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1、第五章第五章电网的接地保护电网的接地保护1感谢你的观看2019年8月28不对称短路分析方法：对称分量法不对称短路分析方法：对称分量法不对称的三相系统不对称的三相系统正负零序网分别对称的三相系统正负零序网分别对称的三相系统故障分析方法复习2感谢你的观看2019年8月281. 1. 零序序网的构成零序序网的构成零序电流流通回路：零序电流流通回路： UK0、线路、接地变压器中性点、线路、接地变压器中性点一、零序电压、电流和功率的分布特点零序电流正方向：零序电流正方向：母线线路母线线路零序电压正方向：零序电压正方向：线路大地线路大地3感谢你的观看2019年8月28（1 1）故故障障点点的的零零序序电电
2、压压最最高高，离离故故障障点越远，零序电压越低。点越远，零序电压越低。4感谢你的观看2019年8月28（2 2 2 2）零零零零序序序序电电电电流流流流的的的的分分分分布布布布，决决决决定定定定于于于于线线线线路路路路的的的的零零零零序序序序阻阻阻阻抗抗抗抗和和和和中中中中性性性性点点点点接接接接地地地地变变变变压压压压器器器器的的的的零零零零序序序序阻阻阻阻抗抗抗抗及及及及变变变变压压压压器器器器接接接接地地地地中中中中性性性性点点点点的的的的数目和位置。数目和位置。数目和位置。数目和位置。5感谢你的观看2019年8月28 （3 3 3 3）故故故故障障障障线线线线路路路路零零零零序序序序功
3、功功功率率率率的的的的方方方方向向向向与与与与正正正正序序序序功功功功率率率率的的的的方方方方向相反，是由线路流向母线的。由故障点往外流。向相反，是由线路流向母线的。由故障点往外流。向相反，是由线路流向母线的。由故障点往外流。向相反，是由线路流向母线的。由故障点往外流。 6感谢你的观看2019年8月28 （4 4 4 4）某一保护安装地点处的零序电压与零序）某一保护安装地点处的零序电压与零序）某一保护安装地点处的零序电压与零序）某一保护安装地点处的零序电压与零序电流之间的相位差取决于背后元件的阻抗角。电流之间的相位差取决于背后元件的阻抗角。电流之间的相位差取决于背后元件的阻抗角。电流之间的相位
4、差取决于背后元件的阻抗角。7感谢你的观看2019年8月28 （5 5 5 5）在系统运行方式变化时，正、负序阻抗的）在系统运行方式变化时，正、负序阻抗的）在系统运行方式变化时，正、负序阻抗的）在系统运行方式变化时，正、负序阻抗的变化，引起变化，引起变化，引起变化，引起Ud1Ud1Ud1Ud1、Ud2 Ud2 Ud2 Ud2 、Ud0Ud0Ud0Ud0之间电压分配的改变，之间电压分配的改变，之间电压分配的改变，之间电压分配的改变，因而间接地影响零序分量的大小。因而间接地影响零序分量的大小。因而间接地影响零序分量的大小。因而间接地影响零序分量的大小。8感谢你的观看2019年8月281零序电流滤过器
5、电流互感器采用三相星形接线，在电流互感器采用三相星形接线，在中性线上的电流就是中性线上的电流就是 3I0，在电子式和数字式保护中，也可通过将三相电流互在电子式和数字式保护中，也可通过将三相电流互感器的二次电流直接相加得到。感器的二次电流直接相加得到。因此不需要装设专门的电流互感器，而是直接接入因此不需要装设专门的电流互感器，而是直接接入相间保护用的电流互感器的中性线上；相间保护用的电流互感器的中性线上；二、零序分量的获得（教材P28）9感谢你的观看2019年8月28三个电流互感器励磁电流不相等三个电流互感器励磁电流不相等( (铁心磁化曲线不一致铁心磁化曲线不一致以及制造过程中的差异引起以及制造
