第五章電網(wǎng)的接地保護課件

第五章電網(wǎng)的接地保護ppt課件1基本要求1、要了解電力系統(tǒng)中性點接地方式，掌握中性點直接接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時電流、電壓變化特點，特別是出現(xiàn)零序電流、零序電壓的特點及其變化規(guī)律。2、掌握根據(jù)零序電流、電壓的大小、方向、及分布變化規(guī)律，來實現(xiàn)零序電流保護及零序方向保護的原理。3、重點掌握用于中性點直接接地電網(wǎng)中三段式零序電流保護的原理，整定計算原則及方法，并將它們與相間短路的三段式電流保護相對照，找出它們之間的異同，以便加深理解和記憶。4、掌握接地保護中應用的功率零序方向繼電器（如整流型LG-12）的特點，零序功率方向繼電器的接線（指零序電流和零序電壓濾過器之間的連接）特點?；疽?、要了解電力系統(tǒng)中性點接地方式，掌握中性點直接接地2基本要求

5、了解獲得零序電流和零序電壓的基本方法（如零序電流、電壓濾過器的工作原理）。6、掌握中性點非直接接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時的特點，以及出現(xiàn)零序電壓和零序電流，尤其是零序電流的性質(zhì)及其分布的特點。7、掌握中性點非直接接地電網(wǎng)中常見的幾種接地保護方式及其特點。8、了解中性點經(jīng)消弧繞組接地電網(wǎng)的接地故障現(xiàn)象與中性點不接地電網(wǎng)的故障有何不同。9、了解中性點經(jīng)消弧繞組接地電網(wǎng)中實現(xiàn)接地保護的困難性及其克服方法?；疽?、了解獲得零序電流和零序電壓的基本方法（如零序電3第五章的內(nèi)容第一節(jié)中性點直接接地電網(wǎng)接地短路時的零序電壓、零序電流和零序功率第二節(jié)中性點直接接地電網(wǎng)的零序電流保護第三節(jié)中性點直接接地電網(wǎng)的零序方向電流保護第四節(jié)中性點非直接接地電網(wǎng)的接地保護第五節(jié)對電網(wǎng)接地保護的評價和應用第五章的內(nèi)容第一節(jié)中性點直接接地電網(wǎng)接地短路時的零序電壓4一、概述1、中性點方式：2、供電可靠性：3、絕緣水平：4、接地電流：中性點直接接地（大接地電流電網(wǎng)）中性點非直接接地（小接地電流電網(wǎng)）大：供電可靠性低?。汗╇娍煽啃愿叽螅喊聪嚯妷海O備造價低?。喊淳€電壓，設備造價高大：接地電流大，屬故障狀態(tài)，需跳閘?。航拥仉娏餍?，屬不正常運行狀態(tài)，不跳閘只發(fā)信號第一節(jié)、接地故障時零序電流，零序電壓及零序功率

一、概述1、中性點方式：2、供電可靠性：3、絕緣水平：4、接5二、接地故障時零序電流，零序電壓及零序功率的特點

（1）故障點的零序電壓最高，離故障點越遠，零序電壓越低。二、接地故障時零序電流，零序電壓及零序功率的特點（1）故障6（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，而與電源的數(shù)量和位置無關(guān)。（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7（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。

（3）故障線路零序功率的方向與正序功率的方向相反，是8（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。（4）某一保護安裝地點處的零序電壓與零序電流之9（5）在系統(tǒng)運行方式變化時，正、負序阻抗的變化，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。（5）在系統(tǒng)運行方式變化時，正、負序阻抗的變化，引起10二、變壓器中性點的選擇不使系統(tǒng)出現(xiàn)危險的過電壓；不使零序網(wǎng)絡有較大改變，以保證零序保護有穩(wěn)定的靈敏性。二、變壓器中性點的選擇不使系統(tǒng)出現(xiàn)危險的過電壓；11三、零序電流濾過器

流入繼電器中的電流為接地故障時流入繼電器的電流為零序電流，即三、零序電流濾過器流入繼電器中的電流為接地故障時流入繼電12

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

它是由于三個互感器鐵心的飽和程度不同，以及制造過程中的某些差別而引起的。當發(fā)生相間短路時，鐵芯飽和的程度最嚴重，此時不平衡電流達到最大值。三、零序電流濾過器

在正常運行和相間短路時，零序電流過濾器存在一個13

對于采用電纜引出的送電線路，還廣泛采用零序電流互感器接線以獲得3I0，如右圖所示。它和零序電流過濾器相比，主要是沒有不平衡電流，同時接線也更簡單。三、零序電流濾過器

