第五章繼電保護(hù)原理劉學(xué)軍第二版接地保護(hù)

1、不對稱短路分析方法：對稱分量法不對稱短路分析方法：對稱分量法不對稱的三相系統(tǒng)不對稱的三相系統(tǒng)正負(fù)零序網(wǎng)分別對稱的三相系統(tǒng)正負(fù)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. 1. 零序序網(wǎng)的構(gòu)成零序序網(wǎng)的構(gòu)成零序電流流通回路：零序電流流通回路： UK0、線路、接地變壓器中性點(diǎn)、線路、接地變壓器中性點(diǎn)一、零序電壓、電流和功率的分布特點(diǎn)零序電流正方向：零序電流正方向：母線線路母線線路零序電壓正方向：零序電壓正方向：線路大地線路大地0KU0KU0AU0KU0BU0KU01I02I01I02I0AU0KU0KU0BU0KU01I02I01I02I 0AU0KU0KU0BU0KU01I02I01I02I0A

2、U0KU0KU0BU0KU01I02I01I02I0AU0KU0KU0BU0KU01I02I01I02I1零序電流濾過器電流互感器采用三相星形接線，在電流互感器采用三相星形接線，在中性線上的電流就是中性線上的電流就是 3I0，在電子式和數(shù)字式保護(hù)中，也可通過將三相電流互在電子式和數(shù)字式保護(hù)中，也可通過將三相電流互感器的二次電流直接相加得到。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(hù)用的電流互感器的中性線上；相間保護(hù)用的電流互感器的中性線上；.0.3IIIIIcbar二、零序分量的獲得（教材P28）cbaIIII0

3、3LI1I2I三個電流互感器勵磁電流不相等三個電流互感器勵磁電流不相等( (鐵心磁化曲線不一致鐵心磁化曲線不一致以及制造過程中的差異引起以及制造過程中的差異引起) )而產(chǎn)生。而產(chǎn)生。)()()(1CCBBAATAIIIIIIn)(1CBATAIIIn相間短路由于相間短路由于TATA一次側(cè)流過較大短路電流，一次側(cè)流過較大短路電流，TATA傳變特傳變特性變差，不平衡電流增大！性變差，不平衡電流增大！unbI 在在時，零序電流過時，零序電流過濾器存在一個不平衡電流，即濾器存在一個不平衡電流，即 電流互感器套接于三相電纜的外面，互感器的一次電流互感器套接于三相電纜的外面，互感器的一次電流是電流是ABC

4、三相電流之和。只當(dāng)一次側(cè)有零序電流三相電流之和。只當(dāng)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。時，互感器的二次側(cè)才有相應(yīng)的零序電流輸出。 I003I- 電纜引出的線路電纜引出的線路優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不平衡電流小，接線簡單不平衡電流小，接線簡單3、零序電壓互感器、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?；蛉辔逯诫妷夯ジ衅?。 發(fā)生接地故障時，從發(fā)生接地故障時，從mnmn端子上得到的零序電壓為：端子上得到的零序電壓為： 03.UUUUUCBAmn。mnABC。三個單相式電壓互感器ABCmna b c。三

5、相五柱式電壓互感器mn。接于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的電壓互感器加法器aUbUcU03U保護(hù)裝置內(nèi)部合成零序電壓不平衡電壓：不平衡電壓：PT誤差、誤差、 三相不完全對稱、三相不完全對稱、三次諧波三次諧波 保護(hù)應(yīng)考慮躲開它的影響。保護(hù)應(yīng)考慮躲開它的影響。5.2 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)線路接地故障保護(hù)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)線路接地故障保護(hù)零序零序I段段零序零序段段零序零序段段一、零序電流速斷保護(hù)（零序一、零序電流速斷保護(hù)（零序I段）段） 零序電流速斷保護(hù)起動值的整定原則如下。零序電流速斷保護(hù)起動值的整定原則如下。 1.1.躲開下一條線路出口處單相接地或兩相接地短路時可能躲開下一條線路出口處單相接地或兩相接地短路時可能

