继电保护课件5(0216)

第五章输电线路接地保护本章主要内容一、中性点直接接地电网中单相接地故障的保护二、小接地电流系统单相接地故障的保护第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护一、中性点工作方式中性点经消弧线圈接地中性点直接接地中性点不接地中性点经高电阻接地上页下页返回当发生一点接地故障时，即构成单相接地短路，这时所产生的故障电流很大，称中性点直接接地的系统为大接地电流系统。当一相发生接地故障时，故障电流是各元件对地的电容电流，往往比负荷电流小得多，所以这种系统叫小接地电流系统。二、中性变压器中性点接地方式的选择点工作方式上页下页返回变压器中性点接地情况的变化，直接影响到零序电流保护的灵敏度。因此，对变压器中性点接地的选择应满足两点要求：①不使系统出现危险的过电压；②不使零序序网有较大的变化，以保证零序电流保护有稳定的灵敏度。变压器中性点接地方式的选择原则如下：(1)在多电源系统中，每个电源处至少应该有一台变压器中性点接地，以防止中性点不接地的电源因某种原因与其它电源切断联系时，形成中性点不接地系统。(2)在双母线按固定联接方式运行的变电所，每组母线上至少应有一台变压器中性点直接接地。这样，当母线联络开关断开后，每组母线上仍保留一台中性点直接接地的变压器。(3)如果两台变压器并联运行，应选用零序阻抗相等的变压器。正常将其中一台变压器中性点直接接地。当中性点接地的变压器退出运行时，则将另一台变压器转入中性点接地运行。(4)在两台以上变压器并联运行的情况下，规定正常按一台变压器中性点接地运行，其它变压器中性点不接地。当中性点接地的变压器停运时，将其中零序阻抗或综合零序阻抗与停用变压器的相近的一台或两台中性点不接地的变压器转入中性点接地运行。(5)低压侧无电源的变压器的中性点可以不接地运行，以提高零序电流保护灵敏度和简化保护接线。第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护上页下页返回三、接地故障时零序分量的分布特点MTM1TM2NkoI0NU0NKZ0NZ0MZ0KU0MKZK0MU0MI0NI0KI0NU0MU0KU0MU0MI0MI0M00180M故障点处、母线M和N处的零序电压为当K点发生单相接地短路时，故障点处的零序电流为0000000000)(NNNMMMMKMKKZIUZIUZZIU000ZUIKK零序电压、零序电流的分布具有下特点：(1)故障点处的零序电压最高，变压器中性点接地处的零序电压为零。(2)零序电流是由故障点处零序电压产生，只在故障点与中性点接地的变压器之间流动。并由大地构成回路。(3)零序或负序功率方向与正序功率方向相反，即正序功率方向为由母线指向故障点，而零序功率方向却由故障点指向母线。上页下页返回四、零序电流保护的组成及多段式零序电流保护+ITAKA1IIttKT1KA2KA3KCKS1KS2KS3YCQF零序电流速断(I段)时限零序电流速断(II段)零序过电流(III段)上页下页返回第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护1.无时限零序电流速断保护max.03IIoperI.01M0IN003MIl工作原理和整定与相间短路的无时限电流速断保护类似1、躲过被保护线路末端接地短路故障时，流过本保护的最大零序电流。可靠系数，一般取1.25-1.3。N处发射接地故障时，最大零序电流。max003IKIrelIopermax0IKrel2、躲过断路器三相触头不同时合闸时，流过保护的最大零序电流。—可靠系数，一般取1.1-1.2。—三相触头不同时合闸时，最大零序电流。ustreloperIKI003relKustI03、当被保护线路采用单相自动重合闸时，保护还应躲过单相重合闸过程中出现非全相运行又伴随振荡时的零序电流。-可靠系数，一般取1.1-1.2。—非全相振荡时的零序电流。uncreloperIKI003relKuncI0零序电流I段的动作电流取上述三个条件计算的最大者。上页下页返回第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护2.限时零序电流速断保护03NIIoperI1..0003MIIIoperI1..00IIoperI2..00I0MI0NI0IM12NPKl限时零序电流速断保护工作原理和整定与相间短路的限时电流速断保护类似,其动作时限和电流与相邻线路零序I段配合。1、按与相邻线路的零序电流I段配合__可靠系数，一般取1.25-1.3。__分支系数.2010operbreloperIKKIrelKbK2、按躲过非全相运行时的零序电流整定“躲非全相运行Ⅱ段”__本线路非全相运行时的最大零序电流。uncreloperIKI0103uncI0零序Ⅱ段的灵敏度应按被保护线路末端接地故障时流过保护的最小三倍零序电流来校验，要求Ksen≥1．3～1．5。上页下页返回第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护3.零序过电流速保护零序过电流速保护工作原理和整定与相间短路的过电流保护类似1．躲过相邻线路出口处发生三相短路时，流过保护的最大不平衡电流。--相邻线路出口处发生三相短路时，零序电流滤过器所输出的最大不平衡电流。max10unbreloperIKImaxunbI可按下式计算—非周期分量系数，取1-2—电流互感器同型系数，三相同型时取0.５不同型时取1。—电流互感器10%误差，取0．１；—相邻线路出口处三相短路时，流经保护安装点的最大短路电流。