對于采用電纜引出的送電線路，還廣泛采用零序電流14四、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：

四、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15正常運行和電網(wǎng)相間短路時，理想輸出Umn=0。實際上有不平衡電壓Uunb：

Uunb=Urn

四、零序電壓互感器

正常運行和電網(wǎng)相間短路時，理想輸出Umn=0。實際上有不平衡16第二節(jié)、中性點直接接地電網(wǎng)的零序電流保護第二節(jié)、中性點直接接地電網(wǎng)的零序電流保護17中性點直接接地電網(wǎng)中性點直接接地電網(wǎng)182002年220kV電網(wǎng)輸電線路故障統(tǒng)計表故障類型三相短路兩相短路兩相接地短路單相接地短路其他故障次數(shù)172891131932百分數(shù)1.14%1.88%6.12%88.7%2.16%2002年220kV電網(wǎng)輸電線路故障統(tǒng)計表故障類型三相短路兩19三段式零序電流保護一、無時限零序電流速斷保護

二、限時零序電流速斷保護三、零序過電流保護三段式零序電流保護一、無時限零序電流速斷保護20+一、零序電流保護接線+一、零序電流保護接線21二、無時限零序電流速斷保護工作原理:反映被保護線路零序電流升高而動作的保護作用：作為被保護線路接地故障的主保護保護區(qū)：線路始端一部分整定計算原則與相間短路的無時限電流速斷保護類似二、無時限零序電流速斷保護工作原理:反映被保護線路零序電流升22

1、躲過被保護線路末端接地短路故障時，流過本保護的最大零序電流。整定原則及公式可靠系數(shù)，一般取1.25-1.3。N處發(fā)生接地故障時，流過本保護的最大零序電流1、躲過被保護線路末端接地短路故障時，流過本保護23

0024

2、躲過斷路器三相觸頭不同時合閘時，流過保護的最大零序電流。（為提高保護靈敏度可讓保護帶有0.1秒延時,此條可不考慮)——可靠系數(shù)，一般取1.1-1.2。——三相觸頭不同時合閘時，

出現(xiàn)的最大零序電流。2、躲過斷路器三相觸頭不同時合閘時，流過保護的最25若保護動作時間大于斷路器三相合閘不同期時間，本條件可不考慮。保護整定值取上述兩條件較大值。靈敏度不滿足要求措施：保護可經(jīng)小延時，使保護裝置的動作時間大于斷路器觸頭不同時合閘的時間。按此條件整定，通常整定值較高，可采用設置兩個速斷保護。若保護動作時間大于斷路器三相合閘不同期時間，本條件可不考慮。26

3、當被保護線路采用單相自動重合閘時，保護還應躲過單相重合閘過程中出現(xiàn)非全相運行又伴隨振蕩時的零序電流?？煽肯禂?shù)，一般取1.1-1.2。

非全相振蕩時的零序電流。3、當被保護線路采用單相自動重合閘時，保護還應躲過單27按此條件整定，通常整定值較高，可采用設置兩個速斷保護。即靈敏I段，不靈敏I段保護。按此條件整定，通常整定值較高，可采用設置兩個速斷保護。即靈敏28三、限時零序電流速斷保護

工作原理:反映被保護線路零序電流升高而帶有較小時限動作的保護作用：與零序I段配合作為被保護線路接地故障的主保護保護區(qū)：本線路全長整定計算原則與相間短路的限時電流速斷保護類似三、限時零序電流速斷保護工作原理:反映被保護線路零序29

1、按與相鄰線路的零序Ⅰ段配合整定。整定計算及靈敏度校驗1、按與相鄰線路的零序Ⅰ段配合整定。整定計算及靈30

0031

相鄰線路零序Ⅰ段的動作電流;可靠系數(shù)，取1.1；分支系數(shù)。相鄰線路零序Ⅰ段的動作電流;可靠系數(shù)，取1.32

2、按躲過非全相運行時的零序電流整定(不靈敏II段按此原則整定)——本線路非全相運行時的最大零序電流。2、按躲過非全相運行時的零序電流整定(不靈敏II段按此原則333、靈敏度校驗