6、出現(xiàn)的最大零序電流出現(xiàn)的最大零序電流3I3I0max0max , ,即即 式中式中 單相接地短路時的零序電流和兩相接地短路時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。的零序電流最大值。 max. 0Imax. 0relOP3IKIIopKIIust. 0Irel13如果保護(hù)裝置的動作時間如果保護(hù)裝置的動作時間大于斷路器三相不同期合閘的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。則可以不考慮這一條件。 。10 .3IIo p r e l s w iI KI保護(hù)的動作值應(yīng)躲開該電流的影響，即：保護(hù)的動作值應(yīng)躲開該電流的影響，即：10.3IIoprelswiIKI措施措

7、施： 通常設(shè)置兩個速斷保護(hù)。通常設(shè)置兩個速斷保護(hù)。（1 1）靈敏）靈敏段段 按條件按條件1 1）和）和 2 2）整定；定值較小，）整定；定值較小，保護(hù)范圍較大。對保護(hù)范圍較大。對的接地故障起作用的接地故障起作用。重合閘啟動時，將其自動閉鎖重合閘啟動時，將其自動閉鎖;待再次全相運(yùn)行時才投入。待再次全相運(yùn)行時才投入。單相單相ZCHZCH （2 2）不靈敏）不靈敏段段 按條件按條件3 3）整定。）整定。裝設(shè)它的主要目的，是為了在單相重合閘過程裝設(shè)它的主要目的，是為了在單相重合閘過程中，中，其他兩相又發(fā)生接地故障時其他兩相又發(fā)生接地故障時，用以彌補(bǔ)失去，用以彌補(bǔ)失去靈敏靈敏段的缺陷，盡快地將故障切除！

8、段的缺陷，盡快地將故障切除！當(dāng)線路采用單相自動重合閘時當(dāng)線路采用單相自動重合閘時, ,躲過非全相運(yùn)行狀態(tài)躲過非全相運(yùn)行狀態(tài)下下, ,系統(tǒng)又發(fā)生振蕩時所出現(xiàn)的最大零序電流。系統(tǒng)又發(fā)生振蕩時所出現(xiàn)的最大零序電流。不靈敏不靈敏段：段：針對針對的接地短路起的接地短路起保護(hù)作用保護(hù)作用, ,對全相運(yùn)行也起到一定的保護(hù)作用。對全相運(yùn)行也起到一定的保護(hù)作用。不靈敏不靈敏 I 段段:定值較高定值較高靈敏靈敏段：段：針對針對的接地短路起保的接地短路起保護(hù)作用，非全相運(yùn)行時退出。護(hù)作用，非全相運(yùn)行時退出。靈敏靈敏 I 段段:定值較小定值較小(2)(2)限時零序電流速斷保護(hù)限時零序電流速斷保護(hù) a.a.與相鄰線路零

9、序電流與相鄰線路零序電流段配合段配合2010IopIIrelIIopIKI02015 . 0ttttIII靈敏性校驗(yàn)靈敏性校驗(yàn): :5.130min0IIopsenIIK限時零序電流速斷保護(hù)其基本原理與相間短路保護(hù)相似。限時零序電流速斷保護(hù)其基本原理與相間短路保護(hù)相似。 當(dāng)相鄰兩個保護(hù)之間的變電站母線上接有中性點(diǎn)接當(dāng)相鄰兩個保護(hù)之間的變電站母線上接有中性點(diǎn)接地的變壓器時，需要考慮分支電路對零序電流分布地的變壓器時，需要考慮分支電路對零序電流分布的影響。的影響。b. b. 兩個保護(hù)間的變電所母線上有中性點(diǎn)接地的變壓器時兩個保護(hù)間的變電所母線上有中性點(diǎn)接地的變壓器時零序零序段的動作電流：段的動作電

10、流：（與相鄰線路零序（與相鄰線路零序段配合）：段配合）：0.5 sminb10/0IopIIrelKIK20IIopI（本線末、接地、最小短路電流）（本線末、接地、最小短路電流）5 . 131 .min. 0IIopBkIIsenIIK3 3）改用接地距離保護(hù)。）改用接地距離保護(hù)。2 2）采用兩個靈敏性不同的零序）采用兩個靈敏性不同的零序段保護(hù)段保護(hù), ,保留原有保留原有0.5s0.5s 段，保證在正常、最大方式下快速切除故障；段，保證在正常、最大方式下快速切除故障；1 1）與相鄰線路零序）與相鄰線路零序段配合；段配合；再增加一個與相鄰線路零序再增加一個與相鄰線路零序段相配合的段相配合的段保護(hù)

