输电线路接地保护课件.ppt

1、第五章第五章 输电线路接地保护输电线路接地保护本章主要内容本章主要内容一、中性点直接接地电网中单相一、中性点直接接地电网中单相接地故障的保护接地故障的保护 二、小接地电流系统单相接地故二、小接地电流系统单相接地故障的保护障的保护 第一节第一节中性点直接接地电网中单相中性点直接接地电网中单相接地故障的保护接地故障的保护 一、中性点工作方式一、中性点工作方式 中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地 中性点直接接地中性点直接接地 中性点不接地中性点不接地 中性点经高电阻接地中性点经高电阻接地 上页下页返回当发生一点接当发生一点接地故障时，即地故障时，即构成单相接地构成单相接地短路，这时所短路，这时

2、所产生的故障电产生的故障电流很大流很大，称中称中性点直接接地性点直接接地的系统为的系统为大接大接地电流系统地电流系统。110kV110kV以上系统以上系统第一节第一节中性点直接接地电网中单相接地故中性点直接接地电网中单相接地故障的保护障的保护 一、中性点工作方式一、中性点工作方式 中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地 中性点直接接地中性点直接接地 中性点不接地中性点不接地 中性点经高电阻接地中性点经高电阻接地 上页下页返回 当一相发生当一相发生接地故障时，接地故障时，故障电流是各故障电流是各元件对地的电元件对地的电容电流，往往容电流，往往比负荷电流小比负荷电流小得多，所以这得多，所以这种系

3、统叫种系统叫小接小接地电流系统地电流系统。60kV60kV以下系统以下系统第一节第一节中性点直接接地电网中单相接地故中性点直接接地电网中单相接地故障的保护障的保护 正常运行正常运行相间短路相间短路系统振荡系统振荡单相接地单相接地两相接地两相接地一相断线一相断线两相断线两相断线无零序分量无零序分量有零序分量有零序分量零序电流零序电流零序电压零序电压零序功率方向零序功率方向第一节第一节中性点直接接地电网中单相中性点直接接地电网中单相接地故障的保护接地故障的保护 一、变压器中性点接地方式的选择一、变压器中性点接地方式的选择 对变压器中性点接地的选择应满足两点要求：对变压器中性点接地的选择应满足两点要

4、求：不使系统出现危险的过电压；不使系统出现危险的过电压；不使零序序网有较大的变化，以保证零序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电流保护有稳定的灵敏度。第一节第一节中性点直接接地电网中单相中性点直接接地电网中单相接地故障的保护接地故障的保护 上页下页返回二、接地故障时零序分量的分布特点接地故障时零序分量的分布特点 MTM1TM2NkI0NU0NKZ0NZ0MZ0KU0MKZK0MU0MI0NI0KI0NU0MU0KU0MU0MI0MI0M00180M故障点处、母线故障点处、母线M和和N处的零序电压处的零序电压为为 当当K点发生单相接地点发生单相接地短路时，故障点处的短路时

5、，故障点处的零序电流为零序电流为 0000000000)(NNNMMMMKMMKZIUZIUZZIU000ZUIKK零序电压、零序电流的分布具有下特点：零序电压、零序电流的分布具有下特点：(1)故障点处的零序电压最高，变压器中故障点处的零序电压最高，变压器中性点接地处的零序电压为零。性点接地处的零序电压为零。第一节第一节中性点直接接地电网中单相中性点直接接地电网中单相接地故障的保护接地故障的保护 二、接地故障时零序分量的分布特点二、接地故障时零序分量的分布特点 MTM1TM2NkI0NU0NKZ0NZ0MZ0KU0MKZK0MU0MI0NI0KI0NU0MU0KU0MU0MI0MI0M0018

6、0M零序电压、零序电流的分布具有下特点：零序电压、零序电流的分布具有下特点：(1)故障点处的零序电压最高，变压器中故障点处的零序电压最高，变压器中性点接地处的零序电压为零。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，零序电流是由故障点处零序电压产生，只在故障点与中性点接地的变压器之间流只在故障点与中性点接地的变压器之间流动。并由大地构成回路。动。并由大地构成回路。第一节第一节中性点直接接地电网中单相中性点直接接地电网中单相接地故障的保护接地故障的保护 二、接地故障时零序分量的分布特点二、接地故障时零序分量的分布特点 MTM1TM2NkI0NU0NKZ0NZ0MZ0KU0M

7、KZK0MU0MI0NI0KI0NU0MU0KU0MU0MI0MI0M00180M(3)零序或负序功率方向与正序功率方向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。点，而零序功率方向却由故障点指向母线。三、零序电流保护的组成及多段式零序电流保护三、零序电流保护的组成及多段式零序电流保护+ITAKA1IIttKT1KA2KA3KCKS1KS2KS3YCQF零序电流速零序电流速断断(I段段)时限零序电流时限零序电流速断速断(II段段)零序过电流零序过电流(III段段)1.1.无时限零序电流速断保护无时

