第五章 接地短路零序保护(新)
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
图5－2 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5－4 零序电流互感器接线示意图 （a）结构图 （b）接线图
阶段式零序电流保护
图5-5 无时限零序电流速断保护原理图 (a)网络接线图；(b)零序电流曲线
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
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保护装置。
5－1 单相接地短路时零序分量特点 (a) 系统接线 （b）零序网络 （c） 零序电压分布 （d） 向量图 当忽略回路的电阻时，按照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5－1（d）所示。
；
I
0
0
；
以BC两相短路时的电流为例，此时 I A 0
I
故
B
IK IK
I
0
0 。
I
C
以中性点直接接地电网的AB线路为例： ⒊ AB线路A相K（1）时
I I I
A
IK 0 0
1 I0 3 IK
B
C
可见：零序分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。
中性点不接地系统线路的接地保护：3种
（三）零序方向保护
１．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 路零序功率方向由母线指向线路的特点构成。 ２．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 器的电缆线路或经电缆引出的架空线上。 ３． 零序功率方向保护的原理接线:如图5-20所示。零序方向继电器 的最灵敏角为90°。
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 线路的单相接地保护。
中性点经消弧线圈接地系统线路的接地保护
（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，然后控制消弧线圈改变一档，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化量，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改变值，而其 它线路基本上不变。该方法可进行多次重判，保证选线准确率。
2． 最灵敏角φ sen ３．接线方式 P77、78
而我们的要求是
sen
( ) 70
TX I
sen
110
（P76）
在进行KW0接线时应注意，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。
四段式零序电流保护的定义 P73 由无时限零序电流速断保护、0.5s限时零序电流速断保护、 1s限时零序电流速断保护和零序过电流保护组合在一起的保 护，称之。
零序功率方向继电器的特点
——以LG—12型KW为例
1．不需要引入“R-L-C”记忆回路。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。
电网 3种保护
返回1
TV
图 5-19 绝缘监视装置原理接线
返回
图5-20 零序功率方向保护的原理接线
返回
以中性点直接接地电网的AB线路为例：
5－1 单相接地短路时零序分量特点 (a) 系统接线 （b）零序网络 （c） 零序电压分布 （d） 向量图
以中性点直接接地电网的AB线路为例： ⒈ AB线路正常运行时 A、B、C三相电流对称，为负荷电流， I 0 0 ⒉ AB线路相间短路时，仍然
对称分量中，一组三相大小相等、两两相位差为零即相 位也相等的序分量。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 在习惯规定的正方向下，
1 I 0 3 ( I A I B I C ) 1 U 0 3 (U AE U BE U CE )
第五章
二、应用场合
接地短路的零序保护
（二）35kV、10kV线路 1. 线路所在系统中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K（1）接地时，短路电流小，装设一套专用保护 延时动作于发信号。 3. 中性点不接地系统10kV、35kV线路接地保护：3种。 P82、83。 4. 中性点经消弧线圈接地10kV、35kV线路接地保护： P83、84。
故：根据此特点，可构成线路接地保护。
A 中性点 N B C
?
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：保护是否会误动，为什么？
Х
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：保护是否会误动，为什么？
注意：零序电压有纵向零序电压、横向零序电压之分，这
里(通常)所讲的为横向零序电压。
第五章
一、零序分量 （二）获取
接地短路的零序保护
1．零序电流 （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 从相间保护用TA的中线上获得。 （2）P70 （3）P71 （4）P169 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。 通过变压器中性接地线回路的TA获得，如（图 8-28）所示。
5-3 图5-21所示的零序过电流保护的接线图中，三个电流互感器的极性 如图所示。其接线是否正确? 正常运行时保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：保护是否会误动，为什么？
第五章
接地短路的零序保护
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，线路所配置的零序保护动作结果不 同、工作原理不同，名称也不同。 （一）110kV线路 1. 线路所在系统中性点运行方式为直接接地； 2. 线路发生K（1）接地时，短路电流大，保护应迅速动作于 QF跳闸，应配置主、后备保护 。 3. 线路接地保护采用阶段式零序电流保护，一般 为三段式， 也有四段式，必要时带方向元件。P71/75
中性点不接地系统线路的接地保护：3种
（一）无选择性绝缘监视装置
1．原理：根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
第五章
接地短路的零序保护
第五章
接地短路的零序保护
电力系统采用三相供电制。 §3 阶段式电流、电压保护 相间故障 线路故障 接地故障 §5 接地故障的零序保护 §4 阶段式方向电流保护
（包括零序电流保护、零序电流方向保护、零序电压保护、 零序功率方向保护等）
第五章
一、零序分量 （一）定义
接地短路的零序保护
图5-11 LG-12型功率方向继电器原理接线
正接
反接
图5-13 LG-12型功率方向继电器接线方式
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，且处处相等。
图5-16 中性点不接地系统单相接地时电容电流分布 (a) 网络图及电流分布；(b) 保护安装处电流电压相量
第五章
一、零序分量
接地短路的零序保护
