电力系统继电保护第5章输电线路接地保护

电力系统继电保护第5章输电线路接地保护第一页，共37页。一大电流接地系统接地保护1、中性点直接接地系统接地时零序分量的特点电力系统发生单相接地时,可利用对称分量法将电流分解为正序、负序和零序。接地时等效网络：第二页，共37页。一大电流接地系统接地保护第三页，共37页。特点：（1）故障点的零序电压最高为，离故障点越远处的零序电压越低，变压器中性接地点的零序电压为零。（2）零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。一大电流接地系统接地保护第四页，共37页。（3）运行方式变化，若线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就不变。系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间接影响零序分量的大小。（4）对发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。一大电流接地系统接地保护第五页，共37页。（5）系统发生接地短路时，都将出现零序电流和零序电压，在非全相运行或断路器三相触头不同时合闸时，系统中也会出现零序分量。系统正常运行、振荡、相间短路不会出现零序分量。（6）保护安装处的零序电压和零序电流之间的关系，取决于保护背后的零序阻抗，与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关。一大电流接地系统接地保护第六页，共37页。2、零序电流保护零序电流保护通常也采用阶段式保护。从保护构成看，三段式零序电流保护与三段式相间短路保护相类似。（1）无时限零序电流速断保护特点：为了保证保护动作的快速性和选择性要求，保护只能保护线路的一部分。一大电流接地系统接地保护第七页，共37页。动作条件：1）按躲过被保护线路末端接地短路时，保护安装处测量到的最大零序电流整定。接地故障零序电流为一大电流接地系统接地保护第八页，共37页。2）按躲过断路器三相触头不同时合闸时，最大零序电流整定若保护动作时间大于断路器三相合闸不同期时间，本条件可不考虑。灵敏度不满足要求措施：保护可经小延时，使保护装置的动作时间大于断路器触头不同时合闸的时间。一大电流接地系统接地保护第九页，共37页。3）按非全相运行且振荡条件整定按此条件整定，通常整定值较高，按1）和2）整定可能误动，可采用设置两个速断保护。即灵敏I段，不灵敏I段保护。（2）限时零序电流速断保护要求应保护线路全长。工作原理与相间短路保护相似。一大电流接地系统接地保护第十页，共37页。动作电流有分支情况下：动作时间：灵敏度：一大电流接地系统接地保护第十一页，共37页。当下级线路比较短或运行方式变化比较大，灵敏系数不满足要求时，可采用下列措施加以解决:①使本线路的零序Ⅱ段与下一线路的零序Ⅱ段相配合，其动作电流、动作时限都与下一线路的零序Ⅱ段配合；②保留原来0.5s时限的零序Ⅱ段，增设一个与下一线路零序Ⅱ段配合的、动作时限为1s左右的零序Ⅱ段，它们与瞬时零序电流速断及零序过电流保护一起，构成四段式零序电流保护。一大电流接地系统接地保护第十二页，共37页。③从电网接线的全局考虑，改用接地距离保护。（3）零序过电流保护作用：作为近后备保护和远后备保护。动作电流按最大不平衡电流整定。同时要求各保护间进行配合。一大电流接地系统接地保护第十三页，共37页。

按保护范围末端接地短路时流过本保护的最小零序电流来校验。近后备要求灵敏度≥1.3-1.5，远后备要求灵敏度≥1.25。灵敏度动作时间：一大电流接地系统接地保护第十四页，共37页。3、原理接线一大电流接地系统接地保护第十五页，共37页。4、方向性零序电流保护如图点短路时，应该由保护1和保护2动作切除故障，但零序电流流过保护3时，若保护3无方向元件可能误动。2、零序功率方向继电器1、原理一大电流接地系统接地保护第十六页，共37页。

