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1、电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理powersystemrelayingpowersystemrelaying电子与电气工程系电子与电气工程系 田洪田洪中性点非直接接地系统中性点非直接接地系统v中压配电网通常采用中性点非直接接地方式中压配电网通常采用中性点非直接接地方式中性点不接地中性点不接地中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地中性点经高阻接地中性点经高阻接地中性点经小电阻接地中性点经小电阻接地小电流接地小电流接地/非有效接地非有效接地大电流接地大电流接地/有效接地有效接地YnYYn110/10（35）10/0.410（35）kV侧通常采用不接地侧通常采用不接地Yn或或Y或或，10（
2、35）kV中性点是中性点是否接地通常指的是此变压器的低压侧中性点否接地通常指的是此变压器的低压侧中性点中性点接地方式的考察因素中性点接地方式的考察因素v可靠性可靠性大电流接地方式零序电流保护跳闸大电流接地方式零序电流保护跳闸10kV10kV线路矮，容易单相接地线路矮，容易单相接地小电流接地方式允许再运行小电流接地方式允许再运行2 2小时小时10/0.410/0.4通常采用通常采用/Yn接线，对低压配网无影响接线，对低压配网无影响10kV直配用户大电机采用直配用户大电机采用接线，单相接地时线电接线，单相接地时线电压不变，无影响压不变，无影响YnYYn110/10（35）10/0.4中性点接地方式
3、的考察因素中性点接地方式的考察因素v绝缘问题绝缘问题单相接地时大电流接地方式相单相接地时大电流接地方式相- -地电压基本不变，地电压基本不变，小电流接地方式相小电流接地方式相- -低电压升为相低电压升为相- -相电压相电压110kV110kV及以上系统绝缘制造成本高难度大及以上系统绝缘制造成本高难度大35kV35kV以下系统绝缘制造成本不高以下系统绝缘制造成本不高单相接地短路分析单相接地短路分析v中性点不接地中性点不接地单一架空线路接地单一架空线路接地接地电流为电容电流，架空线路电容较小接地电流为电容电流，架空线路电容较小接地电流接地电流10A10A10A接地点电弧反复重燃接地点电弧反复重燃弧
4、光过电压损坏绝缘扩大故障弧光过电压损坏绝缘扩大故障非故障相电压瞬间上升为线电压非故障相电压瞬间上升为线电压产生高频电流与工频一起流向接地点产生高频电流与工频一起流向接地点故障点电流电压相差故障点电流电压相差90，电弧熄灭时电，电弧熄灭时电容上电压最大，累积大量电荷容上电压最大，累积大量电荷过电压幅值过电压幅值=稳态值稳态值+（稳态值（稳态值-初始值）初始值）单相接地短路分析单相接地短路分析v中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地用于单相接地电流用于单相接地电流10A10A时，时，35kV35kV用电感电流抵消电容电流，使电弧不重燃用电感电流抵消电容电流，使电弧不重燃难以配置难以配置单相接地短
5、路分析单相接地短路分析v中性点经小电阻接地中性点经小电阻接地510510电弧熄灭时电容电荷通过小电阻释放，弧光过电压电弧熄灭时电容电荷通过小电阻释放，弧光过电压降为降为1.9p.u.1.9p.u.限制接地点电流为限制接地点电流为5001000A5001000A流过保护安装处零序电流较大，保护动作流过保护安装处零序电流较大，保护动作一定程度上降低可靠性一定程度上降低可靠性单相接地短路分析单相接地短路分析v中性点经大电阻接地中性点经大电阻接地100400100400限制接地点电流为限制接地点电流为10A10A以下，电弧熄灭不重燃以下，电弧熄灭不重燃过电压限制在过电压限制在2.5p.u.2.5p.u
6、.以内以内流过保护安装处零序电流较大，保护动作流过保护安装处零序电流较大，保护动作一定程度上降低可靠性一定程度上降低可靠性变压器中性点接地的优缺点变压器中性点接地的优缺点 v1.1变压器中性点接地系统的优缺点：变压器中性点接地系统的优缺点：v（1）优点：对电源中性点接地系统，若发生某单）优点：对电源中性点接地系统，若发生某单相接地，另两相电压不升高，这样可使整个系统相接地，另两相电压不升高，这样可使整个系统绝缘水平降低；另外，单相接地会产生较大的短绝缘水平降低；另外，单相接地会产生较大的短路电流路电流Is，从而使保护装置（继电器、熔断器等），从而使保护装置（继电器、熔断器等）迅速准确地动作，提
7、高了保护的可靠性。迅速准确地动作，提高了保护的可靠性。v（2）缺点：对电源中性点接地系统，由于单相短）缺点：对电源中性点接地系统，由于单相短路电流路电流Is很大，开关及电气设备等要选择较大容很大，开关及电气设备等要选择较大容量，并且还能造成系统不稳定和干扰通讯线路等；量，并且还能造成系统不稳定和干扰通讯线路等；变压器中性点不接地系统的优缺点变压器中性点不接地系统的优缺点 v（1）优点：对变压器中性点不接地系统，由于限）优点：对变压器中性点不接地系统，由于限制了单相接地电流，对通讯的干扰较小；另外单制了单相接地电流，对通讯的干扰较小；另外单相接地可以运行一段时间，提高了供电的可靠性。相接地可以运
8、行一段时间，提高了供电的可靠性。v（2）缺点：对变压器中性点不接地系统，当一相）缺点：对变压器中性点不接地系统，当一相接地时，另两相对地电压升高接地时，另两相对地电压升高倍，易使绝缘薄弱倍，易使绝缘薄弱地方击穿，从而造成两相接地短路。地方击穿，从而造成两相接地短路。中性点低值电阻器接地系统的优缺点中性点低值电阻器接地系统的优缺点 v主要由电缆线路构成的主要由电缆线路构成的635kV送、配电网络，送、配电网络，单相接地故障电容电流较大时，单相接地故障电容电流较大时，可采用低电阻接可采用低电阻接地方式，地方式，电阻值一般在电阻值一般在1020，单相接地故单相接地故障电流为障电流为1001000A。