6、过程中的差异引起) )而产生。而产生。相间短路由于相间短路由于TATA一次侧流过较大短路电流，一次侧流过较大短路电流，TATA传变特传变特性变差，不平衡电流增大！性变差，不平衡电流增大！ 在在正常运行和相间短路正常运行和相间短路正常运行和相间短路正常运行和相间短路时，零序电流过时，零序电流过滤器存在一个不平衡电流，即滤器存在一个不平衡电流，即 10感谢你的观看2019年8月28电流互感器套接于三相电缆的外面，互感器的一次电流互感器套接于三相电缆的外面，互感器的一次电流是电流是ABC三相电流之和。只当一次侧有零序电流三相电流之和。只当一次侧有零序电流时，互感器的二次侧才有相应的零序电流输出。时，
7、互感器的二次侧才有相应的零序电流输出。 2. 2. 零序电流互感器零序电流互感器 I0- 电缆引出的线路电缆引出的线路优点：优点：不平衡电流小，接线简单不平衡电流小，接线简单11感谢你的观看2019年8月283、零序电压互感器、零序电压互感器零序电压的取得，通常采用三个单相电压互感器零序电压的取得，通常采用三个单相电压互感器或三相五柱式电压互感器。或三相五柱式电压互感器。 发生接地故障时，从发生接地故障时，从mnmn端子上得到的零序电压为：端子上得到的零序电压为： 。mnABC。三个单相式电压互感器ABCmna b c。三相五柱式电压互感器mn。接于发电机中性点的电压互感器加法器保护装置内部合
8、成零序电压不平衡电压：不平衡电压：PT误差、误差、 三相不完全对称、三相不完全对称、三次谐波三次谐波 保护应考虑躲开它的影响。保护应考虑躲开它的影响。12感谢你的观看2019年8月285.2中性点直接接地系中性点直接接地系统线路接地故障保路接地故障保护零序零序I段段零序零序段段零序零序段段三段式零序电流保护三段式零序电流保护13感谢你的观看2019年8月28一、零序电流速断保护（零序一、零序电流速断保护（零序I段）段）零序电流速断保护工作原理与反应相间短路故障的电流零序电流速断保护工作原理与反应相间短路故障的电流零序电流速断保护工作原理与反应相间短路故障的电流零序电流速断保护工作原理与反应相间
9、短路故障的电流保护相似，零序电流保护保护相似，零序电流保护保护相似，零序电流保护保护相似，零序电流保护只反应电流中的零序分量只反应电流中的零序分量只反应电流中的零序分量只反应电流中的零序分量。 保保保保护动护动作作作作电电流流流流计计算算算算说说明明明明图图：整定时按最大整定时按最大整定时按最大整定时按最大运行方式，即运行方式，即运行方式，即运行方式，即零序等值阻抗零序等值阻抗零序等值阻抗零序等值阻抗最小。最小。最小。最小。14感谢你的观看2019年8月28 零序电流速断保护起动值的整定原则如下。零序电流速断保护起动值的整定原则如下。 1.1.躲躲开开下下一一条条线线路路出出口口处处单单相相接
10、接地地或或两两相相接接地地短短路路时时可可能能出现的最大零序电流出现的最大零序电流3I3I0max0max , ,即即 式式中中 单单相相接接地地短短路路时时的的零零序序电电流流和和两两相相接接地地短短路路时时的零序电流最大值。的零序电流最大值。 思考：如何计算零序电流？思考：如何计算零序电流？思考：如何计算零序电流？思考：如何计算零序电流？a.a.选择故障点选择故障点选择故障点选择故障点b.b.考虑故障类型考虑故障类型考虑故障类型考虑故障类型c.c.考虑运行方式考虑运行方式考虑运行方式考虑运行方式认真复习电力系统分析中短路计算部分。认真复习电力系统分析中短路计算部分。认真复习电力系统分析中短
11、路计算部分。认真复习电力系统分析中短路计算部分。为什么取为什么取为什么取为什么取3 3倍零序电流？倍零序电流？倍零序电流？倍零序电流？15感谢你的观看2019年8月282 2 2 2）应躲开三相断路器触头不同时合闸而出现的三倍零序电流条）应躲开三相断路器触头不同时合闸而出现的三倍零序电流条）应躲开三相断路器触头不同时合闸而出现的三倍零序电流条）应躲开三相断路器触头不同时合闸而出现的三倍零序电流条件整定件整定件整定件整定 IopKIIust. 0Irel13=如果保护装置的动作时间如果保护装置的动作时间大于断路器三相不同期合闸的时间大于断路器三相不同期合闸的时间，则可以不考虑这一条件。则可以不考
