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1、第4章 基于单端信息线路接地故 障保护 4.1 大电流接地系统高压线路接地故障保护 4.1.1 保护配置 （1）接地故障时零序分量的分布特点 零序分量的参数具有如下特点 ： 零序电流可以看成是在故障点出现一个零序电压而产生的，它必须经过变压器接地的中性点构成回路。对零序电流的参考方向，母线流向故障点为正，零序电压的方向线路高于大地的电压为正 。,零序功率方向实际上都是由线路流向母线 的。 运行方式变化时，变压器数目不变，则零 序阻抗就不变。 （2）零序电压、电流的获取,图4.2 取得零序电压的接线图,图4.3 零序电流过滤器,图4.4零序电流互感 器接线示意图, 41.2 线路零序电流I段保护
2、 (1)灵敏段的整定原则 全相运行时接地故障的零序电流速断。 整定原则： 躲开下一条线路出口处接地短路的最大零序 电流整定。 引入可靠系数(一般取为1.21.3)，计算公 式为： 时限：躲过断路器三相不同时合闸可能的误 动，应延时，,图4.5 有分支电路时，零序段动作特性的分析,（2）不灵敏段： 大电流接地系统，在单相重合闸过程中，健全相又发生接地故障时，用以弥补失去灵敏段的缺陷。 整定原则是：躲开非全相运行状态下发生系统振荡时，所出现的最大零序电流整定。 瞬时动作，无延时。 由自动重合闸在两个段间互相切换。,4.1.3 线路零序电流II段保护 零序段的工作原理与相间限时电流速断保护类似。 整
3、定原则：启动电流和下一条线路的零序电流速断相配合。,整定所计算式： 零序段的灵敏系数： 应按照本线路末端接地短路时的最小零序电 流来校验，并应满足的要求 。 时限整定：与下一路零序I缎配合。 4.1.4 线路零序电流III段保护 （1）整定原则： 1）按照避开在下一条线路出口处相间短路 时所出现的最大不平衡电流来整定。,2）按逐级配合的原则来考虑 时限整定： 类似于相间定时过流保护。,图4.6 零序过电流保护的时限特性 （3）灵敏系数：当作为相邻元件的后备保护 时，应按照相邻元件末端接地短路时，流过 本保护的最小零序电来校验。,4.1.5 多中性点接地运行电网零序电流保护点 由于零序电流的实际
4、流向是由故障点流向各 个中性点接地变压器，因此在变压器接地数目比 较多的复杂网络中，就需要考虑零序电流保护动 作的方向性问题。 零序功率方向元件接线方式： 零序功率方向继电器接于零序电压 和零序 电流 之上。 零序功率方向继电器应采用最大灵敏角为：,图4.7 零序方向保护工作原理的分析,4.1.6 大电流接地系统零序电流保护的评价 总的故障切除时间更短 ，受系统运行方式 变化的影响要小 ，零序段的保护范围较大， 也较稳定，零序段的灵敏系数也易于满足要 求。不受系统振荡的影响。 对于短线路或运行方式变化很大的情况， 可能不能满足系统运行所提出的要求； 在重合闸动作的过程中将出现非全相运行 状态，
5、再考虑系统两侧的电机发生摇摆，则可 能出现较大的零序电流，因而影响零序电流保 护的正确工作。,当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的网络时整定配合复杂化，并将增大第段保护的动作时限。,4.2 小电流接地系统高压线路接地故障保护,4.2.1 中性点不接地系统线路接地故障保护 （1）不接地系统单相接地故障的特点 在A相接地以后，各相对地的电压为:,图4.9 简单网络接线示意图,图4.10 A相接地时的向量图,故障点D的零序电压为:,图4.11 单相接地时，用三相系统表示的电容电流分布图,非故障相中，流向故障点的电容电流为： 中性点不接地电网中的单相接地故障特点： 1）发生单相接地时，全系统都将出现
6、零序电压。 2）非故障的元件上有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功率的实际方向为由母线流向线路。 3）故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和，数值一般较大，电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线。,（2）中性点不接地系统单相接地故障保护 1）绝缘监视装置 图4.12 网络单相接地的信号装置原 理接线图,2）零序电流保护 按大于本线路的电容电流整定，即： 灵敏系数为： 3）零序功率方向保护 利用零序功率方向保证选择性。,4.2.2 经消弧线圈接地系统线路的接地故障保护 图4.13 消弧线圈接地电网中，单相接地时的电流分布,(1) 完全补偿 此时 正是电感L和三
7、相对地 电容对50Hz交流串联谐振的条件。 (2) 欠补偿 当系统运行方式变化时，很可能又出现（1） 的情况，又引起谐振过电压。 (3)过补偿 补偿后电流是电感性的。不可能发生串联谐 振的过电压问题，在实际中获得了应用。 补偿度 ， 一般选 。,实现保护的难题： 由于只能采用过补偿方式，流经故障线路 的零序电流将大于本身的电容电流，而电容性 无功功率的实际方向仍然是由母线流向线路和 非故障线路的方向相同。 1）无法利用功率方向的差别来判别故障线 路， 2）由于过补偿度不大，因此，很难利用零 序电流大小的不同来找出故障线路。,4.2.3 经电阻接地系统线路接地故障保护障,(a) 零序等效网络图 (b) 零序电压和零序电流相量图 图4.15 中性点经电阻接地系统零序等效网络及相量图,过故障线路首端的零序电流为: 由于有功电流只流过故障线路，与非故障线路无关，只要以零序电压作为参考矢量，将有功电流取出，就可用类似于不接地系统的方法实现接地保护。在中性点经消弧线圈接地系统中，只要消弧线圈本身含有较大的电阻或中性点采用消弧线圈并联电阻、串联电阻的接地方式，此种保护原理也适用。,
