电力接地保护
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第五章 输电线路 接地保护
第一节 中性点直接接地电网 中单相接地故障的保护
1TM M
N 2TM
Iko
ZM 0
ZMK0
IM 0 U M 0
IK 0
K Z NK 0
U K 0 IN 0U N 0 Z N 0
IM 0
M 0
IM 0
180 0 M 0
UM0
UK0 UN0
U M 0
接地故障时零序分量的分布特点
零序方向电流保护
•增设方向元件的必要性 •正向故障时，保护安装点零序电 压与零序电流的相位关系 •整流型零序功率方向继电器
M 1 K 2N 3
4P
•
•
U M0 I M0 ZM0
IM 0
IM 0
M 0
180 0 M 0
U M 0
LG-12 整流型零序功率方向继电器
原理接线 动作方程及动作特性 接线方式
• 相位比较：
•
900
arg
nT
Ug
•
900
Zbr I g
•
(900
)
arg
U
•
g
900
Ig
00 br
选br 700则 700
•
动作范围为： 200
arg
U
•
g
1600
Ig
700
2
•
20
arg
Ug
•
160
200
Ig
U g
sen 70 0
Ig
接地短路功率方向继电器的接线方式
整定原则及公式
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。
II 0oper
Krel 3I0max
K rel 可靠系数，一般取1.25-1.3。
I N处发生接地故障时，流过本保护的 0max 最大零序电流
M I0
3IM 0
1 II
0.oper 0
N
3I 0.m a x
l
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。 （为提高保护灵敏度可让保护带有0.1 秒延时,此条可不考虑)
5
Ig (3I0 ) N1
6
UR
R1 N2 Zbr Ig
N3 Zbr Ig
KP
U1
C1 R2 C2 R3 C3
U1
T
nTU g nTU g
7
U g
8
U2
11
KP
12
U2
R4
C4
动作方程
• 幅值比较
•
•
•
U 1 nT U g Zbr I g
•
•
•
U 2 nT U g Zbr I g
பைடு நூலகம்
•
•
U1 U2
运行时的最大零序 电流。
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
零序过电流保护
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 整定计算原则：1、在下一相邻线路上发生三相短路
1、故障点处的零序电压最高，离故障点 越远，零序电压越低，变压器中性点接地 处的零序电压为零。 2、零序电流是由故障点处零序电压产生， 其大小与分布由接地变压器的分布与数目 决定。 3、零序或负序功率方向与正序功率方向 相反，即正序功率方向为由母线指向故障 点，而零序功率方向却由故障点指向母线。
三段式零序电流保护
II 0oper
K rel 3I0ust
K rel ——可靠系数，一般取1.1-1.2。
I0ust ——三相触头不同时合闸时，
出现的最大零序电流。
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。
II 0oper
K rel 3I 0unc
零序III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。
•灵近后敏备度：选校本验线路末端接地短路流过本保
护的最小零序电流与保护动作电流之比, 要求灵敏系数不小于1.3-1.5;
•远后备：选下一相邻线路末端接地短路流 过本保护的最小零序电流与保护动作电流 之比,要求灵敏系数不小于1.2
1、按与相邻线路的零序Ⅰ段配合 整定。
K II I K I 0oper1
rel I 0oper2
b
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。
M I0 1
IM 0
N I0 2 K P IN 0
I0
3IM 0
3I N 0
II 0.oper.1 0
I II 0.oper.1
II 0.oper.2 l
I 0oper1
相邻线路零序Ⅰ段
的动作电流;
Krel 可靠系数，取1.1； Kb 分支系数。
2、按躲过非全相运行时的零 序电流整定(不灵敏II段按此原则整定)
I 0oper1
Krel
3I0unc
I 0unc ——本线路非全相
一、无时限零序电流速断保护 二、限时零序电流速断保护 三、零序过电流保护
QF
YC
1KS
2KS 3KS
+
I
I
t
I
t
1KA
KC 2KA
1KT 3KA
TA
无时限零序电流速断保护
工作原理:反映被保护线路零序电流升高 而动作的保护 作用：作为被保护线路接地故障的主保护 保护区：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
时，本保护不动作。2、与下一相邻线路零序过电 流保护灵敏度配合
零序过电流保护动作电流整定
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。
I K I 0oper1
rel unbmax
Krel —可靠系数，取1.2-1.3
Iunbmax ——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。
Krel 可靠系数，一般取1.1-1.2。
II 0oper
非全相振荡时的零序电流。
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
整定计算及灵敏度校验
•
•
Ig 3I0
•
•
U g 3U 0
IA IB IC
3I0
3U 0
TA Ia Ib Ic
最大不平衡电流计算
Kaper ~ 非周期分量影响系数取 1 2 Kst ~ 电流互感器同型系数， 同型取0.5,不同型取1 Kerr ~ 电流互感器10%误差, 取0.1
2、与下一相邻线路零序过电流 保护灵敏度配合
K III I K I 0oper1
