第四章电网的电流保护和方向第一节介绍优秀PPT.ppt

《第四章电网的电流保护和方向第一节介绍优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章电网的电流保护和方向第一节介绍优秀PPT.ppt（32页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第四章第四章 电网接地故障的电网接地故障的 电流、电压爱护电流、电压爱护4-1 电网接地故障种类及爱护策略电网接地故障种类及爱护策略接地故障是指导线与大地之间的不正常连接。接地故障是指导线与大地之间的不正常连接。单相接地故障占高压线路总故障次数的单相接地故障占高压线路总故障次数的70%以上，以上，占配电线路故障次数的占配电线路故障次数的80%以上。以上。绝大多数相间故障都是由单相接地故障发展而来的，绝大多数相间故障都是由单相接地故障发展而来的，因此接地故障爱护对电力线乃至整个电力系统的平安因此接地故障爱护对电力线乃至整个电力系统的平安运行至关重要。运行至关重要。接地故障与中性点接地方式亲密相关

2、，接地故障所表接地故障与中性点接地方式亲密相关，接地故障所表现出来的故障特征和后果，危害完全不同，爱护策略现出来的故障特征和后果，危害完全不同，爱护策略也不相同。也不相同。4-1 电网接地故障种类及爱护策略电网接地故障种类及爱护策略一、中性点接地方式及接地故障种类一、中性点接地方式及接地故障种类 大电流接地系统又称有效接地系统；小电流接地系统大电流接地系统又称有效接地系统；小电流接地系统又称非有效接地系统。又称非有效接地系统。常用依据单相接地短路时接地电流的大小分为：大电常用依据单相接地短路时接地电流的大小分为：大电流接地系统和小电流接地系统两类：流接地系统和小电流接地系统两类：大电流接地方式

3、大电流接地方式中性点干脆接地中性点干脆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方式小电流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4-1 电网接地故障种类及爱护策略电网接地故障种类及爱护策略 大电流接地和小电流接地方式划分的国际标准大电流接地和小电流接地方式划分的国际标准：原理：接地点的零序综合电抗原理：接地点的零序综合电抗 比正序综合电抗比正序综合电抗 大得越多，则接地电流越小。大得越多，则接地电流越小。我国规定，当我国规定，当 时，属于小电流接地系统，时，属于小电流接地系统，否则属于大电流接地系统，有的国家把这个比例定位否则属于大电流接地系统，有的国

4、家把这个比例定位3.0。中性点接受哪种接地方式，主要取决于供电牢靠性和中性点接受哪种接地方式，主要取决于供电牢靠性和中性点接受哪种接地方式，主要取决于供电牢靠性和中性点接受哪种接地方式，主要取决于供电牢靠性和限制过电压两个因素。我国规定限制过电压两个因素。我国规定限制过电压两个因素。我国规定限制过电压两个因素。我国规定110kV110kV及以上电压等级及以上电压等级及以上电压等级及以上电压等级的系统接受中性点干脆接地方式，的系统接受中性点干脆接地方式，的系统接受中性点干脆接地方式，的系统接受中性点干脆接地方式，35kV35kV及以下的系统接及以下的系统接及以下的系统接及以下的系统接受中性点不接

5、地或经消弧线圈接地，对城市电流供电网络受中性点不接地或经消弧线圈接地，对城市电流供电网络受中性点不接地或经消弧线圈接地，对城市电流供电网络受中性点不接地或经消弧线圈接地，对城市电流供电网络可接受小电阻接地方式。可接受小电阻接地方式。可接受小电阻接地方式。可接受小电阻接地方式。4-1 电网接地故障种类及爱护策略电网接地故障种类及爱护策略1.中性点干脆接地系统中性点干脆接地系统接地故障特点：接地故障特点：（1）接地故障发生时，接接地故障发生时，接地点与大地，中性点地点与大地，中性点N，导线，导线形成短路通路，形成短路通路，故障相将有大故障相将有大短路电流流过。短路电流流过。（2）接地相电压降低，非