2．零序电压 最常用 —— 零序电压滤过器 P76 接线图（图5-10）—— 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。 二、应用场合 电压等级在110kV及以下输电线路的接地故障保护。 —— 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采用零序保护。
中性点不接地系统线路的接地保护：3种（P82～83）
（一）无选择性绝缘监视装置 （零序电压保护，如图5-19所示） （二） 零序电流保护
（三）零序方向保护（φsen=90°） —— 工作原理如图5-16所示
结论：中性点经消弧线圈接地电网线路的单相接地保护，
无法和中性点不接地电网线路一样，采用零序电流保护或零 序功率方向保护，保护的实现较为困难。
实际上，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。
中性点经消弧线圈接地系统线路的接地保护
中性点经消弧线圈接地的电网要实现有选择性的接地保护是较为困难
的。目前这类电网除采用无选择性的绝缘监视装置之外，还可采用稳态
高次谐波分量或暂态零序电流原理保护等。P83 （一） 反应稳态5次谐波分量大小或方向的接地保护 （二） 反应暂态零序电流的保护 前面所述有关零序电流的特点，指的都是稳态电流值。实际上，由
电压。 3．工作情况分析 （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。
中性点不接地系统线路的接地保护：3种
（二） 零序电流保护
1．原理： 利用零序电流大小特点构成。 正常时，3I0=0 线 路 单相接地时，3I0=3ω(CO∑-C0)E，为整个网络所有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= 3ωC0E，为本线路的零序电容电流 （小） 2．接线图：P69 图5-4 3．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 电缆线路或经电缆引出的架空线上。
（四）有功功率法 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，根据 对每条线路的零序功率进行计算，即可判别接地线路。 （五）消弧线圈并联中电阻选线方式，等。 消弧线圈成套装置除具备上述介绍的残流增量法、有功分量法等选 线方法外，并可根据用户需要提供消弧线圈并联中电阻ZR为（阻值132Ω） 的选线方式。中电阻可与调容、调匝及其它调节方式的自动跟踪消弧线圈 并联，实现准确的接地选线功能。
图5－2 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5－4 零序电流互感器接线示意图 （a）结构图 （b）接线图
阶段式零序电流保护
图5-5 无时限零序电流速断保护原理图 (a)网络接线图；(b)零序电流曲线
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
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保护装置。
5－1 单相接地短路时零序分量特点 (a) 系统接线 （b）零序网络 （c） 零序电压分布 （d） 向量图 当忽略回路的电阻时，按照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5－1（d）所示。
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I
0
0
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以BC两相短路时的电流为例，此时 I A 0
I
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B
IK IK
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以中性点直接接地电网的AB线路为例： ⒊ AB线路A相K（1）时
I I I
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1 I0 3 IK
B
C
可见：零序分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。
中性点不接地系统线路的接地保护：3种
（三）零序方向保护
１．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 路零序功率方向由母线指向线路的特点构成。 ２．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 器的电缆线路或经电缆引出的架空线上。 ３． 零序功率方向保护的原理接线:如图5-20所示。零序方向继电器 的最灵敏角为90°。
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 线路的单相接地保护。
中性点经消弧线圈接地系统线路的接地保护
（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，然后控制消弧线圈改变一档，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化量，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改变值，而其 它线路基本上不变。该方法可进行多次重判，保证选线准确率。
2． 最灵敏角φ sen ３．接线方式 P77、78
而我们的要求是
sen
( ) 70
TX I
sen
110
（P76）
在进行KW0接线时应注意，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。
四段式零序电流保护的定义 P73 由无时限零序电流速断保护、0.5s限时零序电流速断保护、 1s限时零序电流速断保护和零序过电流保护组合在一起的保 护，称之。
零序功率方向继电器的特点
——以LG—12型KW为例
1．不需要引入“R-L-C”记忆回路。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。
电网 3种保护
返回1
TV
图 5-19 绝缘监视装置原理接线
返回
图5-20 零序功率方向保护的原理接线
返回
以中性点直接接地电网的AB线路为例：
5－1 单相接地短路时零序分量特点 (a) 系统接线 （b）零序网络 （c） 零序电压分布 （d） 向量图
以中性点直接接地电网的AB线路为例： ⒈ AB线路正常运行时 A、B、C三相电流对称，为负荷电流， I 0 0 ⒉ AB线路相间短路时，仍然
对称分量中，一组三相大小相等、两两相位差为零即相 位也相等的序分量。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 在习惯规定的正方向下，
1 I 0 3 ( I A I B I C ) 1 U 0 3 (U AE U BE U CE )
第五章
二、应用场合
接地短路的零序保护
（二）35kV、10kV线路 1. 线路所在系统中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K（1）接地时，短路电流小，装设一套专用保护 延时动作于发信号。 3. 中性点不接地系统10kV、35kV线路接地保护：3种。 P82、83。 4. 中性点经消弧线圈接地10kV、35kV线路接地保护： P83、84。
故：根据此特点，可构成线路接地保护。
A 中性点 N B C
?
