4电网的接地保护资料.ppt
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1、4 电网的接地保护电网的接地保护4.1 中性点直接接地电网中接地短路的零序电流、中性点直接接地电网中接地短路的零序电流、电压和功率的特点电压和功率的特点4.2 中性点直接接地电网零序电流保护中性点直接接地电网零序电流保护4.3 中性点直接接地电网方向零序电流保护中性点直接接地电网方向零序电流保护4.4 中性点非直接接地电网的接地保护中性点非直接接地电网的接地保护14 电网的接地保护电网的接地保护n在电力系统中,中性点的工作方式有中性点直接接地、中性点经消弧线圈接在电力系统中,中性点的工作方式有中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点不接地三种。后面两种也称非直接接地。地和中性点不接地三种。
2、后面两种也称非直接接地。q在中性点直接接地系统中,发生单相接地短路时,将出现很大的故障相电流和零序在中性点直接接地系统中,发生单相接地短路时,将出现很大的故障相电流和零序电流,故又称大电流接地系统。电流,故又称大电流接地系统。q在中性点非直接接地系统中,发生单相接地时,因不构成短路回路,在故障处流过在中性点非直接接地系统中,发生单相接地时,因不构成短路回路,在故障处流过较小的故障电流,故又称为小电流接地系统。较小的故障电流,故又称为小电流接地系统。24.1 中性点直接接地电网中接地短路的零序电流中性点直接接地电网中接地短路的零序电流、电压和功率的特点电压和功率的特点n当中性点直接接地的电网中发
3、生接地短路时,将出现很大的当中性点直接接地的电网中发生接地短路时,将出现很大的零序电流零序电流,在正常运行情况,在正常运行情况下它们是不存在的,因此可以利用零序电流构成接地短路的保护。下它们是不存在的,因此可以利用零序电流构成接地短路的保护。n对于零序电流仍然采用母线流向故障点为正方向,而对于零序电压,是以线路高于大地对于零序电流仍然采用母线流向故障点为正方向,而对于零序电压,是以线路高于大地的电压为正方向。的电压为正方向。3n故障点的零序电压最高系统中距离故障点越远处的零序电压越低;故障点的零序电压最高系统中距离故障点越远处的零序电压越低;n零序电流是零序电流是 产生的,当忽略回路的电阻时,
4、产生的,当忽略回路的电阻时,和和 将超前将超前 ,计及回路电阻,计及回路电阻时,例如取零序阻抗角为时,例如取零序阻抗角为 。则。则 和和 将超前将超前 。n零序电流的分布,决定于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗,而与电源零序电流的分布,决定于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗,而与电源的数目和位置无关,例如在图的数目和位置无关,例如在图4-1(a)中,当变压器中,当变压器T2的中性点不接地时,则的中性点不接地时,则 。4.1 中性点直接接地电网中接地短路的零序电流中性点直接接地电网中接地短路的零序电流、电压和功率的特点电压和功率的特点4n对于发生故障的线路,两端零序功
5、率的方向与正序功率的方向相反,零序功率方向实对于发生故障的线路,两端零序功率的方向与正序功率的方向相反,零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。际上都是由线路流向母线的。n从任一保护(如保护从任一保护(如保护1)安装处的零序电压与电流之间的关系看,由于)安装处的零序电压与电流之间的关系看,由于A母线上的零母线上的零序电压序电压 实际上是从该点到零序网络中性点之间零序阻抗上的电压降,可表示为:实际上是从该点到零序网络中性点之间零序阻抗上的电压降,可表示为:n在电力系统运行方式变化时,如果送电线路和中性点接地的变压器数目不变,则零序在电力系统运行方式变化时,如果送电线路和中性点接地的变压器数目不变
6、,则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但此时,系统的正序阻抗和负序阻抗要随着运行方阻抗和零序等效网络就是不变的。但此时,系统的正序阻抗和负序阻抗要随着运行方式而变化,正、负序阻抗的变化将引起故障点各序分量电压之间电压分配的改变,因式而变化,正、负序阻抗的变化将引起故障点各序分量电压之间电压分配的改变,因而间接地影响零序分量的大小。而间接地影响零序分量的大小。4.1 中性点直接接地电网中接地短路的零序电流中性点直接接地电网中接地短路的零序电流、电压和功率的特点电压和功率的特点5n零序电压过滤器零序电压过滤器q为了取得零序电压,通常采用三个单相式电压互感器或三相五柱式电压互感器,其一为了取得零序电
