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)18 零序過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限比相間(xingjin)短路過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限較小。(3)(3)動(dòng)作時(shí)限：動(dòng)作時(shí)限：階梯形時(shí)限原則：圖階梯形時(shí)限原則：圖5-75-7第18頁/共45頁第十八頁，共45頁。瀘州職業(yè)(zhy)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)19在雙側(cè)或多側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)

12、中，電源處變壓器的中性點(diǎn)一般(ybn)至少有一臺要接地。由于零序電流的實(shí)際流向是由故障點(diǎn)流向各個(gè)中性點(diǎn)接地的變壓器，因此，在變壓器接地?cái)?shù)目較多的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，就需要考慮零序電流保護(hù)動(dòng)作的方向性問題。5.2.5 5.2.5 方向性零序電流保護(hù)方向性零序電流保護(hù)第19頁/共45頁第十九頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)20圖圖5-8 5-8 方向性零序電流方向性零序電流(dinli)(dinli)保護(hù)保護(hù)第20頁/共45頁第二十頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)21LG-12LG-12型的功率型的功率(gngl)(gngl)

13、方向繼電器的接線：方向繼電器的接線：圖圖5-95-90.3IIj0.3UUj第21頁/共45頁第二十一頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)22 三段式零序方向電流保護(hù)三段式零序方向電流保護(hù)(boh)(boh)的原理接線圖：的原理接線圖：圖圖5-105-10第22頁/共45頁第二十二頁，共45頁。瀘州職業(yè)(zhy)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)231.采用專門的零序電流保護(hù)具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）相間短路的過電流保護(hù)是按照躲開最大負(fù)荷電流整定，繼電器的啟動(dòng)電流一般為57A，而零序過電流保護(hù)則按照躲開不平衡電流的原則整定，其值一般為24A。 （2）段靈敏

14、度高，動(dòng)作時(shí)限短。靈敏性高； （3）段保護(hù)范圍大，速動(dòng)性好； （4）段易滿足受系統(tǒng)方式變化小。不反應(yīng)系統(tǒng)振蕩和過負(fù)荷 （5）不受系統(tǒng)振蕩，短時(shí)過負(fù)荷影響。原理接線簡單，可靠。 （6）單相故障機(jī)率高。2.零序電流保護(hù)的缺點(diǎn)(qudin)是： （1）不適合短線路及運(yùn)行方式變化大系統(tǒng)。 （2）自耦變壓器使保護(hù)整定復(fù)雜化。 （3）單相重合閘非全相運(yùn)行零序電流較大誤動(dòng)作。 5.2.6 5.2.6 對零序電流保護(hù)的評價(jià)對零序電流保護(hù)的評價(jià)第23頁/共45頁第二十三頁，共45頁。瀘州職業(yè)(zhy)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)245.3 5.3 小接地系統(tǒng)的接地故障小接地系統(tǒng)的接地故障(gzhng

15、)(gzhng)保護(hù)保護(hù)5.3.1 中性點(diǎn)不直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn) 1.單電源單線路系統(tǒng)的單相接地特點(diǎn)（A相） 圖5-11 簡單網(wǎng)絡(luò)接線示意圖圖5-12 A相接地時(shí)的相量圖第24頁/共45頁第二十四頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)25（1）電壓(diny)情況圖5-111.1.單電源單線路系統(tǒng)的單相接地特點(diǎn)（單電源單線路系統(tǒng)的單相接地特點(diǎn)（A A相）相）第25頁/共45頁第二十五頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)26（2）電流(dinli)情況圖5-111.1.單電源單線路系統(tǒng)的單相接地特點(diǎn)（單電源單線路系

16、統(tǒng)的單相接地特點(diǎn)（A A相）相）第26頁/共45頁第二十六頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)272.2.單電源多線路系統(tǒng)單電源多線路系統(tǒng)(xtng)(xtng)的單相接地特的單相接地特點(diǎn)（點(diǎn)（A A相）相）圖5-13 單相接地故障時(shí)三相系統(tǒng)的電容電流分布圖第27頁/共45頁第二十七頁，共45頁。瀘州(l zhu)職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)28 圖5-13 對于故障(gzhng)線路，在B相和C相上與非故障(gzhng)線路一樣，不僅有它本身的電容電流IB和IC，而且在接地點(diǎn)要流回全系統(tǒng)B相和C相對地電容電流總和，其值為： 有效值為： 在線

17、路始端所流過的零序電流就為： 有效值為：2.2.單電源多線路系統(tǒng)的單相接地特點(diǎn)（單電源多線路系統(tǒng)的單相接地特點(diǎn)（A A相）相）第28頁/共45頁第二十八頁，共45頁。瀘州(l zhu)職業(yè)技術(shù)學(xué)院29圖5-14 單相接地故障(gzhng)時(shí)的零序等效網(wǎng)絡(luò)(a)等效網(wǎng)絡(luò)；(b)相量圖第29頁/共45頁第二十九頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)30接地相電壓降低為0 非接地相電壓升高為線電壓（ 倍） 中性點(diǎn)對地電壓升高相電壓（方向與故障相電壓相反） 全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓且處處(chch)相等。在非故障線路上，零序電流等于本身的對地電容電流，電容性無功功率的實(shí)