按被保護線路末端接地故障時流過保護的最小3倍零序電流來校驗，要求3、靈敏度校驗按被保護線路末端接地故障時流過保34靈敏度當下級線路比較短或運行方式變化比較大，靈敏系數(shù)不滿足要求時，可采用下列措施加以解決:(1)使本線路的零序Ⅱ段與下一線路的零序Ⅱ段相配合，其動作電流、動作時限都與下一線路的零序Ⅱ段配合；(2)保留原來0.5s時限的零序Ⅱ段，增設一個與下一線路零序Ⅱ段配合的、動作時限為1s左右的零序Ⅱ段，它們與瞬時零序電流速斷及零序過電流保護一起，構(gòu)成四段式零序電流保護。靈敏度當下級線路比較短或運行方式變化比較大，靈敏系數(shù)不滿足要35(3)從電網(wǎng)接線的全局考慮，改用接地距離保護。(3)從電網(wǎng)接線的全局考慮，改用接地距離保護。36四、零序過電流保護工作原理:反映被保護線路零序電流升高而帶有較長時限動作的保護作用：作為被保護線路接地故障的后備保護保護區(qū)：本線路全長和下一相鄰線路全長出口方式：跳開本線路出口斷路器整定計算原則：1、在下一相鄰線路上發(fā)生三相短路時，本保護不動作。2、與下一相鄰線路零序過電流保護靈敏度配合四、零序過電流保護工作原理:反映被保護線路零序電流升高而帶有37

1、躲過相鄰線路出口處發(fā)生三相短路時，流過保護的最大不平衡電流。

零序過電流保護動作電流整定1、躲過相鄰線路出口處發(fā)生三相短路時，流過保護的38—可靠系數(shù)，取1.2-1.3——相鄰線路出口處發(fā)生三相短路時，零序電流濾過器輸出的最大不平衡電流?！煽肯禂?shù)，取1.2-1.3——相鄰線路出口處發(fā)生三相短路時39最大不平衡電流計算最大不平衡電流計算402、與下一相鄰線路零序過電流保護靈敏度配合2、與下一相鄰線路零序過電流保護靈敏度配合41靈敏度校驗近后備：選本線路末端接地短路流過本保護的最小零序電流與保護動作電流之比,要求靈敏系數(shù)不小于1.3-1.5;遠后備：選下一相鄰線路末端接地短路流過本保護的最小零序電流與保護動作電流之比,要求靈敏系數(shù)不小于1.2靈敏度校驗近后備：選本線路末端接地短路流過本保護的最小零序電42零序過電流保護的時限特性：5QFT1T24QF3QF2QF1QF零序過電流保護的時限特性：5QFT1T24QF3QF2QF143

第三節(jié)、零序方向電流保護增設方向元件的必要性正向故障時，保護安裝點零序電壓與零序電流的相位關(guān)系整流型零序功率方向繼電器第三節(jié)、零序方向電流保護增設方向元件的必要性44必須加裝功率方向元件。

1、必要性

在d1點接地短路時，為保證動作的選擇性，需滿足t02<t03

同理，在d2點發(fā)生接地故障時，要求

t02>t03必須加裝功率方向元件。1、必要性在d1點接地短路時45假設母線零序電壓為正，零序電流由母線流向線路方向為正。故障線路兩側(cè)零序電流的實際方向為負，零序功率為負，非故障線路遠離短路點側(cè)的零序電流也為負，近短路點側(cè)零序電流的方向為正。這時須加裝反應零序功率而動作的繼電器。在d2點接地，只需滿足t01>t03在d1點接地，只需滿足t02<t04

即可保證選擇性。2.工作原理假設母線零序電壓為正，零序電流由母線流向線46正方向故障時的零序網(wǎng)絡和向量圖QF1ABT1T2CQF2QF3QF4ABC正方向故障時的零序網(wǎng)絡和向量圖QF1ABT1T2CQF2QF47反方向故障時零序網(wǎng)絡和向量圖QF1ABT1T2CQF2QF3QF4ABC反方向故障時零序網(wǎng)絡和向量圖QF1ABT1T2CQF2QF3483.整流型和晶體管型零序功率方向繼電器的接線******KW0********

3.整流型和晶體管型零序功率方向繼電器的接線******KW49零序功率方向繼電器的動作方程：零序功率方向繼電器的動作方程：50靜態(tài)型零序功率方向繼電器**************靜態(tài)型零序功率方向繼電器**************51

