继电保护原理课件

1、继电保护原理课件继电保护原理课件第四节 中性点非直接接地电网的接地保护在中性点非直接接地电网中，发生单相接地时，由于接地电流很小，而且三相之间线电压仍然保持对称，对负荷供电没有影响，因此，在一般情况下允许带一个接地点继续运行一段时间（1-2小时），不必立即跳闸。但是，在发生单相接地后，非接地的另外两相对地电压升高为3倍，为了防止扩大故障，保护应及时发出信号，以便值班人员采取措施，及时解除故障。因此，在中性点非直接接地电网中，发生单相接地时，一般只要求继电保护装置能无选择性地发出预告信号，不必跳闸。但对人身和设备的安全造成危险时，应有选择性地动作于断路器跳闸。 第四节 中性点非直接接地电网的接地

2、保护在中性点非直接接地电网第四节 中性点非直接接地电网的接地保护一、中性点不接地电网单相接地故障的特点如图5-13a所示为中性点不接地电网。为了分析方便，假定电网负荷为零，并忽略电源和线路上的电压降，电网的各相对地电容C0相等。在正常运行时，中性点不接地电网中三相对地电压是对称的，中性点对地电压为零，即UN=0。忽略电源和线路压降，各相对地电压为各相电势。在三相对称电压作用下，产生三相电容电流也是对称的，并超前对应相电压90，其向量图如5-13b。由于三相对称电压和三相对称容性电流之和都为零，所以电网正常运行时无零序电压和零序电流。第四节 中性点非直接接地电网的接地保护一、中性点不接地电网单一

3、、中性点不接地电网单相接地故障的特点设在A相线路上发生金属性单相接地，则接地相对地电容C0被短路，中性点对地电位升至UN=-EA，线路各相对地电压、母线上零序电压分别为:一、中性点不接地电网单相接地故障的特点设在A相线路上发生金属中性点不接地系统单相接地短路电压、电流的相量图UAUBUCEBECEAU0U0U0IBICIB+ICIA=-（IB+IC）中性点不接地系统单相接地短路电压、电流的相量图UAUBUCE一、中性点不接地电网单相接地故障的特点两非故障相出现超前相电压90的电容电流和，非故障相电流为IB 、IC。 接地点流回的接地电流： 故障线路始端的零序电流为零，即 对于单条线路，当线路发

4、生单相接地时，流过故障线路的零序电流为零，所以零序电流保护不能反应。用EPh表示相电势的有效值，则IB、IC、IK的有效值为。一、中性点不接地电网单相接地故障的特点两非故障相出现超前相电单侧电源多条线路电网的单相接地零序电流分布图5-14（a）单侧电源多线路电网的单相接地网络电流分布IKC02IC2IB2IC3IB3III线路 IIC03ICGIBGCOGG单侧电源多条线路电网的单相接地零序电流分布图5-14（a）单1、非故障线路保护安装处的各相电流及三倍零序电流对单侧电源多线路电网，设线路WL3的A相接地短路，忽略负荷电流及电容电流在线路阻抗上的电压降，则电网A相对地电压均为零，各元件A相对

5、地电容电流为零，B相、C相对地电压和电容电流升高 倍。各元件B相和C相对地电容电流通过大地、故障点、电源和本元件构成回路。WL1上A相电流为零，B相和C相电流为本身的电容电流IB1和IC1，非故障线路始端反应的零序电流从母线指向线路，可表示为：3IO1=IB1+IC1=-3CO1EA则非故障线路WL1上有效值为：3IO1= 3CO1Eph则非故障线路WL2上有效值为：3IO2= 3CO2Eph单侧电源多条线路电网的单相接地零序电流分布1、非故障线路保护安装处的各相电流及三倍零序电流对单侧电源多3、故障线路保护处各相电流和三倍零序电流故障线路WL3上，流有它本身的电容电流 和 经故障点要流回全电

