第5章输电线路接地保护介绍

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同一线路上的零序过电流 为保证动作的选择性, 变压器 2TM的零序过电流保护 3可以是无延 • 按上述原则整定的零序过电流保护,其动作 时的,因为在变压器低压三角形接线侧接 保护的时限小于相间短路 各零序过流保护动作时 电流都很小,故在电网发生接地短路时,同 地短路时,没有零序电流通过保护。 过电流保护的动作时限。 限应按阶梯原则整定 一电压等级内各零序过流保护都可能起动。
概述
• 在中性点直接接地的系统中,当发生一点接 地故障时,即构成单相接地短路,这时所产 生的故障电流很大,所以称中性点直接接地 的系统为大接地电流系统。目前我国110kV 及以上电压等级的电力系统,均属于大接地 电流系统。 • 根据运行统计,在这种系统中,单相接地故 障占总故障的80%~90%,甚至更高。前述 电流保护,当采用完全星形接线方式时,也 能保护单相接地短路,但灵敏度常常不能满 足要求。因此,为了反映接地短路,必须装 设专用的接地短路保护,并作用于跳闸。
变压器中性点接地方式的选择
• 4)在两台以上变压器并联运行的情况下, 规定正常按一台变压器中性点接地运行,其 他变压器中性点不接地。当中性点接地的变 压器停运时,将其中零序阻抗或综合零序阻 抗与停用变压器的相近的一台或两台中性点 不接地的变压器转入中性点接地运行。 • 5)低压侧无电源的变压器的中性点可以不 接地运行,以提高零序电流保护灵敏度和简 化保护接线。
零序或负序功率 接地故障时零序分量的分布特点 方向与正序功率 方向相反,即正 N 2TM 1TM M k 序功率方向为由 母线指向故障点, 零序系统可看成 故障点处的零序 零序电流由故障 而零序功率方向 大电流接地系统 单相接地时的零 零序电压分布图 零序电流只在线 Z ZZ 在故障点突然出 电压最高,离故 点处零序电压产 MK M 0和 0和 NNK 0分别是 0分别 I ko 却由故障点指向 中发生单相接地 序等值电路 是故障点两侧的 两侧变压器的零 路与中性点接地 现一个 UK0的零序 障点越远,零序 生,其大小及分 母线。 变压器之间流动。 零序阻抗 序阻抗 电动势形成。 电压越低,变压 布由接地变压器
继电保护原理
第五章 输电线路接地保护
培训内容
• 第一节 中性点直接接地电网中单相接地故 障的零序电流保护 • 第二节 中性点直接接地电网中单相接地故 障的零序方向电流保护 • 第三节 中性点不接地系统单相接地故障的 保护 • 第四节 中性点经消弧线圈接地系统单相接 地故障的保护
概述
• 电力系统中性点工作方式,是综合考虑了供 电的可靠性、过电压、系统绝缘水平、继电 保护的要求、对通信线路的干扰以及系统稳 定的要求等因素而确定的。 • 在我国采用的中性点工作方式有:中性点直 接接地,中性点不接地、中性点经消弧线圈 接地,中性点经电阻接地四种。
整定原则
• 3、灵敏性校验 • 近后备:以零序过电流保护作为本线路保护 后备时,应按本线路末端发生接地短路时流 经保护的最小零序电流来校验,要求 Ksen≥1.3~1.5 • 远后备:当作为相邻元件保护后备时,应按 相邻元件末端发生接地短路时流过保护的最 小零序电流来校验,要求 Ksen≥1.2
时限选择
K rel I I 0oper2 Kb
整定原则
• 2、按躲过非全相运行时的零序电流整定(躲 过非全相运行II段) • “躲过非全相运行II段”又称“不灵敏II段”, 动作电流按下式整定:
I
0oper1
K rel 3I 0unc
• 其中, I 0unc ——本线路非全相运行时的最 大零序电流。
I
I 0oper
Krel 3I 0max
• 其中,Krel——可靠系数,一般取1.25~1.3。 • I0· max——N处发生接地故障时,流过 本保护的最大零序电流
整定原则
• 2、躲过断路器三相触头不同时合闸时,流 过保护的最大零序电流,即
I
I 0oper
Krel 3I0ust
YC
1KS
2 KS
3KS
+
I
1KA
I
KC
2 KA
t
1KT
3KA
I
t
TA
