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1、第五章第五章 接地短路的零序爱护接地短路的零序爱护电力系统接受三相供电制。线路故障相间故障接地故障3 阶段式电流、电压爱护4 阶段式方向电流爱护5 5 接地故障的零序爱护接地故障的零序爱护（包括零序电流爱护、零序电流方向爱护、零序电压爱护、零序功率方向爱护等）第五章第五章 接地短路的零序爱护接地短路的零序爱护一、零序重量一、零序重量（一）定义（一）定义 在习惯规定的正方向下，对称重量中，一组三相大小相等、两两相位差为零即相位也相等的序重量。包括有零序电流、零序电压等。（一般）在设备接地故障时才出现留意：零序电压有纵向零序电压、横向零序电压之分，这留意：零序电压有纵向零序电压、横向零序电压之分，
2、这里里(通常通常)所讲的为横向零序电压。所讲的为横向零序电压。第五章第五章 接地短路的零序爱护接地短路的零序爱护（二）获得（二）获得1零序电流零序电流（1）零序电流滤过器 P70接线图（图5-2）将三个变比相同、型号也相同的TA二 次侧同极性端连接在一起而成。P85一、零序重量一、零序重量第五章第五章 接地短路的零序爱护接地短路的零序爱护（2）P70从相间爱护用TA的中线上获得。（3）P71通过TA0获得，如（图5-4）所示。应用场合：电缆或电缆架空混合线路。（4）P169通过变压器中性接地线回路的TA获得，如（图8-28）所示。2零序电压零序电压最常用 零序电压滤过器 P76接线图（图5-1
3、0）将TV的三个一次绕组接成星形并将中 性点接地，然后将TV的三个二次绕组 接成开口三角形，即可。一、零序重量一、零序重量第五章第五章 接地短路的零序爱护接地短路的零序爱护二、应用场合二、应用场合 电压等级在电压等级在110kV及以下输电线路的接地故障爱护。及以下输电线路的接地故障爱护。110kV线路、35kV线路、10kV线路等注：电力系统其它设备的接地故障也可以接受零序爱护。注：电力系统其它设备的接地故障也可以接受零序爱护。第五章第五章 接地短路的零序爱护接地短路的零序爱护二、应用场合二、应用场合 由于110kV线路、35kV线路、10kV线路所在系统中性点运行方式不同，因此，线路所配置的
4、零序爱护动作结果不同、工作原理不同，名称也不同。（一）（一）110kV线路线路1.线路所在系统中性点运行方式为干脆接地；线路所在系统中性点运行方式为干脆接地；2.线路发生线路发生K（1）接地时，短路电流大，爱护应快速动作于）接地时，短路电流大，爱护应快速动作于 QF跳闸，应配置主、后备爱护跳闸，应配置主、后备爱护。3.线路接地爱护接受阶段式零序电流爱护，一般线路接地爱护接受阶段式零序电流爱护，一般 为三段式，为三段式，也有四段式，必要时带方向元件。也有四段式，必要时带方向元件。P71/75第五章第五章 接地短路的零序爱护接地短路的零序爱护（二）（二）35kV、10kV线路线路1.线路所在系统中
5、性点运行方式有中性点不接地、中性点 经消弧线圈接地两种方式；2.线路发生线路发生K（1）接地时，短路电流小，装设一套专用爱护）接地时，短路电流小，装设一套专用爱护 延时动作于发信号。延时动作于发信号。3.中性点不接地系统中性点不接地系统10kV、35kV线路接地爱护：线路接地爱护：3种。种。P82、83。二、应用场合二、应用场合4.中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地10kV、35kV线路接地爱护：线路接地爱护：P83、84。四段式零序电流爱护的定义四段式零序电流爱护的定义 P73 由无时限零序电流速断爱护、由无时限零序电流速断爱护、0.5s限时零序电流速断爱护、限时零序电流速断爱护、1s
