4.2+第四章+电网接地故障的电流、电压保护

* * * * * *
用于零序电流保护不满足
要求和接线复杂的网络中。
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结论：
接地点有一个零序电压； 1. 发生单相接地故障，全系统出现零序分量； 零序电流的回路是通过各个元件的对地电容构成的； 2. 在非故障的元件上有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，容性无 由于送电线路的零序阻抗远小于电容的阻抗，因此可以忽略不计； 功功率的方向为母线流向线路； 在中性点不接地电网中的零序电流，就是各元件的对地电容电流（与 3. 直接接地电网完全不同）。 在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和，数值 Network Optimization Expert Team 一般较大，容性无功功率的方向为线路流向母线。
什么是电流保护？
电流保护主要是反应故障时电流量的不正常状态
（增大）而动作的。 针对相间短路故障
●
3.1 单侧电源网络相间短路电流保护
●
3.2 电网相间短路的方向性电流、电压保护
针对接地短路故障
● ●
4.1 中性点直接接地电网接地短路的电流保护 4.2 中性点非直接接地电网单相接地的电流保护
其数值等于全系统非故障元件对地电容 电流之和，其电容性无功功率的方向为
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三、中性点不接地系统中单相接地故障的特点（多线路）
线路 I G
C0I
C 0G
I BG I CG
线路 II C0II C B A
假设：忽略负荷电流和电容电流在线路 上的电压降。
• 10kV电网 • 6kV电网
中性点非直接接地电网
（小接地电流系统）
中性点不接地 中性点经消弧线圈接地 中性点经电阻接地
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第四节 中性点不接地系统中的接地保护
在小接地电流系统中发生单相接地时，三相线电压仍对
称，对负荷的供电没有影响，允许再继续运行1～2小时；
线路始端零序电流
故障线路的特点 —— 零序电流，
I I I 3I 0 II AII BII CII I I I 由线路流向母线，恰好与非故障线路上 ( I BI CI BG CG ) ( C C )的相反。 j3U
0 0 0 II
非故障线路的特点 ——零序电
流为线路I本身的电容电流，电容性无 电网中线路很多时，上述结论可适用 于每一条非故障线路。
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I I I 3I 0I AI BI CI
U C j3U 功功率的方向为由母线流向线路。当 j U B C 0I 0 C0 I
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二、中性点不接地系统中单相接地故障的特点（单条线路）
E C
E B E A
I C
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ B
C B A
U CD
E A
U 0
U BD
E B
I B
I D
I C
E C
C0
• A、B、C三相对地电压
系统线电压依然对称。
E E 3E e U BD B A A
0k
AD
BD
CD
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二、中性点不接地系统中单相接地故障的特点（单条线路）
E C
E B E A
I C
C B A
U CD
I B
E A
为了保证动作的选择性，零序
+
I0
延时 信号
电流保护的动作电流Iset应大于本线路 的电容电流，即
* * * * * *
可靠系数，速动 保护：4~5；延时 保护：1.5~2
I set K rel 3U C 0
线路自身的对 地电容电流
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IBG ICG
线路II C0II CBA
发电机G的特点 —— 零
序电流为发电机本身的电容电 流，其电容性无功功率的方向 是由母线流向发电机。
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3I 0G 3U C0G
故障线路II
线路I G
各相电流
C0I
C0G
IBG ICG
母线上所有线路 对地电容之和
C 0 C 0 K rel C 0
2
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结论：母线上出线回路数越多越灵敏。
四、中性点不接地系统中单相接地保护
• 3．零序功率方向保护
利用故障线路和非故障线路
+
延时 信号
的保护安装处零序电流方向相 反的特点构成。
U jX jU C I BII B CII B 0 II
线路II C0II CBA
U jX jU C I CII C CII C 0 II
(I I I I I I ) I AII BI CI BII CII BG CG
3U0
将出现零序电压。
n
动作无选择性。 装置简单，适用于母线上出线回路
数较少的情况。
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四、中性点不接地系统中单相接地保护
• 2．零序电流保护
利用故障线路的零序电流比非故 障线路零序电流大的特点来实现有 选择性地发出信号或动作于跳闸。
接地点电流为正常时三相电容电流之和，
即线路零序电流。
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小结
1. 故障点电流很小（最主要）
分布电容的容值较小，阻抗较大，因此故障点的零序等值阻 抗较大，接地后不会产生较大的零序电流。 相间电流保护、零序电流保护反应起来比较吃力，一般只要 求发信号。
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三、中性点不接地系统中单相接地故障的特点（多线路）
I0G
G C0G
I 0I
C0Ⅰ I0G I
0I
Uk0 I
I 0II
II C0Ⅱ ID
ID
I
' 0 II
I 0 II
I 0I
I0 G
U k0
A相接地时的零序等效网络及向量图
2014年3月17日
第四章 电网接地故障的电流、电压保护
一、电网接地故障种类及保护策略
二、中性点有效接地系统中的接地保护 三、中性点不接地系统中的接地保护 四、中性点经消弧线圈接地系统中的接地保护
2014年3月17日
系统正常运行的时候，三相基本对称，
中性点运行方式
按单相接地短路时接地电流的大小：
非故障线路I
线路I G
各相电流
C0I
U jX 0 I AI A CI
C0G
IBG ICG
线路II C0II CBA
U jX jU C I BI B CI B 0I
U jX jU C I CI C CI C 0I
线路始端零序电流
• 中性点不接地电网中单相接地故障的特点
对地分散电容用集中电容代替； 相间电容不予考虑。
E C
E B E A
• 中性点不接地电网中单相接地的保护方式
C B A
C0
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一、中性点不接地系统中正常运行的特点（单条线路）
E C
四、中性点不接地系统中单相接地保护
• 1．零序电压保护（绝缘监视装置）