其它接线与相间 零序电流由星形 接线电流互感器 三段式电流保护 获得。 的接线相同。
无时限零序电流速断保护
• 无时限电流速断保护是反映被保护线路零序 电流升高而瞬时动作的保护,作为被保护线 路接地故障的主保护;与相间无时限电流速 断保护一样只能保护线路始端一部分。 • 整定计算原则与相间短路的无时限电流速断 保护类似。
• 其中,Krel——可靠系数,一般取1.1~1.2。 • I0· ust——三相触头不同时合闸时, 出现的最大零序电流。
整定原则
• 3、当被保护线路采用单相自动重合闸时, 保护还应躲过单相重合闸过程中出现非全相 运行又伴随振荡时的零序电流,即
I
I 0oper
Krel 3I 0unc
• 其中,Krel——可靠系数,一般取1.1~1.2。 • I0· unc——非全相振荡时的零序电流。
整定原则
• 3、灵敏度校验 • 按被保护线路末端接地故障时流过保护的最 小3倍零序电流来校验,要求
Ksen 1.3 ~ 1.5
• 当被保护线路较长或系统运行方式变化较大 时,灵敏度往往不够,这时,还需采取其它 措施。
零序过电流保护
• 零序过电流保护工作原理与反应相间短路的 过电流保护相似,作为接地短路故障的后备 保护,但在中性点直接接地电网的终端线路 上,也可以作为主保护。 • 工作原理:反映被保护线路零序电流升高而 带有较长时限动作的保护。 • 作用:作为被保护线路接地故障的后备保护。 • 保护区:本线路全长和下一相邻线路全长。 • 出口方式:跳开本线路出口断路器。
整定原则
• 零序电流I段的动作电流取上述三个条件计 算的最大者。按照上述条件整定可能使动作 值太高,难以满足灵敏度要求,通常采取如 下措施: • 1)断路器三相触头不同时接通所引起的零 序电流持续时间短,一般引入0.1s延时即可 躲过,这样整定动作电流时不必考虑此项。
整定原则
• 2)通常按第三个条件整定的动作值较高, 这意味着零序I段的保护区缩得较短。 • 为不使保护区缩短,增加不考虑躲过非全相 运行又伴随振荡的零序I段,一般称为“灵 敏I段”,在线路出现非全相运行时该“灵 敏I段”退出。动作值较高的“不灵敏I段” 不必退出运行。 • 无时限零序电流速断保护的最小保护范围应 不小于被保护线路全长的15%。
限时零序电流速断保护
• 工作原理:反映被保护线路零序电流升高而 带有较小时限动作的保护。 • 作用:与零序I段配合作为被保护线路接地 故障的主保护。 • 保护区:本线路全长。 • 整定计算原则与相间短路的限时电流速断保 护类似。
限时零序电流速断保护原理
M
I0 1
N I0
2
K
P
I0
I M0 本线路的 II 段零序 流过保护 流过保护 相邻线路保护 1的零序电 2 1 的零序电 的零序 2的 保护动作值,该值 流与相邻线路短路 流与该线路短路位 电流与本线路短 I 段零序保护动作 参考 II0.oper2整定 位臵关系曲线 臵关系曲线 路位臵关系曲线 值 3I M 0
I N0
3I N 0
I 0I.oper.1
I 0II .oper.1
0
I 0I.oper.2
l
整定原则
• 1、按与相邻线路的零序Ⅰ段配合整定,即
I
II 0oper 1
• 其中,Kb——分支系数,其值为下一相邻线 路零序I段保护区末端接地短路时,下一相 邻线路(故障线路)的零序电流与流过本保 护的零序电流之比。 • I 0oper2 ——相邻线路零序Ⅰ段的动作电流; • Krel——可靠系数,取1.1。
Z MK 0
K
Z NK 0
ZM 0
I M0 U M0
I K0
U K0
ZN0 I N0 U N0
的分布情况和数 器中性点接地处 I I M0 M0 的零序电压为零。 目决定。
M 0
1800 M 0
UM 0
UK0 UN0
U M0
三段式零序电流保护接线图
QF
• 最大不平衡电流可按下式计算:
• 式中,Kaper——非周期分量系数,取1~2; • Kst——电流互感器同型系数,三相 同型时取0.5,不同型时取1; • Kerr——电流互感器10%误差,取0.1; • I(3)K· max——相邻线路出口处三相短路时, 流经保护安装点的最大短路电流。
整定原则
概述