9、低电阻接地的优点是快。低电阻接地的优点是快速切除故障，过电压水平低，速切除故障，过电压水平低，可采用绝缘水平较可采用绝缘水平较低的电缆和设备。但应考虑供电可靠性要求，低的电缆和设备。但应考虑供电可靠性要求，故故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响，障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响，对对通信的影响和继电保护技术要求。通信的影响和继电保护技术要求。该接地方式适用于以电缆线路为主，该接地方式适用于以电缆线路为主，不容易不容易发生瞬时性单相接地故障且系统电容电流比较大发生瞬时性单相接地故障且系统电容电流比较大的城市配电网、发电厂厂用电系统及工矿企业配的城市配电网、发电厂厂用电系统及工矿企业配电
10、系统。电系统。中性点高值电阻器接地系统的优缺点中性点高值电阻器接地系统的优缺点v中性点高值电阻器接地系统是限制接地故障电流中性点高值电阻器接地系统是限制接地故障电流水平为水平为10A以下，高电阻接地系统设计应符合每以下，高电阻接地系统设计应符合每相零序电阻相零序电阻R0Xc0（每相对地容抗）准则，以限（每相对地容抗）准则，以限制由于间歇性电弧接地故障时产生的瞬态过电压。制由于间歇性电弧接地故障时产生的瞬态过电压。v优点：优点：va可防止和阻尼谐振过电压和间歇性电弧接地过可防止和阻尼谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，在电压，在2.5PU及以下。及以下。vb接地电流水平为接地电流水平为10A以下，
11、减小了地位升高。以下，减小了地位升高。vc接地故障可以不立即清除，因此能带单相接地接地故障可以不立即清除，因此能带单相接地故障相运行。故障相运行。v缺点：使用范围受到限制，适用于某些小型缺点：使用范围受到限制，适用于某些小型610KV配电网和发电厂厂用电系统。配电网和发电厂厂用电系统。高阻接地故障高阻接地故障v中性点直接接地系统中发生高阻接地故障中性点直接接地系统中发生高阻接地故障过渡电阻过渡电阻100300100300欧欧继电保护应准确动作于跳闸继电保护应准确动作于跳闸v中性点经高阻接地系统中发生接地故障中性点经高阻接地系统中发生接地故障中性点接地电阻中性点接地电阻400400欧欧继电保护应
12、准确动作于发信号继电保护应准确动作于发信号v零序零序III段段反时限特性反时限特性中性点不接地电网中单相接地故障的特点中性点不接地电网中单相接地故障的特点单一故障线路的电流电压关系单一故障线路的电流电压关系中性点非直接接地系统中性点非直接接地系统中性点不接地电网中单相接地故障的特点中性点不接地电网中单相接地故障的特点复杂线路的电流电压关系复杂线路的电流电压关系中性点非直接接地系统中性点非直接接地系统中性点不接地电网中单相接地故障的特点中性点不接地电网中单相接地故障的特点结论结论1) 1)发生单相故障则全网都将产发生单相故障则全网都将产生零序电压生零序电压2) 2)非故障线路的零序电流等于非故障
13、线路的零序电流等于该线路本身的对地电容电流，该线路本身的对地电容电流，方向为母线到线路方向为母线到线路3) 3)故障线路的零序电流等于全故障线路的零序电流等于全网非故障线路对地电容电流网非故障线路对地电容电流之和，方向为线路到母线之和，方向为线路到母线中性点非直接接地系统中性点非直接接地系统中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故障的中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故障的特点特点接入消弧线圈的原因接入消弧线圈的原因发生间歇性单相接地时，过大的容性短路电流发生间歇性单相接地时，过大的容性短路电流可能造成电弧反复重燃，产生弧光接地过电压可能造成电弧反复重燃，产生弧光接地过电压中性点非直接接地系统中性
14、点非直接接地系统中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故障的中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故障的特点特点消弧线圈电抗值的选择消弧线圈电抗值的选择中性点非直接接地系统中性点非直接接地系统中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故障的中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故障的特点特点消弧线圈电抗值的选择消弧线圈电抗值的选择完全补偿完全补偿接地电流为接地电流为0 0欠补偿接地电流呈容性定义过补偿度：定义过补偿度：串联谐振产生巨大串联谐振产生巨大电压，中性点对地电压，中性点对地电压严重升高电压严重升高过补偿过补偿接地电流呈感性接地电流呈感性补偿后保护难以配置补偿后保护难以配置中性点非直接接地系统中性点非直接接地系统中性点不接地电网中单相接地的保护中性点不接地电网中单相接地的保护绝缘监视绝缘监视监测零序电压监测零序电压无选择性，只能逐一排查后切除无选择性，只能逐一排查后切除零序电流保护零序电流保护非故障线路电流为本身电容电流非故障线路电流为本身电容电流故障线路电流为除本身以外的全网电容电流故障线路电流为除本身以外的全网电容电流零序功率方向保护零序功率方向保护中性点非直接接地系统中性点非直接接地系统Thank You !