12、虑这一条件。两相先合，相当于一相断线。两相先合，相当于一相断线。一相先合，相当于两相断线。一相先合，相当于两相断线。16感谢你的观看2019年8月28（3 3 3 3）对采用单相自动重合闸的线路，单相短路被切除）对采用单相自动重合闸的线路，单相短路被切除）对采用单相自动重合闸的线路，单相短路被切除）对采用单相自动重合闸的线路，单相短路被切除后后后后( ( ( (只切除故障相只切除故障相只切除故障相只切除故障相) ) ) )，系统处于，系统处于，系统处于，系统处于非全相运行，如果此时非全相运行，如果此时非全相运行，如果此时非全相运行，如果此时伴随系统振荡，伴随系统振荡，伴随系统振荡，伴随系统振荡
13、，则将有很大的零序电流则将有很大的零序电流则将有很大的零序电流则将有很大的零序电流 。保护的动作值应躲开该电流的影响，即：保护的动作值应躲开该电流的影响，即：按非全相且振荡条件整定定值可能过高，灵敏度可能不按非全相且振荡条件整定定值可能过高，灵敏度可能不按非全相且振荡条件整定定值可能过高，灵敏度可能不按非全相且振荡条件整定定值可能过高，灵敏度可能不满足要求。满足要求。满足要求。满足要求。17感谢你的观看2019年8月28措施措施： 通常设置两个速断保护。通常设置两个速断保护。（1 1）灵敏）灵敏段段按条件按条件1 1）和）和 2 2）整定；定值较小，）整定；定值较小，保护范围较大。对保护范围较
14、大。对全相运行下全相运行下全相运行下全相运行下的接地故障起作用的接地故障起作用。重合闸启动时，将其自动闭锁重合闸启动时，将其自动闭锁;待再次全相运行时才投入。待再次全相运行时才投入。单相单相ZCHZCH18感谢你的观看2019年8月28 （2 2）不灵敏）不灵敏段段 按条件按条件3 3）整定。）整定。装设它的主要目的，是为了在单相重合闸过程装设它的主要目的，是为了在单相重合闸过程中，中，其他两相又发生接地故障时其他两相又发生接地故障时，用以弥补失去，用以弥补失去灵敏灵敏段的缺陷，尽快地将故障切除！段的缺陷，尽快地将故障切除！19感谢你的观看2019年8月28当线路采用单相自动重合闸时当线路采用
15、单相自动重合闸时, ,躲过非全相运行状态躲过非全相运行状态下下, ,系统又发生振荡时所出现的最大零序电流。系统又发生振荡时所出现的最大零序电流。不灵敏不灵敏段：段：针对针对非全相运行状态下非全相运行状态下非全相运行状态下非全相运行状态下的接地短路的接地短路起保护作用起保护作用, ,对全相运行也起到一定的保护作用。对全相运行也起到一定的保护作用。不灵敏不灵敏 I 段段:定值较高定值较高灵敏灵敏段：段：针对针对全相运行状态下全相运行状态下全相运行状态下全相运行状态下的接地短路起保的接地短路起保护作用，非全相运行时退出。护作用，非全相运行时退出。灵敏灵敏 I 段段:定值较小定值较小20感谢你的观看2
16、019年8月28(2)(2)限时零序电流速断保护限时零序电流速断保护 a.a.与相邻线路零序电流与相邻线路零序电流段配合段配合2010IopIIrelIIopIKI=灵灵敏敏性性校校验验: :5.130min0=IIopsenIIK限时零序电流速断保护其基本原理与相间短路保护相似。限时零序电流速断保护其基本原理与相间短路保护相似。21感谢你的观看2019年8月28当相邻两个保护之间的变电站母线上接有中性点当相邻两个保护之间的变电站母线上接有中性点接地的变压器时，需要考虑分支电路对零序电流分接地的变压器时，需要考虑分支电路对零序电流分布的影响。布的影响。为什么？为什么？b. b. 两个保护间的变