6、网B相和C相对地电容电流的总和 即：其方向由线路指向母线，即故障线路始端A相电流IA3=-IK，IK的有效值为：IK=3C0EPh。2、发电机端的零序电流电源发电机G本身的B相和C相对地电容电流 和 。发电机端的零序电流为： 其有效值为： 单侧电源多条线路电网的单相接地零序电流分布3、故障线路保护处各相电流和三倍零序电流2、发电机端的零序电3、故障线路保护处各相电流和三倍零序电流IK的有效值为：IK=3C0EPh。故障线路WL3始端的零序电流3I03为:其有效值为 ：3IO3=3Eph(C01+CO2+COG)= 3Eph(C0-CO3）单侧电源多条线路电网的单相接地零序电流分布3、故障线路保

7、护处各相电流和三倍零序电流IK的有效值为：IK3、故障线路保护处各相电流和三倍零序电流在故障线路上的零序电流，其数值等于全电网非故障元件对地电容电流的总和，其方向由线路指向母线，恰好与非故障线路上的零序电流方向相反，滞后于零序电压90。根据以上分析，可得出如下结论1.在中性点不接地电网中发生单相接地时，电网各处故障相对地电压（金属性故障）为零，非故障相对地电压升高至电网电压，电网中出现零序电压，其大小等于电网正常时的相电压。(1)非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容电流，其方向由母线指向非故障线路，超前零序电压90(2) 故障线路保护安装处，流过的是所有非故障元件的零序电容电流之和，数值

8、较大，其方向由故障线路指向母线，滞后零序电压90(3)故障线路的零序功率与非故障线路的零序功率方向相反。单侧电源多条线路电网的单相接地零序电流分布3、故障线路保护处各相电流和三倍零序电流在故障线路上的零序电二、中性点不接地电网的接地保护1、绝缘监视装置利用中性点不接地电网发生单相接地时，电网出现零序分量电压的特点，构成绝缘监视装置，实现无选择性的接地保护。为了找出故障线路，必须由值班人员顺序短时断开各条线路，并继之以自动重合闸将断开线路重新投入运行。当断开某一线路，零序电压信号消失，说明该线路既是故障线路。二、中性点不接地电网的接地保护1、绝缘监视装置为了找出故障线二、中性点不接地电网的接地保

9、护如图所示，绝缘监视装置由一个过电压继电器接与三相五柱式电压互感器二次侧开口三角形绕组的输出端。电压互感器的二次侧另一绕组接成星形，在它的引出线上接三只电压表或一只电压表加一个三相切换开关测量各相对地电压。二、中性点不接地电网的接地保护如图所示，绝缘监视装置由一个过二、中性点不接地电网的接地保护在正常运行时，电网三相电压对称，没有零序分量电压，所以三只电压表读数相等，过电压继电器不动作。当电网母线上任一条线路发生金属性单相接地短路时，接地相电压变为零，该相电压表读数为零，而其它两相对地电压升高为原来的3倍，所以电压表读数升高。同时出现零序电压，使过电压继电器动作，发出接地故障信号。值班人员通过

10、选线操作，找出故障线路，采取措施，转移故障线路上的负荷，以便停电检查。在电网正常运行时，由于电压互感器本身有误差以及高次谐波电压存在，在TV开口三角形绕组输出端有不平衡电压输出，因此，电压继电器的工作电压要躲过这一不平衡电压，一般取15V。二、中性点不接地电网的接地保护在正常运行时，电网三相电压对称二、中性点不接地电网的接地保护2、零序电流保护 利用单相接地时，故障线路零序电流大于非故障线路零序电流的特点，区分故障元件和非故障元件，构成有选择性的零序电流保护。根据需要可发出预告信号或作用于故障线路的断路器跳闸。这种保护一般用在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。二、中性点

11、不接地电网的接地保护2、零序电流保护 对于架空线路采用零序电流滤过器的接线方式保护装置动作电流应整定为: 可靠系数，如瞬时动作，取45；如保护延时动作，可取1.52； 正常负荷电流产生的不平衡电流；3I0其它线路接地时，本线路的三倍零序电流。对于电缆线路，可采用零序电流互感器接线方式，动作电流要按下式整定：灵敏系数按下式校验： 式中 C0各线路每相对地电容总和的最小值； 3I0本线路单相接地时，流经保护安装处的三倍零序电流，它等于其它线路三倍零序电流之和，应取最小值。或对于架空线路采用零序电流滤过器的接线方式保护装置动作电流应整2、零序电流保护 在实用计算中可用经验公式计算各条线路本身的零序电