maxunbI)3(maxmaxKerrstaperunbIKKKIaperKstKerrK)3(maxKI2.与相邻线路III段零序电流保护的灵敏度取得配合2010operbreloperIKKI第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护上页下页返回4.零序方向电流速保护1.增设方向元件的必要性MNP12341K2K当零序电流速断保护不能躲过反方向接地故障时流过本保护的最大零序电流，或零序过电流保护时限不配合时，需加设方向元件构成零序方向电流保护，以保证选择性。在零序电流保护正方向有中性点接地的变压器的情况下，无论被保护线路对侧有无电源，当保护反方向发生非对称接地故障时，就有零序电流通过保护安装点。2.正向故障时，保护安装点零序电压与零序电流的相位关系000MMMZIU0MU0MI0MI0M00180M上页下页返回第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护3.整流型零序功率方向继电器gI)3(0IgbrIZgTUngUgTUngbrIZKPUR1U2U1U2U1N2N3N1R2R3R4RKP1C2C3C4CT56781112动作回路和制动回路的电压gbrgIZUKAgbrgIZUKB功率方向继电器动作方程gbrggbrgIZUKIZUK9090gbrgIZUKArg上页下页返回第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护LG-12型零序功率方向继电器接线方式0702070sengUgI02003UAIloaZTABICIcI03IbIaI16020ggIUArg继电器电压线圈的“*”端与零序电压滤过器的非“*”端相接，即采用反极性接线方式第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护大接地电流系统零序保护的评价一、灵敏庹高过电流保护是按最大负荷电流整定，而零序过电流保护是按躲过最大不平衡电流整定，因此，零序过电流保护的灵敏度高。上页下页返回二、动作迅速零序过流保护的动作时限，不必与Y，d接线的降压变压器后的线路保护动作时限相配合，因此，其动作时限比相间过电流保护动作时限短。三、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，三相是对称的，反应相间短路的电流保护都受其影响，可能误动作。而零序电流保护则不受其影响，因为振荡及对称过负荷时，无零序分量。四、接线简单、经济、可靠零序电流保护反应单一的零序分量，故用一只测量继电器就可反应三相中任意一相的接地短路，使用继电器的数量少。所以，零序电流保护接线简单、经济、调试维护方便、动作可靠。上页下页返回第二节小接地电流系统单相接地故障的保护一.中性点不接地系统单相接地的特点BICIBEAECE0C0C0CNUABCCIBIAIKACBAKjAACKCjAABKBKAEUUUUeEEEUeEEEUU)(313300150150)()(30000KBKBCBKKCCKBBUUCjIIIUCjIUCjI00KUCjBEAEAIBICECIAECEBE03KUKCU0KUKBUBICICBII第二节小接地电流系统单相接地故障的保护单相接地的特点:1、发生接地后，全系统出现零序电压和零序电流。非故障相电压升高至原来的倍，电源中性点对地电压与故障相电势的相量大小相等方向相反；2、非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容电流。容性无功功率是由母线指向非故障线路；3、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。而容性无功功率是由故障线路指向母线。上页下页返回3第二节小接地电流系统单相接地故障的保护二.中性点不接地系统单相接地的保护方式1．无选择性绝缘监视装置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，出的信号没有选择性，运行人员只能根据信号和三个电压表的指示情况判别故障相，而选不出故障线路。上页下页返回UVVV03UNabc信号ABC第二节小接地电流系统单相接地故障的保护二.中性点不接地系统单相接地的保护方式2．零序电流保护零序电流保护是利用故障元件的零序电流大于非故障元件的零序电流的特点，区分出故障和非故障元件，从而构成有选择性的保护。根据需要保护可动作于信号，也可动作于跳闸。上页下页返回第二节小接地电流系统单相接地故障的保护二.中性点不接地系统单相接地的保护方式3．零序功率方向保护在出线较少的情况下，非故障线路的零序电容电流与故障线路的零序电容电流相差不大，采用零序电流保护灵敏度很难满足要求，可利用故障线路和非故障线路零序功率方向的不同，区分出故障线路，构成有选择性的零序方向保护区分出故障上页下页返回090senKWZ03I03UunfI.03kI.03senIC0GC0IIIIIC0第二节小接地电流系统单相接地故障的保护三、中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的特点上页下页返回LILIII0II0GI00kI0kU0kIIL第二节小接地电流系统单相接地故障的保护经消弧线圈接地系统单相接地的特点:当采用过补偿方式时，流经故障线路和非故障线路保护安装处的电流，是电容性电流，其容性无功功率方向都是由母线流向线路。故无法利用功率方向来判别是故障线路还是非故障线路。当过补偿度不大时，也很难利用电流大小判别出故障线路。上页下页返回