6、接地相电压降低，非接地相电压几乎不变。接地相电压几乎不变。（3）接地相电流增大，非接地相电流增大，非接地相电流几乎不变接地相电流几乎不变对用户的影响：这种接地方式对用户的影响：这种接地方式对用户供电的牢靠性最低。对用户供电的牢靠性最低。爱护对策：断路器须马上爱护对策：断路器须马上动作切除故障，不考虑过动作切除故障，不考虑过电压问题。电压问题。4-1 电网接地故障种类及爱护策略电网接地故障种类及爱护策略2.中性点经小电阻接地系统中性点经小电阻接地系统接地故障的特点接地故障的特点 中性点中性点N和地之间的电阻和地之间的电阻r限限制了故障相电流的大小，也限制制了故障相电流的大小，也限制了故障后过电压

7、的水平。了故障后过电压的水平。接地后仍有数值较大的故障电接地后仍有数值较大的故障电流产生。流产生。爱护对策：断路器须马上动作切除故障线路，同时也将爱护对策：断路器须马上动作切除故障线路，同时也将导致对用户的供电中断。导致对用户的供电中断。国外应用较多，国内正起先应用，属于中性点有效接地系统。主要应用于大城市电缆供电网络规模很大、接地时电容电流太大，难以补偿的系统。4-1 电网接地故障种类及爱护策略电网接地故障种类及爱护策略3、中性点不接地系统、中性点不接地系统接地故障特点接地故障特点（2）故障相非故障相都流）故障相非故障相都流过正常负荷电流；过正常负荷电流；（1）由于中性点）由于中性点 N不接

8、地，不接地，没有短路电流通路；没有短路电流通路；（3）接地相电压降低，但线电压仍旧保持对称。）接地相电压降低，但线电压仍旧保持对称。爱护对策：可以短时不予切除。爱护对策：可以短时不予切除。所作操作：查找并解除故障；或倒负荷。所作操作：查找并解除故障；或倒负荷。（4）接地相电压降低，非接地相电压上升至线电压，对）接地相电压降低，非接地相电压上升至线电压，对电气设备绝缘造成威逼。电气设备绝缘造成威逼。对用户的供电牢靠性高。对用户的供电牢靠性高。4-1 电网接地故障种类及爱护策略电网接地故障种类及爱护策略对地电容电流的影响对地电容电流的影响 容性电流在容性电流在接地故障点接地故障点将以电弧的形式出现

9、将以电弧的形式出现，电弧，电弧高温会损坏设备，引起附件高温会损坏设备，引起附件建筑物燃烧，不稳定的电弧建筑物燃烧，不稳定的电弧燃烧还会引起弧光过电压，燃烧还会引起弧光过电压，造成非接地相绝缘击穿进而造成非接地相绝缘击穿进而发展成相间故障，导致断路发展成相间故障，导致断路器动作跳闸，中断对用户的器动作跳闸，中断对用户的供电。供电。4-1 电网接地故障种类及爱护策略电网接地故障种类及爱护策略4、中性点经消弧线圈接地系统、中性点经消弧线圈接地系统接地故障特点接地故障特点（1）接地点出现零序电压，）接地点出现零序电压，消弧线圈中电流抵消容性电流，消弧线圈中电流抵消容性电流，消退或减轻电弧的危害。消退或

10、减轻电弧的危害。（2）接地点不再有容性电弧电）接地点不再有容性电弧电流或有很小的电容电流流过，流或有很小的电容电流流过，接地故障仍可能存在；接地相接地故障仍可能存在；接地相电压降低，非接地相电压仍旧电压降低，非接地相电压仍旧很高，不允许长期接地运行。很高，不允许长期接地运行。4-1 电网接地故障种类及爱护策略电网接地故障种类及爱护策略事实上，接地故障点的状况也将干脆影响接地事实上，接地故障点的状况也将干脆影响接地电流的大小和性质。电流的大小和性质。接地故障点可能是金属性接地，也可能是非金接地故障点可能是金属性接地，也可能是非金属性接地。属性接地。一般非金属接地包括电弧接地，经树枝、杆塔一般非金

11、属接地包括电弧接地，经树枝、杆塔接地或者他们的组合接地；也包括高阻接地，接地或者他们的组合接地；也包括高阻接地，其特点是接地电流数值小，难以检测。其特点是接地电流数值小，难以检测。4-1 电网接地故障种类及爱护策略电网接地故障种类及爱护策略二、针对不同接地故障的爱护方法二、针对不同接地故障的爱护方法 1、中性点、中性点有效接地系统有效接地系统发生接地故障后，须发生接地故障后，须快速检出快速检出并切除并切除发生接地故障的线路。发生接地故障的线路。接地故障的显著接地故障的显著特征特征：接地故障发生后出现零序电接地故障发生后出现零序电压和零序电流。压和零序电流。难点：中性点经小电阻接地的系统发生了高