12、容电流：对电缆线路 ; 对架空线路流过故障点的零序电流为： 采用零序电流互感器时 采用零序电流滤过器时， 。显然，只有在出线较多时，才能满足保护的灵敏系数的 要求.在中性点不接地电网中，由于单相接地零序电流很小，所以对零序电流互感器和接地继电器要求都很高，在机电型保护中，采用LJ型电缆式零序电流互感器与DD-11型接地电流继电器配合使用，一次启动电流可达5A以下。2、零序电流保护 在实用计算中可用经验公式计算各条线路本身的3、零序功率方向保护在中性点不接地电网中，当出线较少情况下，非故障相零序电流与故障相零序电流差别可能不大，采用零序电流保护不能满足灵敏性要求，这时可采用零序功率方向保护。零序

13、功率方向继电器的最大灵敏角为90，采用正极性接入方式，接入3U0和3I0，功率方向元件采用正弦型功率方向继电器KWD，动作方程为： 3、零序功率方向保护在中性点不接地电网中，当出线较少情况下，图5-16 小接地电流电网零序功率方向保护的工作原理接线及向量图 当电网发生单相接地时，故障线路的3I0滞后3U090 即 继电器此时动作最灵敏，对于非故障线路，其3I0超前3U090，即 ，继电器不动作，即实现了有选择性的电流保护。 图5-16 小接地电流电网零序功率方向保护的工作原理接线及向三、中性点经消弧绕组接地电网的单相接地保护中性点不接地电网中，当发生单相接地时，流过故障点的电流为全电网零序电流

14、的总和。若这个电流数值很大，就会在接地点燃起电弧，引起间歇性弧光过电压，造成非故障相绝缘破坏，从而发展为相间故障或多点接地故障，扩大事故。因此，当22KV66KV电网单相接地时，故障点的零序电容电流总和若大于10A，10KV电网大于20A，3KV6KV电网大于30A，则其电源中性点应采取经消弧绕组（带铁芯的电感绕组）接地方式。三、中性点经消弧绕组接地电网的单相接地保护中性点不接地电网中在零序电压作用下，消弧绕组有一电感电流IL经接地点流回消弧绕组。设消弧绕组的电感值为L，则电感电流为： 通过接地点的电容电流IK=IL-IC，IK为： 选择电感L的大小，可使单相接地时流经故障点的电容电流减小到零

15、，因此称该电感为消弧绕组。由于接地电流很小，所以中性点经消弧线圈接地系统也属于小接地电流系统。三、中性点经消弧绕组接地电网的单相接地保护在零序电压作用下，消弧绕组有一电感电流IL经接地点流回消弧绕中性点经消弧线圈接地电网的 三种补偿方式根据消弧绕组对电容电流补偿程度的不同，可以分为：（1）完全补偿：使IK=IL-IC=0的补偿方式。这种补偿方式，正是满足串联谐振的条件 。使电源中性点对地电压升高，这是不允许的。因此，实际上不采用完全补偿方式。 （2）欠补偿：使ILIC的补偿方式，补偿后接地点的电流仍然是容性的，当系统运行方式改变时，例如某些线路因检修被迫切除或因短路跳闸时，系统零序电容电流会减

16、小。致使可能得到完全补偿。所以欠补偿方式一般也不采用。（3）过补偿：是使ILIC的补偿方式。采用这种补偿方式后，接地点残余电流是感性的，这时即使系统运行方式发生改变，也不会产生串联谐振。因此这种补偿方式得到了广泛的应用。中性点经消弧线圈接地电网的 三种补偿方式根据消弧绕组对电容电四、中性点经消弧线圈接地电网的接地保护由上述分析可知，在中性点经消弧线圈接地电网中，一般采用过补偿方式运行，当线路发生单相接地时，无法采用零序功率方向保护来选择故障线路，而且由于残余电流不大，采用零序电流保护也很难满足灵敏性要求。因此在这类电网中，实现接地保护很困难，需要采用其它原理构成保护方式。 （一）反应稳态过程的

