第五章接地短路零序保护(新)

1、第五章第五章 接地短路的零序保护接地短路的零序保护电力系统采用三相供电制。线路故障相间故障接地故障3 阶段式电流、电压保护4 阶段式方向电流保护5 5 接地故障的零序保护接地故障的零序保护（包括零序电流保护、零序电流方向保护、零序电压保护、 零序功率方向保护等）第五章第五章 接地短路的零序保护接地短路的零序保护一、零序分量一、零序分量（一）定义（一）定义 在习惯规定的正方向下， 对称分量中，一组三相大小相等、两两相位差为零即相位也相等的序分量。包括有零序电流、零序电压等。 （一般）在设备接地故障时才出现)(31)(3100UUUUIIIICEBEAECBA注意注意：零序电压有纵向零序电压、横向

2、零序电压之分，这里(通常)所讲的为横向零序电压。第五章第五章 接地短路的零序保护接地短路的零序保护（二）获取（二）获取1零序电流零序电流（1）零序电流滤过器 P70接线图（图5-2） 将三个变比相同、型号也相同的TA二 次侧同极性端连接在一起而成。P85一、零序分量一、零序分量第五章第五章 接地短路的零序保护接地短路的零序保护（2）P70从相间保护用TA的中线上获得。（3）P71通过TA0获得，如（图5-4）所示。应用场合：电缆或电缆架空混合线路。（4）P169通过变压器中性接地线回路的TA获得，如（图8-28）所示。2零序电压零序电压最常用 零序电压滤过器 P76接线图（图5-10） 将TV

3、的三个一次绕组接成星形并将中 性点接地，然后将TV的三个二次绕组 接成开口三角形，即可。一、零序分量一、零序分量第五章第五章 接地短路的零序保护接地短路的零序保护二、应用场合二、应用场合 电压等级在110kV及以下及以下输电线路的接地故障保护。接地故障保护。 110kV线路、 35kV线路、 10kV线路等注：注：电力系统其它设备的接地故障也可以采用零序保护。第五章第五章 接地短路的零序保护接地短路的零序保护二、应用场合二、应用场合 由于110kV线路、 35kV线路、 10kV线路所在系统中性点运行方式不同，因此，线路所配置的零序保护动作结果不同、工作原理不同，名称也不同。（一）（一）110

4、kV线路线路1. 线路所在系统中性点运行方式为直接接地； 2. 线路发生K（1）接地时，短路电流大，保护应迅速动作于 QF跳闸，应配置主、后备保护 。3. 线路接地保护采用阶段式零序电流保护，一般 为三段式， 也有四段式，必要时带方向元件。P71/75第五章第五章 接地短路的零序保护接地短路的零序保护（二）（二）35kV、10kV线路线路1. 线路所在系统中性点运行方式有中性点不接地、中性点 经消弧线圈接地两种方式； 2. 线路发生K（1）接地时，短路电流小，装设一套专用保护 延时动作于发信号。3. 中性点不接地系统10kV、35kV线路接地保护：3种。 P82、83。二、应用场合二、应用场合

5、4. 中性点经消弧线圈接地10kV、35kV线路接地保护： P83、84。 应用范围：一般用在电压等级110kV及以上系统、0.4kV系统。应用范围：一般用在35kV及以下系统。（一）（一） 中性点直接接地。中性点直接接地。（二）中性点不接地。（二）中性点不接地。（三）中性点经消弧线圈接地。（三）中性点经消弧线圈接地。 常用的有以下三种常用的有以下三种：P68四段式零序电流保护四段式零序电流保护的定义的定义 P73 由无时限零序电流速断保护、0.5s限时零序电流速断保护、1s限时零序电流速断保护和零序过电流保护组合在一起的保护，称之。1不需要引入不需要引入“R-L-C”记忆回路。记忆回路。LG

