继电课件[Yao3].ppt
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1、1/48第三章第三章 大电流接地系统的线路零序大电流接地系统的线路零序电流保护电流保护 贺家李贺家李2/48零序电流保护作为线路接地故障的保护,不反零序电流保护作为线路接地故障的保护,不反映三相和两相短路故障。为了整定和计算,首先应映三相和两相短路故障。为了整定和计算,首先应掌握接地短路的特点和计算的运行方式的选择。掌握接地短路的特点和计算的运行方式的选择。第一节第一节 接地短路的特点与短路计算运接地短路的特点与短路计算运行方式的选择行方式的选择3/48接地短路相当于在短路点增加了一个接地短路相当于在短路点增加了一个额外阻抗额外阻抗后的三相短路。后的三相短路。各序各序电流的电流的分布分布,只,
2、只决定于该序决定于该序各各支路的支路的电抗电抗与其他序网无关。例如零序电流分布,与其他序网无关。例如零序电流分布,只按各支路的零序电抗成反比分配;只按各支路的零序电抗成反比分配;但各序电流但各序电流的的绝对值绝对值受其他受其他序网的影响。零序电流的分布只决定序网的影响。零序电流的分布只决定于零序纲情况,而正负序纲的电抗却要影响零序电于零序纲情况,而正负序纲的电抗却要影响零序电流的大小。因此决定零序电流分配系数的时候,只流的大小。因此决定零序电流分配系数的时候,只研究零序纲的情况,而当决定零序电流绝对值大小研究零序纲的情况,而当决定零序电流绝对值大小的时候,必须同时考虑正,负,零序网络的变化。的
3、时候,必须同时考虑正,负,零序网络的变化。1-1 接地短路的特点接地短路的特点4/48零序电流的大小与零序电流的大小与Z1和和Z2大小有关,在最大方式大小有关,在最大方式时零序电流大。时零序电流大。5/486/48零序互感的影响零序互感的影响当双回运行末端接地短路时当双回运行末端接地短路时I0(1)、I0(2)同向同向,互,互感的影响是起感的影响是起助磁助磁作用,使零序作用,使零序电抗增加电抗增加,零序,零序电流电流减小减小。一侧开关出口短路相继跳闸时,。一侧开关出口短路相继跳闸时,I0(1)、I0(2)反反向,互感的影响是去磁作用,使零序电抗减小,零序向,互感的影响是去磁作用,使零序电抗减小
4、,零序电流增大。电流增大。7/48零序互感的影响零序互感的影响当其中一回线停电并两端接地,末端接地短路当其中一回线停电并两端接地,末端接地短路时,时,I0(1)、I0(2)方向相反。因为互感的影响是去磁作方向相反。因为互感的影响是去磁作用,使零序电抗减小,零序电流增大。用,使零序电抗减小,零序电流增大。8/48上述分析同样适用于只有一侧有电气联系的平上述分析同样适用于只有一侧有电气联系的平行线,也适用于两侧均无电气联系的平行线。行线,也适用于两侧均无电气联系的平行线。对于多回路的互感,上述分析原理仍然适用,但计对于多回路的互感,上述分析原理仍然适用,但计算方法较复杂,只能用计算机进行计算。算方
5、法较复杂,只能用计算机进行计算。9/48(1)变压器中性点接地点的数目和分布要满足过电)变压器中性点接地点的数目和分布要满足过电压和零序综合电抗基本不变以及保护灵敏度满压和零序综合电抗基本不变以及保护灵敏度满足要求。具体选择如下:足要求。具体选择如下:发电厂必须有一台变压器接地,也可按变发电厂必须有一台变压器接地,也可按变压器的零序阻抗接近者组合分组,倒换接地,压器的零序阻抗接近者组合分组,倒换接地,每一条母线最好有一台变压器接地。每一条母线最好有一台变压器接地。单侧电源受电端的变压器中性点一般不接单侧电源受电端的变压器中性点一般不接地。地。1-2 计算的运行方式选择计算的运行方式选择10/4