12、阻接地难点：中性点经小电阻接地的系统发生了高阻接地故障后，因为接地回路阻抗大，接地电流小，爱护构成困故障后，因为接地回路阻抗大，接地电流小，爱护构成困难。难。爱护：基于零序电流和零序电压的接地爱护，灵敏性爱护：基于零序电流和零序电压的接地爱护，灵敏性和快速性好。和快速性好。4-1 电网接地故障种类及爱护策略电网接地故障种类及爱护策略 2、非有效接地系统发生单相接地故障后，除了、非有效接地系统发生单相接地故障后，除了出现零出现零序电压序电压外，外，接地电流接地电流普遍普遍较小较小或者或者根本没有根本没有，故障特征不，故障特征不明显。明显。爱护的作用：在一般状况下都允许再接着运行12小时，而不必马

13、上跳闸，爱护动作只给出报警信号，不须要马上跳闸。如中性点不接地的短线路（无分布电容，也无电容电流）故障、消弧线圈完全补偿的中性点接地系统发生单相接地故障等状况。此系统发生接地故障并不影响用户的正常供电，对于系统的干脆危害也较小。故障选线：运行人员必需刚好知道发生了接地故障，是哪条线路发生的故障。4-2 中性点有效接地系统中的接地爱护中性点有效接地系统中的接地爱护 1 1、在电力系统中发生接地短路时零序重量的特点、在电力系统中发生接地短路时零序重量的特点 零序重量参数的特点零序重量参数的特点 (1)故障点的故障点的零序电压最高，零序电压最高，系统中距离故障系统中距离故障点越远处的零序点越远处的零

14、序电压越低。电压越低。k(1).Uk0 4-2 中性点有效接地系统中的接地爱护中性点有效接地系统中的接地爱护 (2)零序电流是由零序电流是由 产生的。产生的。零序电流的分布，主要确定于送电线路的零序阻抗和中零序电流的分布，主要确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。性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。零序重量参数的特点零序重量参数的特点1000零序电流和电压的向量图零序电流和电压的向量图忽视回路电阻忽视回路电阻(纯电感纯电感)考虑回考虑回路电阻路电阻.Uk0 4-2 中性点有效接地系统中的接地爱护中性点有效接地系统中的接地爱护 (3)故障

15、线路零序功率方向事实上由线路流向母线。零序重量参数的特点零序重量参数的特点 (4)A母母线线上上的的零零序序电电压压与零序电流的相位差与零序电流的相位差A母线上的母线上的零序电流与零序电压零序电流与零序电压之间的相位差之间的相位差只由只由 的阻抗角的阻抗角决定，决定，与被保护线路的零序阻抗与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关。及故障点的位置无关。(5)在在电力系统运行方式变化时，如果送电线路和中性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，则零序阻抗和零序等效网络就点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。是不变的。和和 的变化，间接影响的变化，间接

16、影响 。.Uk0 4-2 4-2 中性点有效接地系统中的接地中性点有效接地系统中的接地爱护爱护1.1.零序电流瞬时速断零序电流瞬时速断(零序零序I I段段)爱护爱护 零序电流速断爱护的整定原则零序电流速断爱护的整定原则 (1)躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流现的最大零序电流 ，引入可靠系数，引入可靠系数 (一般取为一般取为1.21.3)(2)躲躲开开断断路路器器三三相相触触头头不不同同期期合合闸闸时时所所出出现现的的最最大大零零序序电流电流整定值应选取其中较大者整定值应选取其中较大者(假如使零序假如使零序I I段带有段

17、带有0.1s0.1s的小的小延时，可以不考虑延时，可以不考虑(2)(2)。零序零序段的起动电流和下一条线路的零序电流段的起动电流和下一条线路的零序电流I段段相配相配合并高出一个合并高出一个 的时限。的时限。2.2.零序电流限时速断零序电流限时速断(零序零序段段)爱护爱护整定计算原则整定计算原则二、中性点有效接地系统的接地爱护二、中性点有效接地系统的接地爱护.4-2 中性点有效接地系统中的接地爱护中性点有效接地系统中的接地爱护有分支电路时有分支电路时 3I0l.M引引入入零零序序电电流流的的分分支支系数系数 之后之后当当变变压压器器T2切切除除或或中中性点改为不接地运行时性点改为不接地运行时k