6、-12型功率方向继电器构成的接地保护原理接线如图5-11所示。因为在保护安装处发生接地短路时零序电压最大（P69），因此功率方向继电器不存在电压死区的问题，无需采用记忆电路。以LG12型KW为例零序功率方向继电器零序功率方向继电器的特点的特点2 2 最灵敏角最灵敏角sensen70)(ITXsen接线方式接线方式 P77、78而我们的要求是（P76） 110sen 在进行KW0接线时应注意，所加入的电流、电压量中，应一个 正接正接、另一个反接反接。如图5-13所示，零序电流从KW的同极性端进， 为正接，零序电压从KW的非极性端进，为反接。中性点不接地系统线路的接地保护：中性点不接地系统线路的接

7、地保护：3种种（P8283）（一）无选择性绝缘监视装置（二） 零序电流保护 （三）零序方向保护（sen=90） 工作原理如图5-16所示（零序电压保护，如图5-19所示） 结论：结论：中性点经消弧线圈接地电网线路的单相接地保护，无法和中性点不接地电网线路一样，采用零序电流保护或零序功率方向保护，保护的实现较为困难。中性点不接地系统线路的接地保护：中性点不接地系统线路的接地保护：3种种（一）无选择性绝缘监视装置（一）无选择性绝缘监视装置 1原理：原理：根据零序电压特点构成。 2原理接线图原理接线图：如图5-19所示，在发电厂或变电所的母线上装设一台三相五 柱式电压互感器，在其星形接线的二次侧接入

8、三只电压表，用以测量各相 对地电压，在开口三角侧接入过电压继电器，反应接地故障时出现的零序 电压。3工作情况分析工作情况分析（1） 正常时：（2）线路单相接地时：4特点及应用场合：特点及应用场合：P80 出线比较少的电网。（二）（二） 零序电流保护零序电流保护 1原理：原理： 利用零序电流大小特点构成。 3应用场合应用场合：一般用在同一母线上出线较多，且有条件安装零序电流互感器的电缆线路或经电缆引出的架空线上。 2接线图接线图：P69 图5-4正常时，3I0=0单相接地时，3I0=3(CO-C0)E，为整个网络所有非故障元件的零序电容 电流之和（大）（大）同系统其它连接元件单相接地时，3I0=

9、 3C0E，为本线路的零序电容电流 （小）（小） 线路线路中性点不接地系统线路的接地保护：中性点不接地系统线路的接地保护：3种种原理：原理： 利用故障线路零序功率方向由线路指向母线，非故障线 路零序功率方向由母线指向线路的特点构成。应用场合：应用场合：适用于母线上出线较少且有条件安装零序电流互感 器的电缆线路或经电缆引出的架空线上。 零序功率方向保护的原理接线零序功率方向保护的原理接线:如图5-20所示。零序方向继电器 的最灵敏角为90。（三）零序方向保护（三）零序方向保护 实际上，中性点不接地只是一种短期运行方式，最终将过渡到消弧线圈接地方式运行。中性点不接地系统线路的接地保护：中性点不接地

10、系统线路的接地保护：3种种 中性点经消弧线圈接地的电网要实现有选择性的接地保护是较为困难的。目前这类电网除采用无选择性的绝缘监视装置无选择性的绝缘监视装置之外，还可采用稳态高次谐波分量或暂态零序电流原理保护等。P83中性点经消弧线圈接地系统线路的接地保护中性点经消弧线圈接地系统线路的接地保护（一）（一） 反应稳态反应稳态5次谐波分量大小或方向的接地保护次谐波分量大小或方向的接地保护 （二）（二） 反应暂态零序电流的保护反应暂态零序电流的保护 前面所述有关零序电流的特点，指的都是稳态电流值。实际上，由于电感元件的电流不能突变，故在故障瞬间，消弧线圈并不起作用，接地电容电流的暂态值可能较稳态值大很