18、際方向?yàn)橛赡妇€流向線路。在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之總和，電容性無功功率的實(shí)際方向?yàn)橛删€路流向母線。33.3.小結(jié)小結(jié)第30頁/共45頁第三十頁，共45頁。瀘州(l zhu)職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)31當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓時(shí)，消弧線圈中有一感應(yīng)電流(dinli)IL流過，流過接地點(diǎn)的電流(dinli)變成電感電流(dinli)和電容電流(dinli)的相量和，即(1)完全補(bǔ)償(IL=IC) 由于 ，實(shí)質(zhì)上構(gòu)成了串聯(lián)諧振條件，如果三相對地電容不相等，則在正常情況下系統(tǒng)中由于中性點(diǎn)電壓偏移或者在斷路器三相不同期合閘而出現(xiàn)零序電壓U0時(shí)，會(huì)在串聯(lián)諧振回路中

19、產(chǎn)生很大電流(dinli)及異常高電壓，造成系統(tǒng)破壞，因此，一般不采用完全補(bǔ)償方式。5.3.2 5.3.2 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)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)第31頁/共45頁第三十一頁，共45頁。繼電保護(hù)(j din bo h)32圖5-15第32頁/共45頁第三十二頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)33(2)欠補(bǔ)償(IL0，仍是一種容性狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化(例如，切除部分線路)時(shí)，隨著C0的減少，系統(tǒng)又可能陷入(xinr)上述完全補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)，這也不宜采用。(3)過補(bǔ)償(ILIC） 實(shí)際上，常用的是過補(bǔ)償方式，即

20、此時(shí)接地電流將呈感性，這種方式不會(huì)導(dǎo)致串聯(lián)諧振情況的發(fā)生。5.3.2 5.3.2 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)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)第33頁/共45頁第三十三頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)341.絕緣監(jiān)察裝置（1）構(gòu)成原理 利用零序電壓的出現(xiàn)構(gòu)成的無選擇性動(dòng)作的保護(hù)（2）接線：圖5-16電壓互感器TV：YO/Y/低壓側(cè)的FU：保護(hù)二次繞組；電壓繼電器KV：作用于信號，光字牌、音響(ynxing)，不用信號繼電器接地：廣泛采用B相公用接地（保護(hù)接地和工作接地）；中性點(diǎn)經(jīng)擊穿保險(xiǎn)接地（防止二次側(cè)中性點(diǎn)偏移出現(xiàn)的異常高電

21、壓）5.3.3 5.3.3 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的保護(hù)方式中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的保護(hù)方式第34頁/共45頁第三十四頁，共45頁。瀘州職業(yè)(zhy)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)35QS及輔助觸點(diǎn)：退出TV；保證中性點(diǎn)接地電壓監(jiān)視：實(shí)際工程中采用(ciyng)一只電壓表，一只轉(zhuǎn)換開關(guān)5個(gè)位置 “AN”位置：1-2，9-10通 “BN”位置：5-6，9-12通 “CN”位置：1-4，9-12通 “AB”位置：5-8，11-12通 “切開”位置：V中無電壓開口三角形上不設(shè)FU：正常時(shí)開口三角形上無電流；若設(shè)FU后可能造成熔斷不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。（2）絕緣監(jiān)察裝置接線：圖5-16第35頁/共45頁第三十五

22、頁，共45頁。繼電保護(hù)(j din bo h)3611ANBNCNAB圖5-16第36頁/共45頁第三十六頁，共45頁。瀘州職業(yè)(zhy)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)37正常運(yùn)行時(shí)： 三相電壓對稱，開口三角形輸出零序電壓為0，KV不動(dòng)作單相接地時(shí)： 三相電壓不對稱，開口三角形輸出零序電壓，KV動(dòng)作發(fā)信號。根據(jù)電壓特點(diǎn)找故障相，再逐一跳閘找故障線（4）特點(diǎn) 接線簡單經(jīng)濟(jì)，但動(dòng)作無選擇性，用于出線回路數(shù)少（廣泛用于母線(mxin)，發(fā)電機(jī)出口）（3）絕緣監(jiān)察裝置工作過程：圖5-16第37頁/共45頁第三十七頁，共45頁。瀘州(l zhu)職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)38（1）構(gòu)成原理： 利用故障線路零序電流大于非故障線路零序電流的特點(diǎn)構(gòu)成的有選擇性動(dòng)作的保護(hù)(boh)。（2）接線： 圖5-17*2.2.零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)第38頁/共45頁第三十八頁，共45頁。瀘州職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院繼電保護(hù)(j din bo h)39動(dòng)作電流：零序電容電流的計(jì)算：對架空線路 對電纜線路靈敏系數(shù)校驗(yàn)：（4）特點(diǎn)(tdin)：出線越多，C越