• 在66kV及以下电压等级的电力系统中,采 用中性点不接地、经高电阻或经消弧线圈接 地的工作方式。 • 在这三种接地方式中,当一相发生接地故障 时,故障电流是各元件对地的电容电流,往 往比负荷电流小得多,所以这种系统又叫小 接地电流系统。 • 目前发电厂中6kV厂用电系统则往往用中电 阻接地的方式。
• 2、与相邻线路Ⅲ段零序电流保护的灵敏度 取得配合 • 为了获得动作的选择性,零序过电流保护的 动作电流的整定计算,必须按逐级配合的原 则来考虑。 • 也就是本线路Ⅲ段零序电流保护的保护范围 不能超过相邻线路Ⅲ段零序电流保护的保护 范围,即
I
III 0oper 1
K rel III I 0oper2 Kb
第五章 输电线路接地保护
第二节 中性点直接接地电网中 单相接地故障的零序方向电流保护
增设方向元件的必要性
• 在零序电流保护正方向有中性点接地的变压 因此,当零序电流速断保护不能躲过反方向 器的情况下,无论被保护线路对侧有无电源, 接地故障时流过本保护的最大零序电流,或 当保护反方向发生非对称接地故障时,就有 零序过电流保护时限不能互相配合时,需加 对零序电流速断来说,若流过线路 若保护 3的零序过电流时限 N t 都有零序电流流 当在线路 同理,线路 当 K点发生接地 MN NP 或 上 对保护3来说是 P的零序电流 <保护 I0· 2> 的零序过电流时限 保护 3的零序电流t 03 NP 装方向元件,构成零序方向电流保护,以保 零序电流通过保护安装点。 NP上发生接地 过位于母线 故障时,保护 故障时 N两 2也 反方向故障 速断动作值,则保护 3的零序电流速 2动作, 02,保护3将先于保护 短路时 侧的保护 是反方向故障 2 和 3 证选择性。 断将动作,也会导致无选择性。 导致无选择性。
变压器中性点接地方式的选择
• 因此,对变压器中性点接地的选择应满足两 点要求: • 1)不使系统出现危险的过电压; • 2)不使零序序网有较大的变化,以保证零 序电流保护有稳定的灵敏度。 • 根据这两项要求,变压器中性点接地方式的 选择原则如下:
变压器中性点接地方式的选择 • 1)在多电源系统中,每个电源处至少应该有一台 变压器中性点接地,以防止中性点不接地的电源 因某种原因与其他电源切断联系时,形成中性点 不接地系统。 • 2)在双母线按固定联接方式运行的变电所,每组 母线上至少应有一台变压器中性点直接接地。这 样,当母线联络开关断开后,每组母线上仍保留 一台中性点直接接地的变压器。 • 3)如果两台变压器并联运行,应选用零序阻抗相 等的变压器。正常将其中一台变压器中性点直接 接地。当中性点接地的变压器退出运行时,则将 另一台变压器转入中性点接地运行。
无时限零序电流速断保护
M
I0
N
3I M 0
1
为了满足选择性 零序电流与短路 N处发生接地故障 位臵关系图 : 时,流过保护的 零序动作电流 最大零序电流 I0· oper>3I0· max
I 0I.oper
0
3I 0.max
l
整定原则
• 1、躲过被保护线路末端接地短路故障时, 流过本保护的最大零序电流3I0· max,即
整定原则
• 1、躲过相邻线路出口处发生三相短路时, 流过保护的最大不平衡电流,即
I
0Leabharlann Baiduoper1
K rel I unbmax
• 其中,Krel——可靠系数,取1.2~1.3; • Iunb· max——相邻线路出口处发生三相短 路时,零序电流滤过器输出的最大不平衡电 流。
整定原则
概述
• 在电力系统各种中性点工作方式下,发生单 相接地故障时,零序分量特点不同。 • 下面分别根据零序分量的不同特点,介绍电 网的接地保护。
第五章 输电线路接地保护
第一节 中性点直接接地电网中 单相接地故障的零序电流保护
变压器中性点接地方式的选择
• 系统中全部或部分变压器中性点直接接地, 是大接地电流系统的标志。其主要目的是降 低对整个系统绝缘水平的要求。 • 当中性点接地变压器的台数,容量及其分布 情况变化时,系统零序序网也随之变化,因 此同一点故障时,零序电流的分布也随之变 化。 • 所以变压器中性点接地情况的变化,直接影 响到零序电流保护的灵敏度。
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