11、多倍，利用其某些特点也可构成线路的单相接地保护。 中性点经消弧线圈接地系统线路的接地保护中性点经消弧线圈接地系统线路的接地保护（三） 残流增量法：残流增量法： 在系统发生单相接地后，通过装设于各线路的零序电流互感器把各线路 的零序电流采集下来，然后控制消弧线圈改变一档，再把各线路的零序电流 采集一遍，然后求出各线路在消弧线圈调档前后零序电流的变化量，其中最 大者即为接地线路，因为它等于消弧线圈调档前后电感电流的改变值，而其 它线路基本上不变。该方法可进行多次重判，保证选线准确率。（四）有功功率法（四）有功功率法（五）消弧线圈并联中电阻选线方式，等。（五）消弧线圈并联中电阻选线方式，等。 在系统

12、发生单相接地时，接地线路零序功率中包含有消弧线圈、接地变压器的铜损、铁损及系统对地绝缘电阻所产生的有功功率，而非接地线路的零序功率中只包含本身产生的有功功率，两者相差较大，因此，根据对每条线路的零序功率进行计算，即可判别接地线路。 消弧线圈成套装置除具备上述介绍的残流增量法、有功分量法等选线方法外，并可根据用户需要提供消弧线圈并联中电阻ZR为（阻值132）的选线方式。中电阻可与调容、调匝及其它调节方式的自动跟踪消弧线圈并联，实现准确的接地选线功能。 所谓的小接地电流系统微机选线装置，所指的就是利用微机技术实所谓的小接地电流系统微机选线装置，所指的就是利用微机技术实现的现的35kV及以下电压等级

13、线路的单相接地保护装置。及以下电压等级线路的单相接地保护装置。 51 单相接地短路时零序分量特点 (a) 系统接线 （b）零序网络 （c） 零序电压分布 （d） 向量图当忽略回路的电阻时，按照规定的正方向画出故障点处零序电流和零序电压向量图，如图51（d）所示。图52 零序电流滤过器 （a）原理接线 （c）等效电路 图5-3 电流互感器的等效电路 返回图54 零序电流互感器接线示意图 （a）结构图 （b）接线图 图5-5 无时限零序电流速断保护原理图 (a)网络接线图；(b)零序电流曲线 阶段式零序电流保护图5-10 零序电压滤过器接线图 (a)由三个单相式电压互感器组成；(b)由三相五柱式电

14、压互感器组成；(c)接于发电机中性点的电压互感器；(d)在集成电路保护装置内部合成零序电压 图5-11 LG-12型功率方向继电器原理接线 图5-13 LG-12型功率方向继电器接线方式正接正接反接反接返回1电网3种保护 接地相对地电压降为零，其它两相对地电压上升为线电压，系统出现 零序电压，其值等于电网正常运行时的相电压，且处处相等。图5-16 中性点不接地系统单相接地时电容电流分布 (a) 网络图及电流分布；(b) 保护安装处电流电压相量 图 5-19 绝缘监视装置原理接线 返回TV图5-20 零序功率方向保护的原理接线 返回51 单相接地短路时零序分量特点 (a) 系统接线 （b）零序网

15、络 （c） 零序电压分布 （d） 向量图以中性点直接接地电网的以中性点直接接地电网的ABAB线路为例：线路为例： AB线路正常运行时 AB线路相间短路时，仍然 ；A、B、C三相电流对称，为负荷电流， ；00I00I以BC两相短路时的电流为例，此时 故 。IIIIIKCKBA000I以中性点直接接地电网的以中性点直接接地电网的ABAB线路为例：线路为例： AB线路A相K（1）时00IIIICBKAIIK310可见可见：零序分量只有在线路接地故障时才出现，在线路正常运行、相间短路时，都没有。故故：根据此特点，可构成线路接地保护。以中性点直接接地电网的以中性点直接接地电网的ABAB线路为例：线路为例：中性点中性点 NABC?如图所示，若正常运行时流过TA一次侧的