7、压,通常采用三个单相式电压互感器或三相五柱式电压互感器,其一次绕组接成星形并将中性点接地,其二次绕组接成开口三角形:次绕组接成星形并将中性点接地,其二次绕组接成开口三角形:4.1 中性点直接接地电网中接地短路的零序电流中性点直接接地电网中接地短路的零序电流、电压和功率的特点电压和功率的特点6n零序电流过滤器零序电流过滤器q对于架空线路,为取得零序电流,通常采用三个单相电流互感器,结成完全星形接线,对于架空线路,为取得零序电流,通常采用三个单相电流互感器,结成完全星形接线,继电器中的电流为继电器中的电流为q可见,继电器中流过的电流实际就是中线中的电流,因此,在实际应用中并不需要专可见,继电器中流
8、过的电流实际就是中线中的电流,因此,在实际应用中并不需要专门的零序电流过滤器,而是将继电器接入相间短路保护用电流互感器的中线上即可。门的零序电流过滤器,而是将继电器接入相间短路保护用电流互感器的中线上即可。q对于电缆线路,将互感器套在电缆外面,对于电缆线路,将互感器套在电缆外面,从铁心中穿过的电缆就是电流互感器的从铁心中穿过的电缆就是电流互感器的一次绕组,其一次电流是一次绕组,其一次电流是 ,正常时为零,发生单相接地时为正常时为零,发生单相接地时为 ,在二次侧输出,其主要特点就是接线在二次侧输出,其主要特点就是接线简单。简单。4.1 中性点直接接地电网中接地短路的零序电流中性点直接接地电网中接
9、地短路的零序电流、电压和功率的特点电压和功率的特点7n零序电流保护与相间电流保护一样,广泛采用三段式电流保护。零序电流保护与相间电流保护一样,广泛采用三段式电流保护。n通常零序通常零序段为无时限电流速断保护,只保护线路的一部分,零序段为无时限电流速断保护,只保护线路的一部分,零序段段带时限零序电流速断保护,一般带有带时限零序电流速断保护,一般带有0.5s的延时,可以保护线路全长,的延时,可以保护线路全长,并与相邻线路保护相配合。并与相邻线路保护相配合。n零序零序段为零序过电流保段为零序过电流保护,作为本级线路和相邻护,作为本级线路和相邻线路接地保护的后备保护。线路接地保护的后备保护。4.2 中
10、性点直接接地电网零序电流保护中性点直接接地电网零序电流保护8n零序电流速断(零序零序电流速断(零序段)保护段)保护q在发生单相或两相接地短路时,也可以求出零序电流随线路长度变化的关系在发生单相或两相接地短路时,也可以求出零序电流随线路长度变化的关系曲线,进行保护的整定计算。零序电流速断保护的整定原则如下:曲线,进行保护的整定计算。零序电流速断保护的整定原则如下:4.2 中性点直接接地电网零序电流保护中性点直接接地电网零序电流保护9n按上述条件(按上述条件(1)、()、(2)整定的零序)整定的零序段,往往不能躲开在非全相运行状态下又发生段,往往不能躲开在非全相运行状态下又发生系统振荡时,所出现的
11、最大零序电流,系统振荡时,所出现的最大零序电流,n如果按条件(如果按条件(3)整定,则正常情况下发生接地故障时,其保护范围又要缩小,不能)整定,则正常情况下发生接地故障时,其保护范围又要缩小,不能充分发挥零序充分发挥零序I段的作用。段的作用。n在装有综合重合闸的线路上,通常是设置两个零序在装有综合重合闸的线路上,通常是设置两个零序段保护,一个是按条件段保护,一个是按条件1或或2整定整定(由于整定值较小,保护范围较大,因此,称为灵敏(由于整定值较小,保护范围较大,因此,称为灵敏段),它的主要任务是对全相段),它的主要任务是对全相运行状态下的接地故障起保护作用,具有较大的保护范围,而当单相重合闸起
12、动时,运行状态下的接地故障起保护作用,具有较大的保护范围,而当单相重合闸起动时,则将其自动闭锁,需待恢复全相运行时可能重新投入。则将其自动闭锁,需待恢复全相运行时可能重新投入。n另一个是按条件(另一个是按条件(3)整定(由于它的定值较大因此称为不灵敏)整定(由于它的定值较大因此称为不灵敏段),装设它的段),装设它的主要目的,是为了在单相重合闸过程中,其它两相又发生接地故障时,用以弥补失去主要目的,是为了在单相重合闸过程中,其它两相又发生接地故障时,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。n不灵敏不灵敏I段也能反应全相运行状态下的接地故障,只是其保护范围较灵敏
13、段也能反应全相运行状态下的接地故障,只是其保护范围较灵敏段为小。段为小。4.2 中性点直接接地电网零序电流保护中性点直接接地电网零序电流保护10n零序电流限时速断(零序零序电流限时速断(零序段)保护段)保护q整定原则如下:整定原则如下:4.2 中性点直接接地电网零序电流保护中性点直接接地电网零序电流保护11n零序过电流(零序零序过电流(零序III段)保护段)保护q零序零序III段的作用相当于相间短路的过电流保护,在一般情况下是作为后备保护使用的,但在中性点段的作用相当于相间短路的过电流保护,在一般情况下是作为后备保护使用的,但在中性点直接接地电网中的终端线路上,它也可以作为主保护使用。直接接地