6、8对于多侧电源:对于多侧电源:a)二条线一台变压器者可接地。允许停变压器。停二条线一台变压器者可接地。允许停变压器。停后同一电压等级的网络还应有接地点。后同一电压等级的网络还应有接地点。b)二条线二台变压器者,可一台接地,一台倒换。二条线二台变压器者,可一台接地,一台倒换。c)三条线以上,一台变压器者,变压器接地,允许三条线以上,一台变压器者,变压器接地,允许停变压器。停变压器。d)三条线以上,二台变压器以上者,一台接地,其三条线以上,二台变压器以上者,一台接地,其余倒换,或取组合方案。余倒换,或取组合方案。降压变压器低压侧有小电源时,如小电源不足以降压变压器低压侧有小电源时,如小电源不足以使
7、受电侧零序电流保护动作,变压器可不接地,使受电侧零序电流保护动作,变压器可不接地,而采用低周低压保护将小电源解列的措施而采用低周低压保护将小电源解列的措施 11/48(2)线路末端短路通过保护最大零序电流方式的选取:线路末端短路通过保护最大零序电流方式的选取:总的原则是选背后总的原则是选背后Z0 可能最小可能最小,对侧对侧Z0可能最大可能最大的方式。的方式。a)单电源辐射网络,取最大运行方式;单电源辐射网络,取最大运行方式;b)多电源及环形网络,断开下一级相邻线路,开环,多电源及环形网络,断开下一级相邻线路,开环,减少保护正方向对侧的接地点;减少保护正方向对侧的接地点;c)双回线中的一回停用,
8、如有互感时还应接地。双回线中的一回停用,如有互感时还应接地。d)平行有互感的线路,取平行线停用并接地方式。平行有互感的线路,取平行线停用并接地方式。12/48e)由比较由比较 Z1、Z0决定用单相接地或两相接地故障决定用单相接地或两相接地故障类型。类型。f)一端母线有联系的平行线,当有互感时(双回有一端母线有联系的平行线,当有互感时(双回有互感线路在相继动作时,短路点在互感线路在相继动作时,短路点在D点零序电流可点零序电流可能最大。如图能最大。如图4-4b),),通过保护的最小零序电流通过保护的最小零序电流的方式选取与上述相反。的方式选取与上述相反。13/4814/48欲求某支路最大分支系数时
9、,可把除本线以外欲求某支路最大分支系数时,可把除本线以外的其他分支中较大的电源支路进行检修和故障(即的其他分支中较大的电源支路进行检修和故障(即同时停用两条线)进行试探。辐射网络分支系数与同时停用两条线)进行试探。辐射网络分支系数与短路点的位置无关。短路点的位置无关。(3)最大分支系数的选取:)最大分支系数的选取:单回线对双回线,应取下级双回运行方式,短单回线对双回线,应取下级双回运行方式,短路点愈远路点愈远Kf2愈大,最大为愈大,最大为2。双回线对单回线,应取双回线为单回运行方式,双回线对单回线,应取双回线为单回运行方式,通过保护的零序电流大通过保护的零序电流大,短路点选在单回线保短路点选在
10、单回线保护范围末端。如双回线间有互感时,还应将所护范围末端。如双回线间有互感时,还应将所停线路两端接地。如图停线路两端接地。如图4-1C。15/48辐射线对环网内的线,应取合环方式。此种方式辐射线对环网内的线,应取合环方式。此种方式分支系数大。短路点应选在下级保护段保护范围分支系数大。短路点应选在下级保护段保护范围末端。也可近似选在环内被配合线末端。末端。也可近似选在环内被配合线末端。单回线旁邻平行线有互感时,也应按图单回线旁邻平行线有互感时,也应按图4-1的方式的方式考虑。考虑。一端母线有联系或两端母线有联系的平行线,当一端母线有联系或两端母线有联系的平行线,当有互感时,求取一回对另一回的最