11、，段保護(hù)，保證在各種方式下切除故障。保證在各種方式下切除故障。1 1）躲過下級線路相間短路時最大不平衡電流）躲過下級線路相間短路時最大不平衡電流 max.IIIrel1unbIIIopIKI(3)3)零序過電流保護(hù)零序過電流保護(hù) 動作電流整定條件：動作電流整定條件：即本級零序過電流的保護(hù)范圍不能超過相鄰線路零序過電即本級零序過電流的保護(hù)范圍不能超過相鄰線路零序過電流保護(hù)的范圍。流保護(hù)的范圍。K0b.min零序電流分支系數(shù)零序電流分支系數(shù)在相鄰線路的零序III段保護(hù)范圍末端接地短路時，故障線路中零序電流與流過本保護(hù)中零序電流之比。op2relIKI. 0IIIop1III/K0b.minIII3

12、. 3. 靈敏度校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn) 作為作為時，按本線路末端發(fā)生接地故時，按本線路末端發(fā)生接地故障時的最小零序電流來校驗(yàn)，要求障時的最小零序電流來校驗(yàn)，要求 作為作為時，按相鄰線路保護(hù)范時，按相鄰線路保護(hù)范圍末端發(fā)生接地故障時，流過本保護(hù)的最小零序電流圍末端發(fā)生接地故障時，流過本保護(hù)的最小零序電流3I3I0min0min來校驗(yàn)，要求來校驗(yàn)，要求IIIopbkIIIsenIKIK1 . 0min.C. 01 .3)(遠(yuǎn)IIIopBkIIIsenIIK1 .min. 01 .3)(近為保證動作的選擇性，按照階梯型配為保證動作的選擇性，按照階梯型配合的原則來確定。合的原則來確定。 13的三段無需配合，無

13、零序電流產(chǎn)生；的三段無需配合，無零序電流產(chǎn)生；46的三段有配合，變壓器的三段有配合，變壓器T1的零序過流可實(shí)現(xiàn)速動；的零序過流可實(shí)現(xiàn)速動； 只有在兩個變壓器間發(fā)生接地故障時，才能引起零序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(hù)電流，所以只有保護(hù)4 4、5 5、6 6才能采用零序保護(hù)，要求：才能采用零序保護(hù)，要求：654ttt一、中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單一、中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點(diǎn)相接地故障的特點(diǎn) 1、單條線路 正常運(yùn)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。 0C90第三節(jié)第三節(jié) 中性點(diǎn)

14、非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障的零中性點(diǎn)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(hù)序電壓、電流及方向保護(hù) 0CBAIII.0.CUjIIICBA0DAU1503jAABDBeEEEU1503jAACDCeEEEU假設(shè)相發(fā)生假設(shè)相發(fā)生單相接地單相接地，各相對地的電壓為，各相對地的電壓為結(jié)論：結(jié)論： 3故障點(diǎn)故障點(diǎn)D D的零序電壓為：的零序電壓為：)(31.CDBDADdoUUUUAE各相對地電容電流為各相對地電容電流為 ：0.0.0CjUICjUIICDCBDBA結(jié)論：故障點(diǎn)的零序電壓大小結(jié)論：故障點(diǎn)的零序電壓大小Ud0Ud0與相電壓與相電壓UU相等相等。 03CUIICB從接地點(diǎn)流回