14、电网中的终端线路上,它也可以作为主保护使用。q在零序过电流保护中,对继电器的启动电流,原则上是按照躲开在下一条线路出口处相间短路时所在零序过电流保护中,对继电器的启动电流,原则上是按照躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不半衡电流来整定,出现的最大不半衡电流来整定,q本保护零序本保护零序段的保护范围,不能超出相邻线路上零序段的保护范围,不能超出相邻线路上零序段的保护范围。如有分支电路,则段的保护范围。如有分支电路,则q保护装置的灵敏系数,当作为相邻保护装置的灵敏系数,当作为相邻元件的后备保护时,应按照相邻元元件的后备保护时,应按照相邻元件末端接地短路时,流过本保护的件末端接地短路时,流
15、过本保护的最小零序电流(应考虑分支电路使最小零序电流(应考虑分支电路使电流减小的影响)来校验。电流减小的影响)来校验。q同一线路上的零序过电流保护与相同一线路上的零序过电流保护与相间短路的过电流保护相比,将具有间短路的过电流保护相比,将具有较小的时限。较小的时限。4.2 中性点直接接地电网零序电流保护中性点直接接地电网零序电流保护12n方向零序电流保护的基本原理方向零序电流保护的基本原理q在双侧或多侧电源的网络中,在双侧或多侧电源的网络中,电源处变压器的中性点一般电源处变压器的中性点一般至少有一台要接地。至少有一台要接地。q由于零序电流的实际流向是由于零序电流的实际流向是由故障点流向各个中性点
16、接由故障点流向各个中性点接地的变压器,因此在变压器地的变压器,因此在变压器接地数比较多的复杂网络中,接地数比较多的复杂网络中,就需要考虑零序电流保护动就需要考虑零序电流保护动作的方向性问题。作的方向性问题。4.3 中性点直接接地电网方向零序电流保护中性点直接接地电网方向零序电流保护13n零序功率方向继电器零序功率方向继电器q整流型零序功率方向继电器,都是把最大灵敏角做成整流型零序功率方向继电器,都是把最大灵敏角做成 =70 85,即要求加入继电,即要求加入继电器的器的 超前超前 70 85 时动作最灵敏。时动作最灵敏。4.3 中性点直接接地电网方向零序电流保护中性点直接接地电网方向零序电流保护
17、q越靠近故障点的零序电压越高,因越靠近故障点的零序电压越高,因此零序方向元件没有电压死区。此零序方向元件没有电压死区。q当故障点距保护安装地点很远时,当故障点距保护安装地点很远时,由于保护安装处的零序电压较低,由于保护安装处的零序电压较低,零序电流较小,继电器反而可能不零序电流较小,继电器反而可能不起动。起动。q为此,必须校验方向元件在这种情为此,必须校验方向元件在这种情况下的灵敏系数,要求况下的灵敏系数,要求Ksen1.5。14n对零序电流保护的评价对零序电流保护的评价q优点:优点:n零序过电流保护的灵敏度高,总的故障切除时间更短。零序过电流保护的灵敏度高,总的故障切除时间更短。n而零序电流
18、保护受系统运行方式变化的影响要小得多。因此零序而零序电流保护受系统运行方式变化的影响要小得多。因此零序I段的保护范围较大,也较稳定,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段的灵敏系数也易于满足要求。要求。n当系统中发生某些不正常运行状态时,例如系统振荡、短时过负当系统中发生某些不正常运行状态时,例如系统振荡、短时过负荷等,零序保护不受它们的影响。荷等,零序保护不受它们的影响。n在在110kV及以上的高压和超高压系统中,单相接地故障约占全部及以上的高压和超高压系统中,单相接地故障约占全部故障的故障的7090,而且其它的故障也往往是由单相接地发展起,而且其它的故障也往往是由单相
19、接地发展起来的,因此,采用专门的零序保护就具有显著的优越性。来的,因此,采用专门的零序保护就具有显著的优越性。4.3 中性点直接接地电网方向零序电流保护中性点直接接地电网方向零序电流保护15n对零序电流保护的评价对零序电流保护的评价q不足:不足:n对于短线路或运行方式变化很大的情况,保护往往不能满足系统对于短线路或运行方式变化很大的情况,保护往往不能满足系统运行所提出的要求;运行所提出的要求;n随着单相重合闸的广泛应用,在重合闸动作的过程中将出现非全随着单相重合闸的广泛应用,在重合闸动作的过程中将出现非全相运行状态,再考虑系统两侧的电机发生摇摆,则可能出现较大相运行状态,再考虑系统两侧的电机发
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