11、大分支系数,有互感时,求取一回对另一回的最大分支系数,短路点应选在单回线末端。如图短路点应选在单回线末端。如图4-4(a),(b)。)。16/48 上述情况中,因分支系数是随短路点位置而变的,上述情况中,因分支系数是随短路点位置而变的,若求任一点的分支系数时,需用图解法,如图若求任一点的分支系数时,需用图解法,如图4-4(c),),可见在可见在P点的点的 远大于在远大于在N母线处的母线处的17/4818/48第二节零序电流保护的定值计算第二节零序电流保护的定值计算在假定如下条件基础上的整定方法:在假定如下条件基础上的整定方法:1、按保护正方向计算,然后考虑是否带方向性。、按保护正方向计算,然后
12、考虑是否带方向性。2、线路采用三相重合闸的方式。、线路采用三相重合闸的方式。3、时限选择按与下级配合段有级差。、时限选择按与下级配合段有级差。4、灵敏度按本线路末端接地短路流过保护的最小零、灵敏度按本线路末端接地短路流过保护的最小零序电流校验,要求主保护段序电流校验,要求主保护段km1.251.5。作相邻作相邻线路后备要求:线路后备要求:km1.2。19/482-1零序一段零序一段此段为速动段按满足下列条件整定:此段为速动段按满足下列条件整定:(1)按躲开线路末端接地短路最大零序电流整定按躲开线路末端接地短路最大零序电流整定式中:式中:KK 取取1.21.3 3I0.ZD 线路末端接地短路流过
13、保护的线路末端接地短路流过保护的 最大零序电流最大零序电流20/48(2)按躲开开关三相不同时合闸的零序电流整定,当按躲开开关三相不同时合闸的零序电流整定,当使用快速开关时,此电流出现时间很短,一般不考使用快速开关时,此电流出现时间很短,一般不考虑。虑。式中:式中:KK 取取1.3 3I0 开关三相不同时合闸的零序电流。开关三相不同时合闸的零序电流。21/482-2零序二段零序二段 作为主保护,在本线路末端短路的灵敏度要求作为主保护,在本线路末端短路的灵敏度要求km1.251.5。装有四段式保护中第三段的整定与装有四段式保护中第三段的整定与此相似。此相似。(1)按与相邻一段或二段配合整定。按与
14、相邻一段或二段配合整定。式中式中:KK 取取1.11.5 KFZ 计算可能方式下的最大值计算可能方式下的最大值 IDZ(2)下级保护一段(或二段)的整定值。下级保护一段(或二段)的整定值。当按下级一段整定灵敏度较低时,当按下级一段整定灵敏度较低时,可改与下级二段整定。可改与下级二段整定。22/48(2)按不伸出线路末端变压器差动范围整定。按不伸出线路末端变压器差动范围整定。当变压器高中压侧均为接地系统时,按下式整定。当变压器高中压侧均为接地系统时,按下式整定。(4-4)式中:式中:3I0 线路对端母线上变压器另一侧接地线路对端母线上变压器另一侧接地 短路时流过本保护的最大零序电流。短路时流过本
15、保护的最大零序电流。KK 取取1.31.5。当变压器为带负荷调压。当变压器为带负荷调压 时。应取较大的系数。时。应取较大的系数。23/48(3)当本段整定时限等于或低于本线相间保护某段当本段整定时限等于或低于本线相间保护某段的时限时,则应按躲开相应相间保护段末端的相的时限时,则应按躲开相应相间保护段末端的相间短路的不平衡电流整定。当在下级相邻线路某间短路的不平衡电流整定。当在下级相邻线路某段保护范围末端相间短路时,应是相邻的相间保段保护范围末端相间短路时,应是相邻的相间保护动作,但因不平衡电流,使本线路某段零序保护动作,但因不平衡电流,使本线路某段零序保护动作(当动作时限比相间保护段小时)造成
