1、5.2小接地电流系统单相接地故障的保护小接地电流系统单相接地故障的保护P105114 在中性点非直接接地电网中，发生单相接地时，一般只要求继电保护装置能在中性点非直接接地电网中，发生单相接地时，一般只要求继电保护装置能无选择性地发出预告信号，不必跳闸。但对人身和设备的安全造成危险时，应有无选择性地发出预告信号，不必跳闸。但对人身和设备的安全造成危险时，应有选择性地动作于断路器跳闸。选择性地动作于断路器跳闸。 假定电网负荷为零，并忽略电源和线路上的电压降，电网的各相对地电假定电网负荷为零，并忽略电源和线路上的电压降，电网的各相对地电容容C0相等。在正常运行时，三相对地电压是对称的，中性点对地电压
2、为零，相等。在正常运行时，三相对地电压是对称的，中性点对地电压为零，即即UN=0。忽略电源和线路压降，各相对地电压为各相电势。在三相对称电压。忽略电源和线路压降，各相对地电压为各相电势。在三相对称电压作用下，产生三相电容电流也是对称的，并超前对应相电压作用下，产生三相电容电流也是对称的，并超前对应相电压90。 设在设在A相线路上发生金属性单相相线路上发生金属性单相接地，则接地相对地电容接地，则接地相对地电容C0被短路，被短路，中性点对地电位升至中性点对地电位升至UN=-EA，线路，线路各相对地电压、母线上零序电压分别各相对地电压、母线上零序电压分别为为:AKCKBKAKjAACKCjAABKB
3、KAEUUUUeEEEUeEEEUU33 330015015000 .P106)(300000KCKBCBAKKCCKBBAUUCjIIIIUCjIUCjII 故障点各相电流和故障点故障点各相电流和故障点三倍零序电流分别为三倍零序电流分别为: 两非故障相在电压和作用下，出现两非故障相在电压和作用下，出现超前相电压超前相电压90的电容电流和，非的电容电流和，非故障相电流为故障相电流为IB 、IC。线路各相对地电压、母线上零序电压分别为线路各相对地电压、母线上零序电压分别为:AKCKBKAKjAACKCjAABKBKAEUUUUeEEEUeEEEUU33 330015015000 .2、单侧电源多
4、条线路电网的单相接地零序电流分布、单侧电源多条线路电网的单相接地零序电流分布 设线路设线路II的的A相相接地短路，忽略负荷接地短路，忽略负荷电流及电容电流在线电流及电容电流在线路阻抗上的电压降，路阻抗上的电压降，则电网则电网A相对地电压相对地电压均为零，各元件均为零，各元件A相相对地电容电流为零，对地电容电流为零，B相、相、C相对地电压相对地电压和电容电流升高和电容电流升高 倍倍。各元件。各元件B相和相和C相相对地电容电流通过大对地电容电流通过大地、故障点、电源和地、故障点、电源和本元件构成回路。本元件构成回路。3 线路线路II上上A相电流相电流为零，为零，B相和相和C相电流相电流为本身的电容
5、电流为本身的电容电流IB1和和IC1，非故障线路始，非故障线路始端反应的零序电流从母端反应的零序电流从母线指向线路，可表示为线指向线路，可表示为：IKCIBIICUjIII00033 发电机端的零序电流为：发电机端的零序电流为： GKCGBGGCUjIII00033 2、单侧电源多条线路电网的单相接地零序电流分布、单侧电源多条线路电网的单相接地零序电流分布 非故障线路始端反应非故障线路始端反应的零序电流从母线指向线的零序电流从母线指向线路，可表示为：路，可表示为：IKCIBIICUjIII00033 电机端的零序电流为：电机端的零序电流为： GKCGBGGCUjIII00033 故障线路故障线
6、路II保护安装保护安装处流过的零序电流，仍以处流过的零序电流，仍以母线指向线路为假定正方母线指向线路为假定正方向。向。 即：即：)(3)(33000000GIKGIIICCUjIII 根据以上分析，可得出如下结论根据以上分析，可得出如下结论（1）在中性点不接地电网中发生单相接地时，电网各处故障相对地电压）在中性点不接地电网中发生单相接地时，电网各处故障相对地电压（金属性故障）为零，非故障相对地电压升高至电网电压，电网中（金属性故障）为零，非故障相对地电压升高至电网电压，电网中出现零序电压，其大小等于电网正常时的相电压。出现零序电压，其大小等于电网正常时的相电压。（2）非故障线路保护安装处，流过
7、本线路的零序电容电流，其方向由母）非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容电流，其方向由母线指向非故障线路，超前零序电压线指向非故障线路，超前零序电压90（3） 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，数值较大，其方向由故障线路指向母线，滞后零序电压和，数值较大，其方向由故障线路指向母线，滞后零序电压90（4）故障线路的零序功率与非故障线路的零序功率方向相反。）故障线路的零序功率与非故障线路的零序功率方向相反。 利用单相接地时，故障线路零序电流利用单相接地时，故障线路零序电流大于非故障线路零序电流的特点，区分大于