rel III 0oper2
b
Kb ~ 分支系数，其值为下一相邻线路
第一节 中性点直接接地电网 中单相接地故障的保护
1TM M
N 2TM
Iko
ZM 0
ZMK0
IM 0 U M 0
IK 0
K Z NK 0
U K 0 IN 0U N 0 Z N 0
IM 0
M 0
IM 0
180 0 M 0
UM0
UK0 UN0
U M 0
接地故障时零序分量的分布特点
零序方向电流保护
•增设方向元件的必要性 •正向故障时，保护安装点零序电 压与零序电流的相位关系 •整流型零序功率方向继电器
M 1 K 2N 3
4P
•
•
U M0 I M0 ZM0
IM 0
IM 0
M 0
180 0 M 0
U M 0
LG-12 整流型零序功率方向继电器
原理接线 动作方程及动作特性 接线方式
• 相位比较：
•
900
arg
nT
Ug
•
900
Zbr I g
•
(900
)
arg
U
•
g
900
Ig
00 br
选br 700则 700
•
动作范围为： 200
arg
U
•
g
1600
Ig
700
2
•
20
arg
Ug
•
160
200
Ig
U g
sen 70 0
Ig
接地短路功率方向继电器的接线方式
整定原则及公式
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。
II 0oper
Krel 3I0max
K rel 可靠系数，一般取1.25-1.3。
I N处发生接地故障时，流过本保护的 0max 最大零序电流
M I0
3IM 0
1 II
0.oper 0
N
3I 0.m a x
l
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。 （为提高保护灵敏度可让保护带有0.1 秒延时,此条可不考虑)
5
Ig (3I0 ) N1
6
UR
R1 N2 Zbr Ig
N3 Zbr Ig
KP
U1
C1 R2 C2 R3 C3
U1
T
nTU g nTU g
7
U g
8
U2
11
KP
12
U2
R4
C4
动作方程
• 幅值比较
•
•
•
U 1 nT U g Zbr I g
•
•
•
U 2 nT U g Zbr I g
பைடு நூலகம்
•
•
U1 U2
运行时的最大零序 电流。
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
零序过电流保护
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 整定计算原则：1、在下一相邻线路上发生三相短路
1、故障点处的零序电压最高，离故障点 越远，零序电压越低，变压器中性点接地 处的零序电压为零。 2、零序电流是由故障点处零序电压产生， 其大小与分布由接地变压器的分布与数目 决定。 3、零序或负序功率方向与正序功率方向 相反，即正序功率方向为由母线指向故障 点，而零序功率方向却由故障点指向母线。
三段式零序电流保护
II 0oper
K rel 3I0ust
K rel ——可靠系数，一般取1.1-1.2。
I0ust ——三相触头不同时合闸时，
出现的最大零序电流。
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。
II 0oper
K rel 3I 0unc
零序III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。
•灵近后敏备度：选校本验线路末端接地短路流过本保
护的最小零序电流与保护动作电流之比, 要求灵敏系数不小于1.3-1.5;
•远后备：选下一相邻线路末端接地短路流 过本保护的最小零序电流与保护动作电流 之比,要求灵敏系数不小于1.2
1、按与相邻线路的零序Ⅰ段配合 整定。
K II I K I 0oper1
rel I 0oper2
b
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。
M I0 1
IM 0
N I0 2 K P IN 0
I0
3IM 0
3I N 0
II 0.oper.1 0
I II 0.oper.1
II 0.oper.2 l
I 0oper1
相邻线路零序Ⅰ段
的动作电流;
Krel 可靠系数，取1.1； Kb 分支系数。
2、按躲过非全相运行时的零 序电流整定(不灵敏II段按此原则整定)
I 0oper1
Krel
3I0unc
I 0unc ——本线路非全相
一、无时限零序电流速断保护 二、限时零序电流速断保护 三、零序过电流保护
QF
YC
1KS
2KS 3KS
+
I
I
t
I
t
1KA
KC 2KA
1KT 3KA
TA
无时限零序电流速断保护
工作原理:反映被保护线路零序电流升高 而动作的保护 作用：作为被保护线路接地故障的主保护 保护区：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
时，本保护不动作。2、与下一相邻线路零序过电 流保护灵敏度配合
零序过电流保护动作电流整定
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。
I K I 0oper1
rel unbmax
Krel —可靠系数，取1.2-1.3
Iunbmax ——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。
Krel 可靠系数，一般取1.1-1.2。
II 0oper
非全相振荡时的零序电流。
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
整定计算及灵敏度校验
•
•
Ig 3I0
•
•
U g 3U 0
IA IB IC
3I0
3U 0
TA Ia Ib Ic
最大不平衡电流计算
Kaper ~ 非周期分量影响系数取 1 2 Kst ~ 电流互感器同型系数， 同型取0.5,不同型取1 Kerr ~ 电流互感器10%误差, 取0.1
2、与下一相邻线路零序过电流 保护灵敏度配合
K III I K I 0oper1
rel III 0oper2
b
Kb ~ 分支系数，其值为下一相邻线路