16、越护动作(当动作时限比相间保护段小时)造成越级。这个电流一般不会太大;级。这个电流一般不会太大;(4)当使用此段作为重合闸后加速或手动合闸加速当使用此段作为重合闸后加速或手动合闸加速时,如末端变压器为接地运行,应躲开合闸时变时,如末端变压器为接地运行,应躲开合闸时变压器励磁涌流中的零序电流。压器励磁涌流中的零序电流。24/482-3零序三段零序三段 作为后备保护作为后备保护,在下级线路末端要求在下级线路末端要求km1.2 此段的整定方法也适用于四段式保护中第四段的整此段的整定方法也适用于四段式保护中第四段的整定。定。(1)按与相邻二段或三段保护配合整定。整定同(按与相邻二段或三段保护配合整定。
17、整定同(4-3)式。当零序二段有较高灵敏度时,为了提高后)式。当零序二段有较高灵敏度时,为了提高后备性,可按与相邻三段或四段配合整定,可保护备性,可按与相邻三段或四段配合整定,可保护的更远些,后备作用更强。的更远些,后备作用更强。25/48(2)当下级相邻变压器高、中侧均为接地系统时,按当下级相邻变压器高、中侧均为接地系统时,按与该变压器另一侧零序保护一段或二段配合整定。与该变压器另一侧零序保护一段或二段配合整定。式中式中:IDZB 下级下级相邻变压器另一侧零序保护相邻变压器另一侧零序保护 的整定值。的整定值。KFZ 线路对变压器另一侧零序保护的线路对变压器另一侧零序保护的 最大分支系数。最大
18、分支系数。Kk 取取1.11.5。26/48(3)当本段整定时限等于或低于本线相间保护某段当本段整定时限等于或低于本线相间保护某段时限时,则应躲开线路末端相应相间短路的不平时限时,则应躲开线路末端相应相间短路的不平衡电流。衡电流。(4)当下一级变压器为不接地运行时,按躲变压器当下一级变压器为不接地运行时,按躲变压器外部相间短路的最大不平衡电流整定。外部相间短路的最大不平衡电流整定。(5)如使用此段作重合闸后加速或手动合闸加速时,如使用此段作重合闸后加速或手动合闸加速时,应躲开变压器励磁涌流。应躲开变压器励磁涌流。27/4824零序保护的整定配合问题零序保护的整定配合问题(1)单回线与双回线配合
19、或辐射线与环网内线路配单回线与双回线配合或辐射线与环网内线路配合以及平行线有互感的保护间的配合。当双回线合以及平行线有互感的保护间的配合。当双回线无横差保护时保护整定配合点不在下级线路末端,无横差保护时保护整定配合点不在下级线路末端,因平行非故障线的汲出电流减少,其分支系数将因平行非故障线的汲出电流减少,其分支系数将比线路末端短路为小,可用曲线法按下级比线路末端短路为小,可用曲线法按下级I 段末端段末端短路配合,以避免用最大分支系数整定,这对灵短路配合,以避免用最大分支系数整定,这对灵敏度有利,但较复杂。可先按双回线末端整定,敏度有利,但较复杂。可先按双回线末端整定,如果使本级和上级保护定值增
20、大,按单回运行时如果使本级和上级保护定值增大,按单回运行时校验灵敏度不够时,再用曲线法按下级线校验灵敏度不够时,再用曲线法按下级线I段实际段实际末端短路整定。末端短路整定。(2)当双回线有横差保护时应与横差保护配合整定,当双回线有横差保护时应与横差保护配合整定,即与下级相邻双回线末端短路配合整定。这样当即与下级相邻双回线末端短路配合整定。这样当横差保护停用时,应改为单回线运行方式。横差保护停用时,应改为单回线运行方式。28/48(3)有些情况下,三段式保护效果不够好,例如零有些情况下,三段式保护效果不够好,例如零序二段无灵敏度,需零序三段,可改为四段式保序二段无灵敏度,需零序三段,可改为四段式
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