8、非故障线路零序电流的特点，区分故障元件和非故障元件，构成有选择性故障元件和非故障元件，构成有选择性的零序电流保护。根据需要可发出预告的零序电流保护。根据需要可发出预告信号或作用于故障线路的断路器跳闸。信号或作用于故障线路的断路器跳闸。 这种保护一般用在有条件安装零序电这种保护一般用在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流互感器的电缆线路或经电缆引出的架空线上。空线上。22)-(5 30 UCKIreloper 22)-(5 3)(3000000CKCCCUKCCUKrelrelsen 可靠系数，可靠系数，如瞬时动作，取如瞬时动作，取45；如保护延；如保护延时动作，可取时动作，可取
9、1.52；relKC0各线路各线路每相对地电容总每相对地电容总和的最小值；和的最小值；电缆头电缆头 对地绝缘对地绝缘经经TA铁芯铁芯再接地再接地 在实用计算中可用经验公式计算各条线路本身的零序电容电流：在实用计算中可用经验公式计算各条线路本身的零序电容电流：对电缆线路对电缆线路 ; 对架空线路对架空线路 min1.25sK35035310lUIN350320lUIN流过故障点的零序电流为：流过故障点的零序电流为： 采用零序电流互感器时采用零序电流互感器时 采用零序电流滤过器时，采用零序电流滤过器时， 。显然，只有在出线较多时，。显然，只有在出线较多时，才能满足保护的灵敏系数的才能满足保护的灵敏
10、系数的 要求要求.350)35(3210llUINmin1.5sK 在中性点不接地电网中，当出线较少情况下，非故障相零序电流与故障相在中性点不接地电网中，当出线较少情况下，非故障相零序电流与故障相零序电流差别可能不大，采用零序电流保护不能满足灵敏性要求，这时可采用零序电流差别可能不大，采用零序电流保护不能满足灵敏性要求，这时可采用零序功率方向保护。零序功率方向保护。零序功率方向继电器零序功率方向继电器的最大灵敏角为的最大灵敏角为90采用正极性接入方式，接入采用正极性接入方式，接入3U0和和3I0。非故障线路保护安装处零非故障线路保护安装处零序电流超前零序电压序电流超前零序电压905.2小接地电
11、流系统单相接地故障的保护小接地电流系统单相接地故障的保护 在零序电压作用下，消在零序电压作用下，消弧绕组有一电感电流弧绕组有一电感电流IL经接经接地点流回消弧绕组。地点流回消弧绕组。（1）完全补偿：使）完全补偿：使IK=IL-IC=0的补偿方式。这种补偿方式，正是满足串联的补偿方式。这种补偿方式，正是满足串联谐振的条件谐振的条件 。使电源中性点对地电压升高，这是不允许的。因此，实际。使电源中性点对地电压升高，这是不允许的。因此，实际上不采用完全补偿方式。上不采用完全补偿方式。（2）欠补偿：使）欠补偿：使ILIC的补偿方式，补偿后接地点的电流仍然是容性的，的补偿方式，补偿后接地点的电流仍然是容性
12、的，当系统运行方式改变时，例如某些线路因检修被迫切除或因短路跳闸时，当系统运行方式改变时，例如某些线路因检修被迫切除或因短路跳闸时，系统零序电容电流会减小。致使可能得到完全补偿。所以欠补偿方式一系统零序电容电流会减小。致使可能得到完全补偿。所以欠补偿方式一般也不采用。般也不采用。（3）过补偿：是使）过补偿：是使ILIC的补偿方式。采用这种补偿方式后，接地点残余的补偿方式。采用这种补偿方式后，接地点残余电流是感性的，这时即使系统运行方式发生改变，也不会产生串联谐振。电流是感性的，这时即使系统运行方式发生改变，也不会产生串联谐振。因此这种补偿方式得到了广泛的应用。因此这种补偿方式得到了广泛的应用。
13、l 根据理论分析和实验结果可以得出中性点经消弧根据理论分析和实验结果可以得出中性点经消弧绕组单相接地的暂态过程与中性点不接地系统单绕组单相接地的暂态过程与中性点不接地系统单相接地的暂态过程相同。根据单相接地暂态过程相接地的暂态过程相同。根据单相接地暂态过程的特点，可以构成反应暂态过程的接地保护，一的特点，可以构成反应暂态过程的接地保护，一般反应暂态过程的接地保护方式有如下两种：般反应暂态过程的接地保护方式有如下两种：l （1）反应暂态电流幅值接地保护。）反应暂态电流幅值接地保护。l （2）反应暂态零序分量首半波方向的接地保护，）反应暂态零序分量首半波方向的接地保护，这种保护是应用反应暂态零序电
14、流和零序电压首这种保护是应用反应暂态零序电流和零序电压首半波方向原理构成。半波方向原理构成。5.2小接地电流系统单相接地故障的保护小接地电流系统单相接地故障的保护25)-(5 )(31)(33000000IIINIIIRIIICCjRUIIIIN 12z3,dq5-65.2小接地电流系统单相接地故障的保护小接地电流系统单相接地故障的保护补充题补充题5-1：如图所示网络已知电源等值电抗如图所示网络已知电源等值电抗 ；线路正序电；线路正序电抗，零序电抗抗，零序电抗 ；变压器；变压器T1额定参数：额定参数：31.5MVA,，110/6.6kV,UK=10.5%，其它参数如图所示，试确定，其它参数如图