17、接地保护（1）采用绝缘监视装置。（2）零序电流保护。若中性点经消弧绕组接地电网，发生单相接地时，补偿后故障点的残余电流较大，能满足选择性和灵敏性要求时，可以采用零序电流保护。（3）反应接地电流有功分量的保护。（4）反应高次谐波分量的保护。四、中性点经消弧线圈接地电网的接地保护由上述分析可知，在中性四、中性点经消弧线圈接地电网的接地保护（二）反应暂态过程的接地保护根据理论分析和实验结果可以得出中性点经消弧绕组单相接地的暂态过程与中性点不接地系统单相接地的暂态过程相同。根据单相接地暂态过程的特点，可以构成反应暂态过程的接地保护，一般反应暂态过程的接地保护方式有如下两种：（1）反应暂态电流幅值接地保

18、护。（2）反应暂态零序分量首半波方向的接地保护，这种保护是应用反应暂态零序电流和零序电压首半波方向原理构成。但这些保护实际使用并不理想，目前还没有完善的接地保护装置应用于中性点经消弧线圈绕组的基地网上，有待进一步解决。四、中性点经消弧线圈接地电网的接地保护（二）反应暂态过程的接第五节 对电网接地保护的评价和应用一、对大接地电流电网保护的评价及应用在大接地电流系统中，采用三相完全星形接线的相间电流保护来保护接地短路时，与采用专门的零序电流保护来保护接地短路相比较，后者有较突出的优点。 1）灵敏性高。相间短路的过流保护动作电流按躲过最大负荷电流来整定，电流继电器动作值一般57A，而零序过流保护，按

19、躲过最大不平衡电流来整定，一般0.51A。由于发生单相接地短路时，故障相的电流与三倍零序电流3I0相等，因此，零序过流保护的灵敏性高。对于电流速断保护，因线路的阻抗X0=3.5X1，所以在线路始末端接地短路的零序电流的差别比相间短路电流差别要大很多，从而零序电流速断的保护区要大于相间短路电流速断的保护区。第五节 对电网接地保护的评价和应用一、对大接地电流电网保护一、对大接地电流电网保护的评价及应用2）延时时间短。对同一线路，因零序过电流保护的动作时限不必考虑与Yd接线变压器后的保护的配合，所以，一般零序过电流保护动作时限要比相间短路过电流保护时限小。3）无时限电流速断和限时电流速断保护的保护范

20、围受系统运行方式变化影响很大，而零序电流保护受系统运行方式变化影响很小，因为系统运行方式改变时，零序网络参数变动比正序网络小，一方面是线路零序阻抗远比正序、负序阻抗大，另一方面通过对变压器中性点接地方式的灵活及合理确定，更是保证零序网络参数稳定的重要因素。4）当系统发生振荡、短时过负荷等不正常运行情况时，零序电流保护不会误动作，而相间短路电流保护可能误动作，故必须采取措施予以防止。一、对大接地电流电网保护的评价及应用2）延时时间短。一、对大接地电流电网保护的评价及应用5）采用零序电流保护后，相间短路电流保护可采取两相星形接线方式，并可和零序电流保护合用一组电流互感器，这样即可节省设备投资，又能

21、满足技术上要求，而且接线也简单。6）结构与工作原理简单。零序电流保护以单一的电流量作为动作量，而且每段只需一个继电器便可以对三相中的任一相接地故障做出反应，因而使用继电器数量少，回路简单，试验维护方便，容易保证整定实验质量和保持保护装置经常处于良好状态，所以其动作准确率高于其他复杂保护。在大电流接地系统中，零序电流保护得到广泛应用，因为在110kv及以上电压系统中，单相接地故障占全部故障80-90%，而其他类型的故障也都是由单相接地引起的，所以采用专门的零序电流保护是十分必要的。一、对大接地电流电网保护的评价及应用5）采用零序电流保护后一、对大接地电流电网保护的评价及应用但是零序电流保护也存在一些缺点，如下：1）对于短线路或运行方式变化很大的电网，零序保护往往不能满足系统运行所提出的要求，如保护范围稳定或由于运行方式的改变需要重新整定零序保护。2）随着单相重合闸广泛应用，在综合重合闸动作过程中将出现非全相运行状态，再考虑系统两侧的电机发生摇摆，则可能出现很大的零序电流，因此影响零