17、电所母线上有中性点接地的变压器时两个保护间的变电所母线上有中性点接地的变压器时22感谢你的观看2019年8月2823感谢你的观看2019年8月28零序零序段的动作电流：段的动作电流：动作时限动作时限动作时限动作时限（与相邻线路零序（与相邻线路零序段配合）：段配合）：0.5 sminb10/0IopIIrelKIK20IIopI=灵敏性校验灵敏性校验灵敏性校验灵敏性校验：（本线末、接地、最小短路电流）（本线末、接地、最小短路电流）5 . 131 .min. 0=IIopBkIIsenIIK24感谢你的观看2019年8月28 若灵敏系数若灵敏系数若灵敏系数若灵敏系数不满足不满足不满足不满足: :
18、: :3 3）改用接地距离保护。）改用接地距离保护。2 2）采用两个灵敏性不同的零序）采用两个灵敏性不同的零序段保护段保护, ,保留原有保留原有0.5s0.5s 段，保证在正常、最大方式下快速切除故障；段，保证在正常、最大方式下快速切除故障；1 1）与相邻线路零序）与相邻线路零序段配合；段配合；再增加一个与相邻线路零序再增加一个与相邻线路零序段相配合的段相配合的段保护，段保护，保证在各种方式下切除故障。保证在各种方式下切除故障。25感谢你的观看2019年8月281 1）躲过下级线路相间短路时最大不平衡电流）躲过下级线路相间短路时最大不平衡电流 (3)3)零序过电流保护零序过电流保护动作电流整定
19、条件：动作电流整定条件：作用：相当于相间短路的过电流保护，一般作为后备保护，在中性作用：相当于相间短路的过电流保护，一般作为后备保护，在中性作用：相当于相间短路的过电流保护，一般作为后备保护，在中性作用：相当于相间短路的过电流保护，一般作为后备保护，在中性点直接接地电网中的终端线路上，可作为主保护使用。点直接接地电网中的终端线路上，可作为主保护使用。点直接接地电网中的终端线路上，可作为主保护使用。点直接接地电网中的终端线路上，可作为主保护使用。26感谢你的观看2019年8月28（2 2 2 2）与下级零序过电流保护的灵敏度相配合，以保证动作）与下级零序过电流保护的灵敏度相配合，以保证动作）与下
20、级零序过电流保护的灵敏度相配合，以保证动作）与下级零序过电流保护的灵敏度相配合，以保证动作的选择性。的选择性。的选择性。的选择性。即本级零序过电流的保护范围不能超过相邻线路零序过电即本级零序过电流的保护范围不能超过相邻线路零序过电流保护的范围。流保护的范围。K0b.min零序电流分支系数零序电流分支系数在相邻线路的零序III段保护范围末端接地短路时，故障线路中零序电流与流过本保护中零序电流之比。op2relIKI. 0IIIop1=III/K0b.minIII27感谢你的观看2019年8月283. 3. 灵敏度校验灵敏度校验 作为作为本条线路近后备保护本条线路近后备保护本条线路近后备保护本条线
21、路近后备保护时，按本线路末端发生接地故时，按本线路末端发生接地故障时的最小零序电流来校验，要求障时的最小零序电流来校验，要求 作为作为相邻线路的远后备保护相邻线路的远后备保护相邻线路的远后备保护相邻线路的远后备保护时，按相邻线路保护范时，按相邻线路保护范围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流3I3I0min0min来校验，要求来校验，要求IIIopbkIIIsenIKIK1 . 0min.C. 01 .3)(=远IIIopBkIIIsenIIK1 .min. 01 .3)(=近28感谢你的观看2019年8月28动作时限：动作时限：动作时限：
22、动作时限：为保证动作的选择性，按照阶梯型配为保证动作的选择性，按照阶梯型配合的原则来确定。合的原则来确定。 13的三段无需配合，无零序电流产生；的三段无需配合，无零序电流产生；46的三段有配合，变压器的三段有配合，变压器T1的零序过流可实现速动；的零序过流可实现速动；同一线路上的零序三段比相间三段动作速度快。同一线路上的零序三段比相间三段动作速度快。同一线路上的零序三段比相间三段动作速度快。同一线路上的零序三段比相间三段动作速度快。优点：优点：优点：优点： 只只有有在在两两个个变变压压器器间间发发生生接接地地故故障障时时，才才能能引引起起零零序序电流，所以只有保护电流，所以只有保护4 4、5