6、限时零序电流速断爱护和零序过电流爱护组合在一起的爱限时零序电流速断爱护和零序过电流爱护组合在一起的爱护，称之。护，称之。1不不需需要要引引入入“R-L-C”记记忆忆回回路路。LG-12型功率方向继电器构成的接地保护原理接线如图5-11所示。因为在保护安装处发生接地短路时零序电压最大（P69），因此功率方向继电器不存在电压死区的问题，无需采用记忆电路。以LG12型KW为例零序功率方向继电器零序功率方向继电器的特点的特点2 2 最灵敏角最灵敏角sensen接线方式接线方式 P77、78而我们的要求是（P76）在进行KW0接线时应留意，所加入的电流、电压量中，应一个 正接、另一个反接。如图5-13所
7、示，零序电流从KW的同极性端进，为正接，零序电压从KW的非极性端进，为反接。中性点不接地系统线路的接地爱护：中性点不接地系统线路的接地爱护：3种（种（P8283）（一）无选择性绝缘监视装置（二）零序电流爱护 （三）零序方向爱护（sen=90）工作原理如图5-16所示（零序电压爱护，如图5-19所示）结论：中性点经消弧线圈接地电网线路的单相接地爱护，无法和中结论：中性点经消弧线圈接地电网线路的单相接地爱护，无法和中性点不接地电网线路一样，接受零序电流爱护或零序功率方向爱护，爱性点不接地电网线路一样，接受零序电流爱护或零序功率方向爱护，爱护的实现较为困难。护的实现较为困难。中性点不接地系统线路的接
8、地爱护：中性点不接地系统线路的接地爱护：3种种（一）无选择性绝缘监视装置（一）无选择性绝缘监视装置 1原理：依据零序电压特点构成。2原理接线图：如图5-19所示，在发电厂或变电所的母线上装设一台三相五 柱式电压互感器，在其星形接线的二次侧接入三只电压表，用以测量各相 对地电压，在开口三角侧接入过电压继电器，反应接地故障时出现的零序 电压。3工作状况分析（1）正常时：（2）线路单相接地时：4特点及应用场合：P80 出线比较少的电网。（二）（二）零序电流爱护零序电流爱护 1原理：原理：利用零序电流大小特点构成。3应用场合应用场合：一般用在同一母线上出线较多，且有条件安装零序电流互感器的电缆线路或经
9、电缆引出的架空线上。2接线图接线图：P69 图5-4正常时，3I0=0单相接地时，3I0=3(CO-C0)E，为整个网络全部非故障元件的零序电容 电流之和（大）同系统其它连接元件单相接地时，3I0=3C0E，为本线路的零序电容电流 （小）（小）线线路路中性点不接地系统线路的接地爱护：中性点不接地系统线路的接地爱护：3种种原理：原理：利用故障线路零序功率方向由线路指向母线，非故障线利用故障线路零序功率方向由线路指向母线，非故障线 路零序功率方向由母线指向线路的特点构成。路零序功率方向由母线指向线路的特点构成。应用场合：适用于母线上出线较少且有条件安装零序电流互感应用场合：适用于母线上出线较少且有
10、条件安装零序电流互感 器的电缆线路或经电缆引出的架空线上。器的电缆线路或经电缆引出的架空线上。零序功率方向爱护的原理接线零序功率方向爱护的原理接线:如图如图5-20所示。零序方向继电器所示。零序方向继电器 的最灵敏角为的最灵敏角为90。（三）零序方向爱护（三）零序方向爱护 事实上，中性点不接地只是一种短期运行方式，最终将过渡到消弧线圈接地方式运行。中性点不接地系统线路的接地爱护：中性点不接地系统线路的接地爱护：3种种 中性点经消弧线圈接地的电网要实现有选择性的接地爱护是较为困难的。目前这类电网除接受无选择性的绝缘监视装置之外，还可接受稳态高次谐波重量或暂态零序电流原理爱护等。P83中性点经消弧
11、线圈接地系统线路的接地爱护中性点经消弧线圈接地系统线路的接地爱护（一）（一）反应稳态反应稳态5次谐波重量大小或方向的接地爱护次谐波重量大小或方向的接地爱护 （二）（二）反应暂态零序电流的爱护反应暂态零序电流的爱护 前面所述有关零序电流的特点，指的都是稳态电流值。事实上，由于电感元件的电流不能突变，故在故障瞬间，消弧线圈并不起作用，接地电容电流的暂态值可能较稳态值大很多倍，利用其某些特点也可构成线路的单相接地爱护。中性点经消弧线圈接地系统线路的接地爱护中性点经消弧线圈接地系统线路的接地爱护（三）残流增量法：在系统发生单相接地后，通过装设于各线路的零序电流互感器把各线路 的零序电流采集下来，然后限