18、4-2 4-2 中性点有效接地系统中的接地爱护中性点有效接地系统中的接地爱护(2)保保留留0.5s的的零零序序段段，同同时时再再增增加加一一个个按按第第(1)项项原原则整定的爱护；则整定的爱护；v零序零序段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验，应满足的最小零序电流来校验，应满足 的要求。的要求。灵敏性校验灵敏性校验v不满足灵敏系数的要求时，可以考虑用下列方式解决：不满足灵敏系数的要求时，可以考虑用下列方式解决：(1)使零序段与下一条线路的零序段相协作，时限再抬高一级，取为l1.2 s；(3)从电网接线的全局考虑，改用接地距离爱护从电

19、网接线的全局考虑，改用接地距离爱护(详见详见第三章第三章)。五、零序过电流五、零序过电流(零序零序段段)爱护爱护 整定计算原则整定计算原则躲开下一条线路出口处相间短路时出现的最大不平衡电流躲开下一条线路出口处相间短路时出现的最大不平衡电流 要求各爱护之间在灵敏系数上要相互协作，即要求各爱护之间在灵敏系数上要相互协作，即 零零序序过过电电流流爱爱护护的的整整定定计计算算，必必需需逐逐级级协协作作，即即本本爱爱护护零零序序段段的的爱爱护护范范围围，不不能能超超出出相相邻邻线线路路上上零零序序段段的的爱爱护护范范围围。当当两两个个爱爱护之间具有分支电路时护之间具有分支电路时爱护装置的灵敏系数，作为相

20、邻元件的后备爱护时，应依据相邻爱护装置的灵敏系数，作为相邻元件的后备爱护时，应依据相邻元件末端接地短路时，流过本爱护的最小零序电流元件末端接地短路时，流过本爱护的最小零序电流(应考虑分支电应考虑分支电路使电流减小的影响路使电流减小的影响)来校验。来校验。2-3 中性点干脆接地电网中接地短路中性点干脆接地电网中接地短路 的零序电流及方向爱护的零序电流及方向爱护2-3 中性点干脆接地电网中接地短路中性点干脆接地电网中接地短路 的零序电流及方向爱护的零序电流及方向爱护动作时限动作时限 tPDlt12t3t4t5t6tt4(0)t5(0)t6(0)在同一线路上的零序过电流爱护与相间短路的过电流爱在同一

21、线路上的零序过电流爱护与相间短路的过电流爱护相比，将具有较小的时限。护相比，将具有较小的时限。2-3 中性点干脆接地电网中接地短路中性点干脆接地电网中接地短路 的零序电流及方向爱护的零序电流及方向爱护七、方向性零序电流爱护七、方向性零序电流爱护 2-3 中性点干脆接地电网中接地短路中性点干脆接地电网中接地短路 的零序电流及方向爱护的零序电流及方向爱护 当保护范围内部故障时，当保护范围内部故障时，超前于超前于 9501100，这，这时继电器应正确动作，并应工作在最灵敏的条件下。时继电器应正确动作，并应工作在最灵敏的条件下。11000静态继电器接受的接线静态继电器接受的接线 事实上广泛应用的接线事

22、实上广泛应用的接线 2-3 2-3 中性点干脆接地电网中接地中性点干脆接地电网中接地短路短路 的零序电流及方向爱的零序电流及方向爱护护灵敏性校验灵敏性校验1.零序电压的特点零序电压的特点 越接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。当故障点距爱护安装地点很远时，由于爱护安装处的零序电压较低，零序电流较小，继电器反而可能不起动。2.灵敏性校验灵敏性校验作为相邻元件的后备保护时，即应采用相邻元件末端短路作为相邻元件的后备保护时，即应采用相邻元件末端短路时，在本保护安装处的最小零序电流、电压或功率与功率时，在本保护安装处的最小零序电流、电压或功率与功率方向继电器的最小起动电流、电压或起