8、限零序电流速断保护 max.03IIoperI.01M0IN003MIl工作原理和整定与相间工作原理和整定与相间短路的无时限电流速断短路的无时限电流速断保护类似保护类似1 1、躲过被保护线路末端接、躲过被保护线路末端接地短路故障时，流过本保地短路故障时，流过本保护的最大零序电流。护的最大零序电流。可靠系数，可靠系数，一般取一般取1.25-1.31.25-1.3。N N处发射接地故障处发射接地故障 时，最大零序时，最大零序 电流。电流。max003IKIrelIopermax0IKrel1.1.无时限零序电流速断保护无时限零序电流速断保护 2 2、躲过断路器三相触头不躲过断路器三相触头不同时合闸

9、时，流过保护的同时合闸时，流过保护的最大零序电流。最大零序电流。可靠系数，一般取可靠系数，一般取 1.1-1.21.1-1.2。三相触头不同时合三相触头不同时合 闸时，最大零序闸时，最大零序 电流。电流。ustreloperIKI003relKustI 03 3、当被保护线路采用单相、当被保护线路采用单相自动重合闸时，保护还应自动重合闸时，保护还应躲过单相重合闸过程中出躲过单相重合闸过程中出现非全相运行又伴随振荡现非全相运行又伴随振荡时的零序电流。时的零序电流。-可靠系数，一般取可靠系数，一般取 1.1-1.21.1-1.2。非全相振荡时的非全相振荡时的 零序电流。零序电流。uncrelope

10、rIKI003relKuncI 0零序电流零序电流I I段的动作电流取上段的动作电流取上述三个条件计算的最大者。述三个条件计算的最大者。2.2.限限时时零序电流速断保护零序电流速断保护 03NIIoperI1.0003MIIIoperI1.00IIoperI2.00I0MI0NI0IM12NPKl按与相邻线路的零序电按与相邻线路的零序电流流I I段配合段配合 _可靠系数，可靠系数，一般取一般取1.25-1.31.25-1.3。_分支系数分支系数.2010operbreloperIKKIrelKbK00MNbIIK bNMKII003.3.零序过电流保护零序过电流保护 零序过电流速保护工作原理和

11、整定与相间短路的过电流保护类似零序过电流速保护工作原理和整定与相间短路的过电流保护类似1 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。衡电流。-相邻线路出口处发生三相短路时，零序电流滤过器所输出的最相邻线路出口处发生三相短路时，零序电流滤过器所输出的最 大不平衡电流。大不平衡电流。max10unbreloperIKImaxunbI3.3.零序过电流保护零序过电流保护 2)2)与相邻线路与相邻线路III段段零序零序电流保护的灵敏度取得配合电流保护的灵敏度取得配合时限按阶梯原则整定。时限按阶梯原则整定。2010operbrel

12、operIKKI3.3.零序过电流保护零序过电流保护 在同一线路上的零序过电流保护与相间短路的在同一线路上的零序过电流保护与相间短路的过电流保护相比，将具有较小的时限，这是零序过过电流保护相比，将具有较小的时限，这是零序过电流保护的一大优点。电流保护的一大优点。3.3.零序过电流保护零序过电流保护 4.4.零序方向电流保护零序方向电流保护 1 1）增设方向元件的必要性）增设方向元件的必要性MNP12341K2K2 2）正向故障时，保护）正向故障时，保护安装点零序电压与零序安装点零序电压与零序电流的相位关系电流的相位关系 000MMMZIU0MU0MI0MI0M00180M5.大接地电流系统零序

13、保护的评价大接地电流系统零序保护的评价1 1）灵敏度高）灵敏度高 过电流保护是按最大负荷电流整定，而零过电流保护是按最大负荷电流整定，而零序过电流保护是按躲过最大不平衡电流整定，序过电流保护是按躲过最大不平衡电流整定，因此，零序过电流保护的灵敏度因此，零序过电流保护的灵敏度高。高。2 2）动作迅速）动作迅速 零序过流保护的动作时限，不必与零序过流保护的动作时限，不必与Y Y，d d接线的接线的降压变压器后的线路保护动作时限相配合，因此降压变压器后的线路保护动作时限相配合，因此其动作时限比相间过电流保护动作时限短。其动作时限比相间过电流保护动作时限短。大接地电流系统零序保护的评价大接地电流系统零

14、序保护的评价3 3）不受系统振荡和过负荷的影响）不受系统振荡和过负荷的影响 当系统发生振荡和对称过负荷时，三相当系统发生振荡和对称过负荷时，三相是对称的，反应相间短路的电流保护都受其是对称的，反应相间短路的电流保护都受其影响，可能误动作。而零序电流保护则不受影响，可能误动作。而零序电流保护则不受其影响，因为振荡及对称过负荷时，无零序其影响，因为振荡及对称过负荷时，无零序分量。分量。5.大接地电流系统零序保护的评价大接地电流系统零序保护的评价4 4）接线简单、经济、可靠）接线简单、经济、可靠 零序电流保护反应单一的零序分量，故零序电流保护反应单一的零序分量，故用一只测量继电器就可反应三相中任意一