23、5、6 6才能采用零序保护，要求：才能采用零序保护，要求：29感谢你的观看2019年8月28一、中性点不接地电网中单一、中性点不接地电网中单相接地故障的特点相接地故障的特点1、单条线路 正常运行情况下，三相对地有相同的电容 ，在相电压的作用下，每相都有一超前于相电压 的电容电流流入地中，而三相电流之和等于零。 小电流接地系统中发生单相接地时，由于故障点电流很小，三相之间小电流接地系统中发生单相接地时，由于故障点电流很小，三相之间线电压保持对称，对负荷供电没有影响，线电压保持对称，对负荷供电没有影响，允许继续运行允许继续运行1-21-2小时小时，而不必立，而不必立即跳闸。但为了防止故障即跳闸。但
24、为了防止故障进一步扩大，应及时发出信号，以便采取进一步扩大，应及时发出信号，以便采取措施予以消除。措施予以消除。 第三节第三节 中性点非直接接地电网中单相接地故障的零中性点非直接接地电网中单相接地故障的零序电压、电流及方向保护序电压、电流及方向保护 30感谢你的观看2019年8月28假设相发生假设相发生单相接地单相接地，各相对地的电压为，各相对地的电压为结论：结论： 故障相电压为零，故障相电压为零，故障相电压为零，故障相电压为零，非故障相对地电压升非故障相对地电压升非故障相对地电压升非故障相对地电压升高为原来高为原来高为原来高为原来 倍。倍。倍。倍。 31感谢你的观看2019年8月28故障点故
25、障点D D的零序电压为：的零序电压为：各相对地电容电流为各相对地电容电流为 ：结论：故障点的零序电压大小结论：故障点的零序电压大小Ud0Ud0与相电压与相电压UU相等相等。 32感谢你的观看2019年8月28从接地点流回的电流从接地点流回的电流I ID D为为 ：结论：结论： 从接地点流回的电从接地点流回的电流流IDID为正常运行时，三为正常运行时，三相对地电容电流的算术相对地电容电流的算术和。和。 33感谢你的观看2019年8月282.2.多条线路网络多条线路网络当线路当线路II AII A相接地时，在此接地电流相接地时，在此接地电流IDID为为 34感谢你的观看2019年8月28零序电流零
26、序电流为线路为线路本身的本身的电容电流，电容性无功功率电容电流，电容性无功功率方向由母线流向线路。方向由母线流向线路。在在非故障线路非故障线路上，上，A A相电流为零，相电流为零，B B和和C C相中流有本身的电容相中流有本身的电容电流。因此线路始端电流。因此线路始端所反映的零序电流为所反映的零序电流为有效值为有效值为（1 1）非故障元件）非故障元件35感谢你的观看2019年8月28 在发电机上在发电机上，首先有它本身的，首先有它本身的B B相和相和C C相对地电容电流相对地电容电流 和和 ，但由于它是产生其它电容电流的电源。，但由于它是产生其它电容电流的电源。 因此，从因此，从A A相中要流
27、回从故障点流上来的全部电容电流，而相中要流回从故障点流上来的全部电容电流，而在在B B相和相和C C相中又要分别流出各线路上同名相的对地电容电流，相中又要分别流出各线路上同名相的对地电容电流，此时从发电机出现端所反映的零序电流仍为三相电流之和。此时从发电机出现端所反映的零序电流仍为三相电流之和。36感谢你的观看2019年8月28 由图可见，各线路电容电流从由图可见，各线路电容电流从A A相流人后又分别从相流人后又分别从B B相和相和C C相相流出，互相抵消，只剩下发电机本身的电容电流，故流出，互相抵消，只剩下发电机本身的电容电流，故 即零序电流为发电机本身的电容电流，其电容性无功功率的即零序电