15、的電流從接地點(diǎn)流回的電流I ID D為為 ：CBCBADIIIIII.)(0CjUUCDBD)(.AECj03.UCj03結(jié)論：結(jié)論： 從接地點(diǎn)流回的電從接地點(diǎn)流回的電流流IDID為正常運(yùn)行時，三為正常運(yùn)行時，三相對地電容電流的算術(shù)相對地電容電流的算術(shù)和。和。 2.2.多條線路網(wǎng)絡(luò)多條線路網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)線路當(dāng)線路II AII A相接地時，在此接地電流相接地時，在此接地電流IDID為為 0.000.3)(3)()()(CUCCCUIIIIIIIIFDCFBFCBCIBID零序電流零序電流為線路為線路本身的本身的電容電流，電容性無功功率電容電流，電容性無功功率方向由母線流向線路。方向由母線流向線路。在在

16、非故障線路非故障線路上，上，A A相電流為零，相電流為零，B B和和C C相中流有本身的電容相中流有本身的電容電流。因此線路始端電流。因此線路始端所反映的零序電流為所反映的零序電流為 03CUID11013CBIII010133CUI有效值為有效值為（1 1）非故障元件）非故障元件 在發(fā)電機(jī)上在發(fā)電機(jī)上，首先有它本身的，首先有它本身的B B相和相和C C相對地電容電流相對地電容電流 和和 ，但由于它是產(chǎn)生其它電容電流的電源。，但由于它是產(chǎn)生其它電容電流的電源。 因此，從因此，從A A相中要流回從故障點(diǎn)流上來的全部電容電流，而相中要流回從故障點(diǎn)流上來的全部電容電流，而在在B B相和相和C C相中

17、又要分別流出各線路上同名相的對地電容電流，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(jī)出現(xiàn)端所反映的零序電流仍為三相電流之和。此時從發(fā)電機(jī)出現(xiàn)端所反映的零序電流仍為三相電流之和。BfICfI 由圖可見，各線路電容電流從由圖可見，各線路電容電流從A A相流人后又分別從相流人后又分別從B B相和相和C C相相流出，互相抵消，只剩下發(fā)電機(jī)本身的電容電流，故流出，互相抵消，只剩下發(fā)電機(jī)本身的電容電流，故 即零序電流為發(fā)電機(jī)本身的電容電流，其電容性無功功率即零序電流為發(fā)電機(jī)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(jī)，此特點(diǎn)與非故障線路一樣。的方向是由母線流向發(fā)電機(jī)，此特點(diǎn)與非

18、故障線路一樣。CfBffIII03ffCUI0033在發(fā)生故障的線路在發(fā)生故障的線路，B相和相和C相上與非故障線路一樣，沒有它本相上與非故障線路一樣，沒有它本身的電容電流身的電容電流 和和 ，不同之處是在接地點(diǎn)要流回全系統(tǒng)，不同之處是在接地點(diǎn)要流回全系統(tǒng)B和和C相對地電容電流之總和，為相對地電容電流之總和，為BICI)()()(11CfBfCBCBDIIIIIII（2 2）故障線路）故障線路： 有效值有效值 式中式中 為全系統(tǒng)每相對地電容的總和。此電流為全系統(tǒng)每相對地電容的總和。此電流要從要從A A相流回去，因此，從相流回去，因此，從A A相流出的電流可表示相流出的電流可表示為為 ，這樣在線路

19、，這樣在線路始端所流過的零序電流始端所流過的零序電流則為則為 000013)(3CUCCCUIfD0CDAII)(3110CfBfCBCBAIIIIIIII其有效值為其有效值為 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?yàn)橛删€路流向母線，與非故障上性無功功率的方向?yàn)橛删€路流向母線，與非故障上相反。相反。 )(33000CCUI結(jié)論：結(jié)論： 發(fā)生單相接地時，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)發(fā)生單相接地時，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓零序電壓。 在非故障的元件上在非故障的元件上有零序電流有零序電流，其數(shù)值等于本身，其數(shù)值等于本身的對地電容電流，電容性無功功率的實(shí)際方向?yàn)橛赡傅膶Φ仉娙蓦娏?，電容性無功功率的實(shí)際方向?yàn)橛赡妇€流向線路。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(shí)際容電流之和，數(shù)值較大，電容性無功功率實(shí)際方向方向：線路流向母線。線路流向母線。 1、絕緣監(jiān)視、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，帶延時地的監(jiān)視裝置，它利用接地后出現(xiàn)的零序電壓，帶延時