15、相用一只测量继电器就可反应三相中任意一相的接地短路，使用继电器的数量少。所以，的接地短路，使用继电器的数量少。所以，零序电流保护接线简单、经济、调试维护方零序电流保护接线简单、经济、调试维护方便、动作可靠。便、动作可靠。第二节第二节小接地电流系统单相接地小接地电流系统单相接地故障的保护故障的保护 在小接地电流系统中发生单相接地故障时，在小接地电流系统中发生单相接地故障时，一般都允许再继续运行一般都允许再继续运行1-21-2小时。小时。要求保护能够选出接地线路并及时发出信号；要求保护能够选出接地线路并及时发出信号；当对人身和设备安全有危险时，应动作与跳闸。当对人身和设备安全有危险时，应动作与跳闸

16、。一一.中性点不接地系统单相接地的特点中性点不接地系统单相接地的特点BICIBEAECE0C0C0CNUABCCIBIAIKACBAKjAACKCjAABKBKAEUUUUeEEEUeEEEUU)(313300150150AECEBE03KUKCU0KUKBUBICICBIICBkokCkBCBAkCCkBBIIIUCjUCjIIIUCjIUCjI)()(0000IC0GC0IIIIIC0一一.中性点不接地系统单相接地的特点中性点不接地系统单相接地的特点1 1、发生接地后，全系统出现零序电压和零序电流。、发生接地后，全系统出现零序电压和零序电流。非故障相电压升高至原来的非故障相电压升高至原来的

17、 倍，电源中性点对地电倍，电源中性点对地电压与故障相电势的相量大小相等方向相反；压与故障相电势的相量大小相等方向相反；2 2、非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容、非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容电流。容性无功功率是由母线指向非故障线路；电流。容性无功功率是由母线指向非故障线路；3 3、故障线路保护安装处，流过的是所有非故障元件、故障线路保护安装处，流过的是所有非故障元件的零序电容电流之和。而容性无功功率是由故障线路的零序电容电流之和。而容性无功功率是由故障线路指向母线。指向母线。3一一.中性点不接地系统单相接地的特点中性点不接地系统单相接地的特点1 1无选择性绝缘监视装置无选

18、择性绝缘监视装置 利用接地故障时出现的零序电压而构成利用接地故障时出现的零序电压而构成2.2.零序电流保护零序电流保护 利用故障线路始端和非故障线路始端利用故障线路始端和非故障线路始端零序电流大小不同而构成零序电流大小不同而构成3 3、零序功率方向保护、零序功率方向保护 利用故障线路始端和非故障线路始端利用故障线路始端和非故障线路始端零序功率方向不同而构成零序功率方向不同而构成二二.中性点不接地系统单相接地的保护方式中性点不接地系统单相接地的保护方式二二.中性点不接地系统单相接地的保护方式中性点不接地系统单相接地的保护方式1 1无选择性绝缘监视装置无选择性绝缘监视装置在发电厂或变电所的母线上装

19、设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，一台三相五柱式电压互感器，出的信号没有选择性，运行人出的信号没有选择性，运行人员只能根据信号和三个电压表员只能根据信号和三个电压表的指示情况判别故障相，而选的指示情况判别故障相，而选不出故障线路。不出故障线路。UVVV03UNabc信号ABC二二.中性点不接地系统单相接地的保护方式中性点不接地系统单相接地的保护方式2 2零序电流保护零序电流保护零序电流保护是利用故障元件零序电流保护是利用故障元件的零序电流大于非故障元件的的零序电流大于非故障元件的零序电流的特点，区分出故障零序电流的特点，区分出故障和非故障元件，从而构成有选和非故障元件，从

20、而构成有选择性的保护。根据需要保护可择性的保护。根据需要保护可动作于信号，也可动作于跳闸动作于信号，也可动作于跳闸。二二.中性点不接地系统单相接地的保护方式中性点不接地系统单相接地的保护方式3 3零序功率方向保护零序功率方向保护 在出线较少的情况下，非故障线路的零序电容电流与故障在出线较少的情况下，非故障线路的零序电容电流与故障线路的零序电容电流相差不大，采用零序电流保护灵敏度线路的零序电容电流相差不大，采用零序电流保护灵敏度很难满足要求，可利用故障线路和非故障线路零序功率方很难满足要求，可利用故障线路和非故障线路零序功率方向的不同，区分出故障线路，构成有选择性的零序方向保向的不同，区分出故障线路，构成有选择性的零序方向保护区分出故障护区分出故障IC0GC0IIIIIC0LILIIII0II0GI00kI0kU0kIIL二、中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的特点二、中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的特点0KLII完全补偿完全补偿过补偿过补偿欠补偿欠补偿补偿度补偿度0KLII%10pkokoLIII 经消弧线圈接地系统的接地保护经消弧线圈接地系统的接地保护 1 1反应稳态反应稳态5 5次谐波分量的接地次谐波分量的接地 2 2反应暂态零序电流的保护；反应暂态零序电流的保护；保护；保护；3 3注入信号法注入信号法 。