23、动功率之比来计算方向继电器的最小起动电流、电压或起动功率之比来计算灵敏系数，并要求是灵敏系数，并要求是 。2-3 中性点干脆接地电网中接地短路中性点干脆接地电网中接地短路 的零序电流及方向爱护的零序电流及方向爱护具有方向性的三段式零序电流爱护的原理接线图具有方向性的三段式零序电流爱护的原理接线图 2-3 中性点干脆接地电网中接地短路中性点干脆接地电网中接地短路 的零序电流及方向爱护的零序电流及方向爱护八、对零序电流爱护的评价八、对零序电流爱护的评价 (l)l)灵敏度高，动作时限短。灵敏度高，动作时限短。与相间短路电流爱护相比，零序电流爱护的优点：与相间短路电流爱护相比，零序电流爱护的优点：(2

24、)(2)受系统运行方式变更的影响小受系统运行方式变更的影响小,灵敏度易于满足。灵敏度易于满足。(3)(3)零序爱护不受系统不正常运行状态的影响。零序爱护不受系统不正常运行状态的影响。(4)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故障的7090，而且其它的故障也往往是由单相接地发展起来的，因此，接受特地的零序爱护就具有显著的优越性。2-3 中性点干脆接地电网中接地短路中性点干脆接地电网中接地短路 的零序电流及方向爱护的零序电流及方向爱护零序电流爱护的缺点：零序电流爱护的缺点：(1)(1)对于短线路或运行方式变更很大的状况，爱护往往不能满足系对于短线路或运行方式变更很大的状况，

25、爱护往往不能满足系统运行所提出的要求；统运行所提出的要求；(2)(2)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。则可能出现较大的零序电流，因而影响零序电流爱护的正确工作，此时应从整定计的零序电流，因而影响零序电流爱护的正确工作，此时应从整定计算上予以考虑，或在单相重合闸动作过程中使之短时退出运行；算上予以考虑，或在单相重合闸动作过程中使之短时退出运行；(3)(3)当接受自耦变压器联系两个不同电压等级的网络时当接受自耦变压器联系两

26、个不同电压等级的网络时(例如例如110KV110KV和和220KV220KV电网电网)，则任一网络的接地短路都将在另一网络中产生零序，则任一网络的接地短路都将在另一网络中产生零序电流，这将使零序爱护的整定协作困难化，并将增大第电流，这将使零序爱护的整定协作困难化，并将增大第段爱护的段爱护的动作时限。动作时限。在在中中性性点点干干脆脆接接地地的的电电网网中中，由由于于零零序序电电流流爱爱护护简简洁洁、经经济济、牢靠，因而获得了广泛的应用。牢靠，因而获得了广泛的应用。4-2 中性点有效接地系统中的接地爱中性点有效接地系统中的接地爱护护一、零序电压过滤器一、零序电压过滤器 三个单相式电三个单相式电压

27、互感器压互感器三相五柱式三相五柱式接于发电机接于发电机中性点中性点对反应于零序电压而动作的爱护装置，应当考虑躲开对反应于零序电压而动作的爱护装置，应当考虑躲开Ubp的影响。的影响。集成电路集成电路加法器加法器加法器不平衡电压不平衡电压Ubp：正常运行和电网相间短路时正常运行和电网相间短路时2-3 中性点干脆接地电网中接地短路中性点干脆接地电网中接地短路 的零序电流及方向爱护的零序电流及方向爱护二、零序电流过滤器二、零序电流过滤器 电流互感器的电流互感器的等效电路等效电路不平衡电流的影响不平衡电流的影响1.三个电流互感器并联三个电流互感器并联不平衡电流不平衡电流2-3 中性点干脆接地电网中接地短

28、路中性点干脆接地电网中接地短路 的零序电流及方向爱护的零序电流及方向爱护2.零序电流互感器零序电流互感器优点：没有不平衡电流，接线简洁。优点：没有不平衡电流，接线简洁。电缆用于电缆引出的送电线路用于电缆引出的送电线路正常运行或相间短路时一次电流正常运行或相间短路时一次电流发生接地短路时，一次侧出现零序电流发生接地短路时，一次侧出现零序电流人有了学问，就会具备各种分析实力，人有了学问，就会具备各种分析实力，明辨是非的实力。明辨是非的实力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富学问，通过阅读科技书籍，我们能丰富学问，培育逻辑思维实力；培育逻辑思维实力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培育文学情趣；培育文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的学问面。通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的学问面。有很多书籍还能培育我们的道德情操，有很多书籍还能培育我们的道德情操，给我们巨大的精神力气，给我们巨大的精神力气，鼓舞我们前进。鼓舞我们前进。