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1、第三节 中性点直接接地系统的接地保护 正常运行正常运行:三相对称，没有负序和零序分量（零）三相对称，没有负序和零序分量（零）相电流、相电流、功率方向功率方向相间短路电流保护：4 3 5 2 6 1 7 8k1反应序分量原理的保护不对称故障：负序或零序分量（很大）不对称故障：负序或零序分量（很大）接地保护：零序电压，零序电流零序电压，零序电流 （110kV电网）故障特征更加明显故障特征更加明显不对称接地故障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1.1.零序序网的构成零序序
2、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2.零序分量的特点2 2）零序电流）零序电流 Uk0 产生产生;方向；相量图方向；相量图 分布（变压器中性点）分布（变压器中性点）1 1）零序电压）零序电压 故障点最高，中性点最低故障点最高，中性点最低5 5）运行方式变化运行方式变化 线路、中性点位置数目不变，零序网不变；线路、中性点位置数目不变，零序网不变；正负序阻抗变化间接影响零序（正负序阻抗变化间接影响零序（Uk1
3、、Uk2、Uk0）3 3）零序功率）零序功率 短路点最大；短路点最大；线路母线（故障线路），与正序功率相反。线路母线（故障线路），与正序功率相反。4 4）零序阻抗角）零序阻抗角 取决于取决于ZT0 ：与线路阻抗角和故障点位置无关与线路阻抗角和故障点位置无关不平衡电压：不平衡电压：二、二、零序电压、零序电流的获取零序电压、零序电流的获取 1.零序电压滤过器 。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成零序电压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
4、开它的影响。2零序电流滤过器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，在在电子式和数字式保护中，也可通过将三相电流互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；零序电流滤过器的不平衡输出：零序电流滤过器的不平衡输出：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
5、差异引起以及制造过程中的差异引起)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！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，互感器的二次侧才有相应的零序电流输出。3.零序电流互感器 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，接线简单三、三段式(四段式)零序电流保护本
6、线末单相或两相接地故障可能出现的最大零序电流本线末单相或两相接地故障可能出现的最大零序电流 1零序电流速断保护（零序段）断路器三相触头不同期合闸时出现的最大零序电流断路器三相触头不同期合闸时出现的最大零序电流 灵敏灵敏 I 段段:若保护动作时间 三相不同期合闸时间,可不考虑 I0.unb 影响 若I0.unb I0.max 造成灵敏度降低,保护范围缩小,可考虑给保护加短延时（0.1s）,按I0.max整定以躲过断路器三相不同期合闸的影响。12ABCYY当线路采用单相自动重合闸时当线路采用单相自动重合闸时,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
7、振荡时所出现的最大零序电流。不灵敏不灵敏段：针对段：针对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：针对段：针对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。2.零序电流段保护与下级线路零序与下级线路零序段保护相配合，保护范围不超过段保护相配合，保护范围不超过下级线路零序下级线路零序段保护范围的末端。段保护范围的末端。当相邻两个保护之间的变电站母线上接有中性点接当相邻两个保护之间的变电站母
8、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布地的变压器时，需要考虑分支电路对零序电流分布的影响。的影响。零序零序段的动作电流：段的动作电流：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 s若灵敏系数不满足若灵敏系数不满足: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）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0.50.5s s 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
9、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。3.零序电流段保护（零序过电流保护）1）躲开下条线路出口处相间短路所出现的最大不平衡电流躲开下条线路出口处相间短路所出现的最大不平衡电流2）逐级配合）逐级配合:本保护零序本保护零序段的保护范围，不能超出相邻线段的保护范围，不能超出相邻线 路零序路零序段的保护范围。整定计算中，当相邻两个保护之段的保护范围。整定计算中，当相邻两个保护之 间有分支电路时，同样要考虑分支系数。间有分支电路时，同样要考虑分支系数。灵敏性校验：灵敏性
10、校验：按近后备和远后备分别校验。按近后备和远后备分别校验。动作时限动作时限：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。优点：优点：四、方向性零序电流保护若有多个变压器中性点接地，零序电流保护有可能发若有多个变压器中性点接地，零序电流保护有可能发生误动，需要考虑方向性问题。生误动，需要考虑方向性问题。1
11、2ABCYY3T1T2k1k2K1点短路时，保护点短路时，保护3（母线线路）（母线线路）有可能误动；有可能误动；K2点短路时，保护点短路时，保护2（母线线路）（母线线路）有可能误动。有可能误动。措施：加装零序功率方向元件，反方向故障时闭锁保护。措施：加装零序功率方向元件，反方向故障时闭锁保护。接入零序电压和零序电流，接入零序电压和零序电流，反应于零序功率方向而动作。反应于零序功率方向而动作。零序功率方向元件：12ABCYY3T1T2k1k2保保护护2 2k1点正方向短路.U0I0.k0.U0k0-I0.I0.k2点反方向短路五、对零序电流保护的评价相间过电流保护：躲过最大负荷电流，相间过电流保
12、护：躲过最大负荷电流，57A；相间电流保护三相星形接线也可保护单相接地，但相间电流保护三相星形接线也可保护单相接地，但零序电流保护与之相比，有其独特优点：零序电流保护与之相比，有其独特优点：1）零序过电流保护（零序）零序过电流保护（零序段）整定值小，灵敏性段）整定值小，灵敏性 高，动作时限较短高，动作时限较短零序过电流保护：躲过不平衡电流，零序过电流保护：躲过不平衡电流，23A。2 2）零序电流保护不受系统非正常运行状态的影响）零序电流保护不受系统非正常运行状态的影响如：系统振荡，过负荷等如：系统振荡，过负荷等3 3）零序电流保护受系统运行方式变化的影响较小）零序电流保护受系统运行方式变化的影
13、响较小线线路路零零序序阻阻抗抗比比正正序序阻阻抗抗大大,X023.5X1，零零 序序电电流流曲曲线线变变化化较较陡陡，零零序序 段段保保护护范范围围大大且且较较稳稳定定，零零 序序 段段 的的 灵灵 敏敏 性性 也也 容容 易易 满满 足足 要要 求求。4 4）方向性零序电流保护没有电压死区问题）方向性零序电流保护没有电压死区问题在在110KV及以上高压和超高压电网中，单相接地故障及以上高压和超高压电网中，单相接地故障占全部故障的占全部故障的7090，零序电流保护为绝大多数，零序电流保护为绝大多数的故障提供了保护，有显著优越性。的故障提供了保护，有显著优越性。保护出口处短路时，零序电压最高，不
14、为零。保护出口处短路时，零序电压最高，不为零。零序电流保护的不足：零序电流保护的不足：1 1）对于运行方式变化很大或接地点变化很大的电网，）对于运行方式变化很大或接地点变化很大的电网，不能满足系统运行的要求。不能满足系统运行的要求。2 2）单相重合闸过程中，系统又发生振荡，可能出现较）单相重合闸过程中，系统又发生振荡，可能出现较大零序电流的情况，影响零序电流保护的正确工作。大零序电流的情况，影响零序电流保护的正确工作。3 3）当采用自耦合变压器联系两个不同电压等级的电网）当采用自耦合变压器联系两个不同电压等级的电网,任一侧发生接地短路都将在另一侧产生零序电流，使任一侧发生接地短路都将在另一侧产生零序电流，使得零序电流保护的整定计算复杂化。得零序电流保护的整定计算复杂化。