12、制消弧线圈变更一档，再把各线路的零序电流 采集一遍，然后求出各线路在消弧线圈调档前后零序电流的变更量，其中最 大者即为接地线路，因为它等于消弧线圈调档前后电感电流的变更值，而其 它线路基本上不变。该方法可进行多次重判，保证选线精确率。（四）有功功率法（四）有功功率法（五）消弧线圈并联中电阻选线方式，等。（五）消弧线圈并联中电阻选线方式，等。在系统发生单相接地时，接地线路零序功率中包含有消弧线圈、接地变压器的铜损、铁损及系统对地绝缘电阻所产生的有功功率，而非接地线路的零序功率中只包含本身产生的有功功率，两者相差较大，因此，依据对每条线路的零序功率进行计算，即可判别接地线路。消弧线圈成套装置除具备
13、上述介绍的残流增量法、有功重量法等选线方法外，并可依据用户须要供应消弧线圈并联中电阻ZR为（阻值132）的选线方式。中电阻可与调容、调匝及其它调整方式的自动跟踪消弧线圈并联，实现精确的接地选线功能。所谓的小接地电流系统微机选线装置，所指的就是利用微机技术实现的35kV及以下电压等级线路的单相接地爱护装置。51 单相接地短路时零序重量特点 (a)系统接线 （b）零序网络 （c）零序电压分布 （d）向量图当忽视回路的电阻时，依据规定的正方向画出故障点处零序电流和零序电压向量图，如图51（d）所示。图52 零序电流滤过器 （a）原理接线 （c）等效电路 图5-3 电流互感器的等效电路 返回图54 零
14、序电流互感器接线示意图 （a）结构图 （b）接线图 图5-5 无时限零序电流速断爱护原理图 (a)网络接线图；(b)零序电流曲线 阶段式零序电流爱护图5-10 零序电压滤过器接线图 (a)由三个单相式电压互感器组成；(b)由三相五柱式电压互感器组成；(c)接于发电机中性点的电压互感器；(d)在集成电路保护装置内部合成零序电压 图5-11 LG-12型功率方向继电器原理接线 图5-13 LG-12型功率方向继电器接线方式正接正接反接反接返回1电网3种爱护 接地相对地电压降为零，其它两相对地电压上升为线电压，系统出现 零序电压，其值等于电网正常运行时的相电压，且到处相等。图5-16 中性点不接地系
15、统单相接地时电容电流分布(a)网络图及电流分布；(b)爱护安装处电流电压相量 图 5-19 绝缘监视装置原理接线 返回TV图5-20 零序功率方向保护的原理接线 返回51 单相接地短路时零序重量特点 (a)系统接线 （b）零序网络 （c）零序电压分布 （d）向量图以中性点干脆接地电网的以中性点干脆接地电网的ABAB线路为例：线路为例：AB线路正常运行时 AB线路相间短路时，仍旧 ；A、B、C三相电流对称，为负荷电流，；以BC两相短路时的电流为例，此时 故 。以中性点干脆接地电网的以中性点干脆接地电网的ABAB线路为例：线路为例：AB线路A相K（1）时可见：零序重量只有在线路接地故障时才出现，在
16、线路正可见：零序重量只有在线路接地故障时才出现，在线路正常运行、相间短路时，都没有。常运行、相间短路时，都没有。故：依据此特点，可构成线路接地爱护。故：依据此特点，可构成线路接地爱护。以中性点干脆接地电网的以中性点干脆接地电网的ABAB线路为例：线路为例：中性点中性点 NABC?如图所示，若正常运行时流过TA一次侧的负荷电流为450A，TA的变比为600/5，KA的动作值为3A，问：爱护是否会误动，为什么？如图所示，若正常运行时流过TA一次侧的负荷电流为450A，TA的变比为600/5，KA的动作值为3A，问：爱护是否会误动，为什么？5-3 图5-21所示的零序过电流爱护的接线图中，三个电流互感器的极性如图所示。其接线是否正确?正常运行时爱护装置是否会误动作?假设：正常运行时流过TA一次侧的负荷电流为450A，TA的变比为600/5，KA的动作值为3A，问：爱护是否会误动，为什么？