28、流为发电机本身的电容电流，其电容性无功功率的方向是由母线流向发电机，此特点与非故障线路一样。方向是由母线流向发电机，此特点与非故障线路一样。37感谢你的观看2019年8月28在发生故障的线路在发生故障的线路，B相和相和C相上与非故障线路一样，没有它本相上与非故障线路一样，没有它本身的电容电流身的电容电流和和，不同之处是在接地点要流回全系统，不同之处是在接地点要流回全系统B和和C相对地电容电流之总和，为相对地电容电流之总和，为（2 2）故障线路）故障线路：38感谢你的观看2019年8月28 有效值有效值 式中式中 为全系统每相对地电容的总和。此电流为全系统每相对地电容的总和。此电流要从要从A A
29、相流回去，因此，从相流回去，因此，从A A相流出的电流可表示为相流出的电流可表示为 ，这样在线路，这样在线路始端所流过的零序电流则为始端所流过的零序电流则为 39感谢你的观看2019年8月28其有效值为其有效值为 可见由故障线路流向母线的零序电流，数值等可见由故障线路流向母线的零序电流，数值等于全系统非故障元件对地电容电流之总和，其电容于全系统非故障元件对地电容电流之总和，其电容性无功功率的方向为由线路流向母线，与非故障上性无功功率的方向为由线路流向母线，与非故障上相反。相反。40感谢你的观看2019年8月28结论：结论： 发生单相接地时，全系统都将出现发生单相接地时，全系统都将出现零序电压零
30、序电压。 在非故障的元件上在非故障的元件上有零序电流有零序电流，其数值等于本身，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功功率的实际方向为由母的对地电容电流，电容性无功功率的实际方向为由母线流向线路。线流向线路。 障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之和，数值较大，电容性无功功率实际容电流之和，数值较大，电容性无功功率实际方向方向：线路流向母线。线路流向母线。 41感谢你的观看2019年8月281、绝缘监视、绝缘监视在在发发电电厂厂和和变变电电所所的的母母线线上上，一一般般装装设设网网络络单单相相接接地地的的监监视视装装置置，它它利利用用接接
31、地地后后出出现现的的零零序序电电压压，带带延延时时动作于信号。动作于信号。二、中性点不接地电网中单相接地保护二、中性点不接地电网中单相接地保护42感谢你的观看2019年8月28正常运行时：没有零序电压，三只电压表读数相等，正常运行时：没有零序电压，三只电压表读数相等，KVKV不动。不动。 当当系系统统任任一一出出线线发发生生接接地地故故障障时时：接接地地相相对对地地电电压压为为零零，而而其其他他两两相相对对地地电电压压升升高高。同同时时在在开开口口三三角角处处出出现现零零序序电电压压，过电压继电器过电压继电器KVKV动作，给出接地信号。动作，给出接地信号。43感谢你的观看2019年8月282、
32、零序电流保护、零序电流保护零序电流保护是零序电流保护是利用故障线路零序电流较非故障利用故障线路零序电流较非故障利用故障线路零序电流较非故障利用故障线路零序电流较非故障线路为大的特点线路为大的特点线路为大的特点线路为大的特点来实现有选择性的发出信号或动作来实现有选择性的发出信号或动作于跳闸的保护装置。于跳闸的保护装置。 零序电流保护的原理接线图如右图所示。零序电流保护的原理接线图如右图所示。 零零序序电电流流保保护护装装置置的的起起动动电电流流必必须须大大于于本线路的零序电容电流，即本线路的零序电容电流，即44感谢你的观看2019年8月28零序电流保护装置的灵敏度：零序电流保护装置的灵敏度： 按被保护线路上发生接地故障时流经保护的最小按被保护线路上发生接地故障时流经保护的最小零序电流来校验，灵敏系数为：零序电流来校验，灵敏系数为： 由上式可见，当全网络的电容电流越大，或被保护线由上式可见，当全网络的电容电流越大，或被保护线路的电容电流越小时，零序电流保护的灵敏系数就越容易路的电容电流越小时，零序电流保护的灵敏系数就越容易满足要求。满足要求。 45感谢你的观看2019年8月2846感谢你的观看2019年8月28