15、所示，试确定AB线路的零序电流保护第线路的零序电流保护第I段、第段、第II段、第段、第III段的动作电流、灵敏系数和动作时限。段的动作电流、灵敏系数和动作时限。补充题补充题5-15-1的网络的网络1205 ,8XXX 100.4 /,1.4 /Xkm Xkm2X0X1XEphIK1IK2IK0两相接地短路复合序网图两相接地短路复合序网图例题例题5-1：如图所示网络已知电源等值电抗如图所示网络已知电源等值电抗 ；线路正序电抗，；线路正序电抗，零序电抗零序电抗 ；变压器；变压器T1额定参数：额定参数：31.5MVA,，110/6.6kV,UK=10.5%，其它参数如图所示，试确定，其它参数如图所示
16、，试确定AB线路的零序电流保护第线路的零序电流保护第I段、第段、第II段、第段、第III段的动作电流、灵敏系数和动作时限。段的动作电流、灵敏系数和动作时限。例题例题5-15-1的网络的网络1205 ,8XXX 100.4 /,1.4 /Xkm Xkm解：解：1、计算零序短路电流。、计算零序短路电流。线路线路AB：线路线路BC：变压器变压器T1：1200.4 208 ,1.4 5028XXX 1200.4 5020 ,1.4 5070XXX120.105 11040.3331.5XX2X0X1XEphIK1IK2IK0两相接地短路复合序网图两相接地短路复合序网图125813XX01XX，08 2
17、8 36X 所以，故应按单相接地短路整定计算，按两相接地短路效验灵敏系数所以，故应按单相接地短路整定计算，按两相接地短路效验灵敏系数(1)(1,1)00kkII1,12020201201,101150001378013 3613363 13133633 7802340phkKEXIAXXXXXXXIA 两相接地：两相接地：单相单相 接地：接地： 1011500010703 13 1336kIA 1033 10703210kIA B母线的最大三相短路电流为母线的最大三相短路电流为 311500051103 58KBIAC母线短路时的零序电流为母线短路时的零序电流为12033 ,106XXX1,1
18、03 11500033381333 10633 1063 3333 106KIA 103 115000311603 3333 106kIA两相两相 接地：接地：解：解：1、计算零序短路电流。、计算零序短路电流。线路线路AB：线路线路BC：变压器变压器T1：1200.4 208 ,1.4 5028XXX 1200.4 5020 ,1.4 5070XXX120.105 11040.3331.5XX125813XX01XX，所以，故应按单相接地短路整定计算，按两相所以，故应按单相接地短路整定计算，按两相接地短路效验灵敏系数接地短路效验灵敏系数(1)(1,1)00kkII1,12020201201,1
19、01150001378013 3613363 13133633 7802340phkKEXIAXXXXXXXIA 2X0X1XEphIK1IK2IK0两相接地短路复合序网图两相接地短路复合序网图08 28 36X 1011500010703 13 1336kIA 1033 10703210kIA B母线的最大三相短路电流为母线的最大三相短路电流为 311500051103 58KBIAC母线短路时的零序电流为母线短路时的零序电流为12033 ,106XXX1,103 11500033381333 10633 1063 3333 106KIA 103 115000311603 3333 106k
20、IA、 各段保护的整定计算及各段保护的整定计算及灵敏系数校验灵敏系数校验1）零序）零序I段段10 max31.25 32104010IIoprelIKIA单相接地短路时保护区的长度为：单相接地短路时保护区的长度为：3 11500040103 2582 0.41.414.40.5 2010lllkmkm合格两相接地短路时保护区的长度为：两相接地短路时保护区的长度为：3 11500040103 50.4162 1.490.2 204lllkmkm 合格（2）零序）零序II段段 120max31.15 1.25 11601670IIIIIIIIopreloprelrelCIKIKKIA1,101323401.41.31670IIBsenIIopIKI动作时限动作时限0.5IIopttS (3)零序零序III段段因为是因为是110线路，可以考虑非全相线路，可以考虑非全相运行情况，按躲开线路末端最大不运行情况，按躲开线路末端最大不平衡电流整定平衡电流整定 1max1.25 1.5 0.5 0.1 5110480IIIIIIoprelunbIK IA8131.691.5480senK远后备保护：远后备保护：动作时限：动作时限： 近后备保护：近后备保护： 23404.91.5480senK120.50.51IIIIIIopopttts 解题完毕解题完毕