4、

整流型零序功率方向繼電器

4、整流型零序功率方向繼電器52

53動作方程幅值比較相位比較：動作方程幅值比較相位比較：54第五章電網(wǎng)的接地保護ppt課件555.方向性零序電流三段保護的原理接線圖

5.方向性零序電流三段保護的原理接線圖566、對零序電流保護和方向性零序保護的評價

（1）零序電流保護比相間短路的電流保護有較高的靈敏度。

（2）零序過電流保護的動作時限較相間保護短。

（3）零序電流保護不反應系統(tǒng)振蕩和過負荷。

（4）零序功率方向元件無死區(qū)。副方電壓回路斷線時，不會誤動作。

（5）接線簡單可靠。

6、對零序電流保護和方向性零序保護的評價（1）零序電流保護57三段式電流保護與三段式零序電流保護的異同三段式電流保護與三段式零序電流保護的異同58第四節(jié)中性點非直接接地電網(wǎng)的接地保護第四節(jié)中性點非直接接地電網(wǎng)的接地保護59NU&一、中性點不接地系統(tǒng)單相接地特點和保護方式NU&一、中性點不接地系統(tǒng)單相接地特點和保護方式60一、中性點不接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點1．簡單網(wǎng)絡

在正常運行情況下

一、中性點不接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點1．簡單網(wǎng)絡在正常61在A相接地時，各相對地的電壓為：

結(jié)論：

故障相電壓為零，非故障相對地電壓升高為原來倍。

1、簡單網(wǎng)絡

在A相接地時，各相對地的電壓為：結(jié)論：1、簡單網(wǎng)絡62故障點D的零序電壓為：結(jié)論：故障點的零序電壓大小Ud0與相電壓Uφ相等。

各相對地電容電流為：其有效值為IB=IC=EAωc0=Uωc01、簡單網(wǎng)絡

故障點D的零序電壓為：結(jié)論：故障點的零序電壓大小Ud0與相電63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。

1．簡單網(wǎng)絡

從接地點流回的電流ID為：結(jié)論：1．簡單網(wǎng)絡642．多條線路網(wǎng)絡

當線路IIA相接地時，在此接地電流ID為

2．多條線路網(wǎng)絡當線路IIA相接地時，在此接地電流ID為65（1）非故障線路I：

線路始端所反應的零序電流為

結(jié)論：

零序電流的大小為線路本身對地電容電流，方向為由母線流向線路。

（1）非故障線路I：線路始端所反應的零序電流為結(jié)論：66（2）故障線路Ⅱ：

線路Ⅱ始端所反應的零序電流為有效值為：結(jié)論：

故障線路上零序電流的大小為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之和，其方向為由線路流向母線。（2）故障線路Ⅱ：線路Ⅱ始端所反應的零序電流為有效值為：67綜上所述，可得如下結(jié)論：

（1）單相接地時，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓，而短路點的零序電壓在數(shù)值上為相電壓Uφ；

（2）在非故障元件上有零序電流，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；

(3)在故障元件上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之和，電容性無功功率的實際方向為由線路流向母線。綜上所述，可得如下結(jié)論：（1）單相接地時，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零68二、中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點

思考：如果電網(wǎng)中單相接地時接地電容電流的總和比較大，此時單相接地短路會過渡到相間短路，那么采取什么措施減少接地電容電流呢？解決方法：在電源中性點加裝一個電感線圈。減少流經(jīng)故障點的電流，避免在接地點燃起電弧，把這個電感線圈稱為消弧線圈。二、中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地故障的特點思考：如果69當線路II上A相接地時,在接地點又增加了一個電感分量的電流IL，因此，從中性點流回的總電流為

結(jié)論：

ID將因消弧線圈的補償而減少。

當線路II上A相接地時,在接地點又增加了一個電感分量的電流70消弧線圈的補償方式：

（1）完全補償

就是使IL=IC∑。接地點的電流ID近似為零。在實際上不能采用這種方式。

（2）欠補償

就是使IL＜IC∑。補償后的接地點電流是電容的。這種方式一般也是不采用的。

（3）過補償

就是IL＞IC∑，補償后的殘余電流是電感性的。

這種方式實際中獲得了廣泛的應用。

消弧線圈的補償方式：（1）完全補償就是使IL=IC∑。71三、絕緣監(jiān)視

在發(fā)電廠和變電所的母線上，一般裝設網(wǎng)絡單相接地的監(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。三、絕緣監(jiān)視在發(fā)電廠和變電所的母線上，一般裝設網(wǎng)絡單相接地72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。三、絕緣監(jiān)視

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73思考：如何判斷接地相？如何判斷接地線路？三、絕緣監(jiān)視

思考：如何判斷接地相？如何判斷接地線路74四、零序電流保護

零序電流保護是利用故障線路零序電流較非故障線路為大的特點來實現(xiàn)有選擇性的發(fā)出信號或動作于跳閘的保護裝置。

零序電流保護的原理接線圖如右圖所示。