零序功率方向继电器接于零序电压和零序电流之上，动作与否决定于零序功率功率的方向。

在正向保护区内发生接地短路时，要求零序功率方向继电器应能正确动作，并工作在较灵敏的状态下。一大电流接地系统接地保护第十七页，共37页。保护2方向元件的零序、零序电流间的相位差取决于保护安装处背后的变压器T2和线路BC的零序阻抗角。一大电流接地系统接地保护第十八页，共37页。变压器与线路总和阻抗角约，因此零序电流超前零序电压约。灵敏角为：一大电流接地系统接地保护第十九页，共37页。a、b的接线实质上一样，只是极性标注方法不同。由于在正常运行情况下不存在零序量，零序方向元件的极性接线错误不易被发现，在实际工作中应特别注意。一大电流接地系统接地保护第二十页，共37页。评价：1）灵敏度高过电流保护二次动作电流一般为57A。零序过电流保护二次动作电流一般为24A。2）动作迅速零序过电流保护的动作时限不必与Yd11接线的降压变压器后线路保护相配合。3）不受系统振荡和过负荷的影响当系统发生振荡和对称过负荷时，保护不受其影响，因无零序分量。一大电流接地系统接地保护第二十一页，共37页。4）接线简单零序电流保护反应的零序分量，用一个测量元件就可以反应接地短路，测量元件数量少。总结：1）相间短路的电流保护由无时限电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护组成，可采用两段式或三段式。一大电流接地系统接地保护第二十二页，共37页。2）无时限电流速断、限时电流速断保护构成主保护，定时限过电流保护作为近后备保护和远后备保护。3）在电流保护的基础上加装方向元件就构成了方向电流保护，用于双电源网络和单电源环形网络，可满足动作选择性的要求。一大电流接地系统接地保护第二十三页，共37页。接地方式：中性点直接接地、中性点不直接接地。中性点直接接地称为大电流接地系统。中性点不直接接地称为小电流接地系统。3.3.1中性点非直接接地系统单相接地的特点相间电压特点：相间电压仍然对称，对用户没有影响，一般情况可继续运行一段时间。二、小电流接地系统接地保护第二十四页，共37页。二、小电流接地系统接地保护第二十五页，共37页。二、小电流接地系统接地保护第二十六页，共37页。电压相量图：结论:故障相电压降低，非故障相电压升高。

单相金属性接地时，故障相电压为零，非故障相电压升高为线电压值。二、小电流接地系统接地保护第二十七页，共37页。电网中性点和各相对地电压为零序电压为：二、小电流接地系统接地保护第二十八页，共37页。非故障线路的零序电流接地点总零序电流为故障线路的零序电流为二、小电流接地系统接地保护第二十九页，共37页。单相接地特点：（1）全系统都出现零序电压、且零序电压全系统相等。（2）非故障线路零序电流由本线路对地电容形成。（3）故障线路零序电流由全系统非故障线路、元件对地电容形成。（4）故障相电压下降，非故障相电压升高。二、小电流接地系统接地保护第三十页，共37页。2、中性点经消弧线圈单相接地故障特点从接地点流回的总电流为

二、小电流接地系统接地保护第三十一页，共37页。由于和的相位差约，因此将因消弧线圈的补偿而减小。补偿方式：完全补偿、过补偿和欠补偿。为防止运行方式变化时，出现串联谐振的现象，应采用过补偿方式。

完全补偿时要可能产生串联谐振，不宜采用。二、小电流接地系统接地保护第三十二页，共37页。3、中性点非直接接地系统的接地保护（1）无选择性绝缘监视装置

在中性点非直接接地电网中，任一点发生接地短路时，都会出现零序电压。根据此特点构成的无选择性接地保护，称为绝缘监视装置。

二、小电流接地系统接地保护第三十三页，共37页。（2）零序电流保护原理：利用故障线路与非故障线路零序电流的数值不同实现。使用条件：电缆线路或经电缆出线的架空线路上。保护动作电流瞬时动作可靠系数取4-5，延时动作取1.5-2。灵敏系数二、小电流接地系统接地保护第三十四页，共37页。（3）零序功率方向保护中性点不接地电网发生单相接地故障时,故障线路的零序电流和非故障线路的零序电流方向相反，即故障线路的零序电流滞后零序电压。而非故障线路的零序电流超前零序电压，采用零序功率方向保护可明显区分故障线路。二、小电流接地系统接地保护第三十五页，共37页。（4）反映高次谐波分量保护在电力系统中5次谐波分量数值最大，中性点经消弧线圈接地,消弧线圈只对基波电容