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：保护是否会误动，为什么？
Х
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：保护是否会误动，为什么？
注意：零序电压有纵向零序电压、横向零序电压之分，这
里(通常)所讲的为横向零序电压。
第五章
一、零序分量 （二）获取
接地短路的零序保护
1．零序电流 （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 从相间保护用TA的中线上获得。 （2）P70 （3）P71 （4）P169 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。 通过变压器中性接地线回路的TA获得，如（图 8-28）所示。
5-3 图5-21所示的零序过电流保护的接线图中，三个电流互感器的极性 如图所示。其接线是否正确? 正常运行时保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：保护是否会误动，为什么？
第五章
接地短路的零序保护
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，线路所配置的零序保护动作结果不 同、工作原理不同，名称也不同。 （一）110kV线路 1. 线路所在系统中性点运行方式为直接接地； 2. 线路发生K（1）接地时，短路电流大，保护应迅速动作于 QF跳闸，应配置主、后备保护 。 3. 线路接地保护采用阶段式零序电流保护，一般 为三段式， 也有四段式，必要时带方向元件。P71/75
中性点不接地系统线路的接地保护：3种
（一）无选择性绝缘监视装置
1．原理：根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
第五章
接地短路的零序保护
第五章
接地短路的零序保护
电力系统采用三相供电制。 §3 阶段式电流、电压保护 相间故障 线路故障 接地故障 §5 接地故障的零序保护 §4 阶段式方向电流保护
（包括零序电流保护、零序电流方向保护、零序电压保护、 零序功率方向保护等）
第五章
一、零序分量 （一）定义
接地短路的零序保护
图5-11 LG-12型功率方向继电器原理接线
正接
反接
图5-13 LG-12型功率方向继电器接线方式
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，且处处相等。
图5-16 中性点不接地系统单相接地时电容电流分布 (a) 网络图及电流分布；(b) 保护安装处电流电压相量
第五章
一、零序分量
接地短路的零序保护
2．零序电压 最常用 —— 零序电压滤过器 P76 接线图（图5-10）—— 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。 二、应用场合 电压等级在110kV及以下输电线路的接地故障保护。 —— 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采用零序保护。
中性点不接地系统线路的接地保护：3种（P82～83）
（一）无选择性绝缘监视装置 （零序电压保护，如图5-19所示） （二） 零序电流保护
（三）零序方向保护（φsen=90°） —— 工作原理如图5-16所示
结论：中性点经消弧线圈接地电网线路的单相接地保护，
无法和中性点不接地电网线路一样，采用零序电流保护或零 序功率方向保护，保护的实现较为困难。
实际上，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。
中性点经消弧线圈接地系统线路的接地保护
中性点经消弧线圈接地的电网要实现有选择性的接地保护是较为困难
的。目前这类电网除采用无选择性的绝缘监视装置之外，还可采用稳态
高次谐波分量或暂态零序电流原理保护等。P83 （一） 反应稳态5次谐波分量大小或方向的接地保护 （二） 反应暂态零序电流的保护 前面所述有关零序电流的特点，指的都是稳态电流值。实际上，由
电压。 3．工作情况分析 （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。
中性点不接地系统线路的接地保护：3种
（二） 零序电流保护
1．原理： 利用零序电流大小特点构成。 正常时，3I0=0 线 路 单相接地时，3I0=3ω(CO∑-C0)E，为整个网络所有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= 3ωC0E，为本线路的零序电容电流 （小） 2．接线图：P69 图5-4 3．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 电缆线路或经电缆引出的架空线上。
（四）有功功率法 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，根据 对每条线路的零序功率进行计算，即可判别接地线路。 （五）消弧线圈并联中电阻选线方式，等。 消弧线圈成套装置除具备上述介绍的残流增量法、有功分量法等选 线方法外，并可根据用户需要提供消弧线圈并联中电阻ZR为（阻值132Ω） 的选线方式。中电阻可与调容、调匝及其它调节方式的自动跟踪消弧线圈 并联，实现准确的接地选线功能。