只要电网中发生单相接地故障，
则在同一电压等级的所有母线上，都
+
U0
l
为了找出故障线路，还需要由 运行人员依次短时断开各条线路， 利用单相接地时出现的零序电压， 延时 通过母线电压互感器开口三角形侧输出 再以自动重合闸纠正。当断开某条 信号 线路时，零序电压信号消失，即说 电压（零序电压）的大小来判断有无接 明该线路单相接地。 地故障，带延时动作于信号。
2. 故障相电压降低为0，非故障相对地电压升高为线电压 相电压对称性将破坏，系统中出现零序电压。 对非故障相而言，绝缘水平会受到考验，可能造成绝缘击穿， 引发两相接地故障，使故障恶化，因此必须按线电压考虑。
3. 线电压仍然对称 对于接于线电压上的设备而言，基本不受故障的影响，允许它 短时运行，因此系统供电可靠性较高。
U 0
I D
I B
U BD
E B I B
I B
I D
I C
E C
C0
I C
• 各相电流
0 I A
U j C I B BD 0 U jC I C CD 0
I B IC 3U C 0
• 接地点电流
I I I D B C I D 3U C 0
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三、中性点不接地系统中单相接地故障的特点（多线路）
线路 I G
C0I
C 0G
I BG I CG
线路 II C0II C B A
假设：忽略负荷电流和电容电流在线路 上的电压降。
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• 故障点零序电压
接地相电压为零，中性点电压升高为相电压，非故障相电压电压升高 U AD 0 1 U ) 为线电压； U (U U j150
3 故障点出现零序电压，幅值为相电压； j150 E U CD EC E A 3E Ae A
E B E A
I C
C B A
I A
E A
I B
I B
I A
I A
I B
I C
C0
E C
I C
E B
在正常运行情况下，各相对地电压为相电势，中性点对地电压为零。 各相电容在三相对称电压作用下，产生对称的三相对地电容电流，超
前相应电压90°。
三相对地电压之和与三相电容电流之和都为零。正常运行时，系统无 零序电压和零序电流。
只有正序电流，在发生接地故障的时候就 会出现零序电流，因此，如果有较大的零 序电流，超过正常运行时的不平衡值，就 可以判断系统出现了接地故障，保护就可
以作相应的处理。
中性点直接接地 大接地电流系统 110kV及以上电网 中性点经小电阻接地
小接地电流系统 35kV及以下电网
中性点不接地
中性点经消弧线圈接地
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正序等效原则：
在简单不对称短路时，短路点正序电流分量的大小，与在短 路点每一相中串接一附加电抗 等。
n 后发生三相短路时的电流相 X
短路电流的有效值与其正序电流的有效值成正比，即：
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定量标准
Ik
1
3E X 1 X 2 X 0
3E 2 X 1 X 0
零序阻抗满足：
我国：
有些国家：
X 0 4~5 X 1 X 0 3 X 1

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第四节 中性点不接地系统中的接地保护
• 35kV电网
非故障相对地电压要升高
时发出告警信号。
3
倍，为了防止故障进一步
扩大成两点或多点接地短路，要求保护能选出接地线路并及
对人身和设备的安全有危险时，应动作于跳闸。
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第四节 中性点不接地系统中的接地保护
为了方便讨论，认为： 主要内容
三相系统对称（即电源中性点的电位为零）； 忽略线路阻抗和系统负荷；
3I 0 I 3U C0 I
发电机G
线路I G C0I
C0G
由于发电机是产生其他电 发电机出线端的零序电流 容电流的来源，因此从 A相要 流回从故障点流上了的全部 电容电流，而在 B、 C相要流 3 I I I 0 G BG CG 出各线路上同名相的对地电 容电流。
四、中性点不接地系统中单相接地保护
• 2．零序电流保护
利用故障线路的零序电流比非故 障线路零序电流大的特点来实现有 选择性地发出信号或动作于跳闸。
延时 信号
+
I0
灵敏度校验：
接地线路对 地电容
* * * * * *
K sen
3U ( C 0 C 0 ) K rel 3U C 0