中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护

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1、 编 写 教 师 李 志 新 编 写 日 期 11、 3、 20 授 课 顺 序 授 课 日 期 2010、 8、 10 授 课 班 级 发 电 091GJ 课 题 2.3 中 性 点 直 接 接 地 系 统 中 接 地 短 路 的 零 序 电 流 及 方 向 保 护 目 的 要 求 掌 握 中 性 点 直 接 接 地 系 统 中 接 地 短 路 的 零 序 电 流 及 方 向 保 护 基 本 原 理 重 点 及 难 点 重 点 ： 零 序 电 流 及 方 向 保 护 基 本 原 理 难 点 ： 零 序 保 护 的 配 合 课 堂 提 问及 布 置 作 业 提 问 ： 功 率 方 向 保 护

2、的 动 作 区 是 如 何 确 定 的 ？作 业 ： P62 时 间 分 配 组 织 教 学 6分 钟 复 习 旧 课 6分 钟 讲 授 新 课 210分 钟巩 固 新 课 12分 钟 布 置 作 业 6分 钟 组 长 审 核 签 字 审 核 日 期 继 电 保 护 教 案 2.3 中 性 点 直 接 接 地 系 统 中 接 地 短 路 的 零 序 电 流 及 方 向 保 护 电 力 系 统 中 性 点 工 作 方 式 ： 中 性 点 直 接 接 地 、 中 性 点不 接 地 和 中 性 点 经 消 弧 线 圈 接 地 。 大 电 流 接 地 系 统 ： 中 性 点 直 接 接 地 的 系 统

3、 中 ， 当 发 生 单相 接 地 时 ， 使 故 障 相 产 生 很 大 的 短 路 电 流 。 -110kV及 以上 电 网 。 小 电 流 接 地 系 统 ： 在 中 性 点 非 直 接 接 地 的 系 统 中 ， 在 发生 单 相 接 地 时 ， 因 构 不 成 短 路 回 路 ， 在 故 障 点 流 过 比 负 荷电 流 小 得 多 的 电 流 。 - 3 35kV及 以 下 电 网 。 一 、 电 力 系 统 中 性 点 工 作 方 式 和 应 用 场 合 单 相 接 地 故 障 的 特 征 ： 将 出 现 很 大 的 零 序 电 压 和 零 序 电 流 。 利 用 对 称 分 量

4、 法 ， 可 以 分 解 出 零 序 、 负 序 、 正 序 分 量 。正 序 、 负 序 和 零 序 是 为 了 分 析 系 统 电 压 、 电 流 出 现 不 对 称现 象 时 ， 把 三 相 不 对 称 的 分 量 分 解 成 对 称 分 量 （ 正 序 、 负序 ） 及 同 相 的 零 序 分 量 。 三 相 对 称 时 ， 负 序 和 零 序 分 量 为零 。 当 系 统 出 现 故 障 时 ， 三 相 不 对 称 。正 方 向 规 定 ：零 序 电 流 方 向 ： 母 线 流 向 故 障 点 为 正零 序 电 压 方 向 ： 线 路 高 于 大 地 的 电 压 为 正 。 零 序

5、分 量 参 数 的 特 点 ：一 、 接 地 短 路 时 零 序 电 压 、 电 流 和 功 率 的 分 布 运 行 方 式 的 变 化 ， 间接 影 响 零 序 分 量 的 大 小 。 故 障 点 零 序 电 压 最 高 ，距 离 故 障 点 越 远 零 序 电 压越 低 。 变 压 器 中 性 点 接 地处 电 压 为 零 。1、 零 序 电 压 2、 零 序 电 流 1） 零 序 电 流 由 故 障 点 零 序 电 压 产 生 ， 由 故 障 点 经 线 路 流向 大 地 ， 必 须 经 变 压 器 中 性 点 构 成 回 路 ； 中 性 点 不 接 地 的 网络 不 存 在 零 序 电

6、 流 。 2） 零 序 电 流 与 零 序 电 压 的 相 位 关 系 。 规 定 ： 电 流 的 方 向 母线 流 向 线 路 为 正 ； 如 图 所 示 ： 3） 零 序 电 流 的 大 小 和 分 布 ， 取 决 于 送 电 线 路 的 零 序 阻 抗和 中 性 点 接 地 变 压 器 的 零 序 阻 抗 ， 而 与 电 源 的 数 目 和 位置 无 关 。 4） 零 序 电 流 保 护 的 灵 敏 度 直 接 决 定 于 系 统 中 性 点 接 地 的数 目 和 分 布 ， 所 以 要 求 变 压 器 中 性 点 不 应 任 意 改 变 其 接线 方 式 。3、 零 序 功 率 及 其

7、 分 布大 小 ： 短 路 点 U 0最 大 ， 零 序 功 率 最 大 ， 变 压 器 中 性 点 零 序功 率 为 零 。方 向 ： 从 故 障 线 路 指 向 母 线 ， 与 正 序 方 向 相 反 。 4、 保 护 安 装 处 电 压 、 电 流 相 位 关 系0.100 )( TA ZIU 它 们 之 间 的 相 位 与 ZT1.0（ 母 线 背 后 元 件 的 零 序 阻 抗 ）有 关 ， 而 与 被 保 护 线 路 的 零 序 阻 抗 及 故 障 点 位 置 无 关 。 从 任 一 保 护 安 装 处 得 零 序 电 压 和 零 序 电 流 之 间 的 关 系看 ， 由 于 A母

8、 线 上 的 零 序 电 压 实 际 上 是 从 该 点 到 零 序 网 络中 性 点 之 间 的 零 序 阻 抗 上 的 电 压 降 ， 可 表 示 为 ： 二 、 零 序 电 压 、 零 序 电 流 过 滤 器 03UUUUU cbamn (1)三 个 单 相 电 压 互 感 器 ， 如 图 (a)。 (2)三 相 五 柱 式 三 绕 组 电 压 互 感 器 ， 如 图 （ b） 。 1、 零 序 电 压 过 滤 器 (3)对 于 发 电 机 。 当 发 电 机 的 中 性 点 经 电 压 互 感 器 或 消 弧 线圈 接 地 时 ， 从 他 的 二 次 绕 组 中 获 得 零 序 电 压

9、 ， 如 图 （ c） 。 从 TV来 口 三 角 处 获 取 03UUUUU cbamn 可 由 三 个 单 相 电 压 互 感 器 或 三 相 五 柱 式 电 压 互 感 器 的 次级 绕 组 接 成 开 口 三 角 ， 即 首 尾 相 连 得 到 的 电 压 就 是 3U0。 发 电 机 中 性 点 经 电 压 互 感 器 或 消 弧 线 圈 接 地 时 ， 可 以 通过 他 们 的 二 次 侧 获 得 。总 结 ： 注 意 ：1.正 常 运 行 和 电 网 相 间 短 路 时 ， 由 于 电 压 互 感 器 的 误 差 以及 三 相 系 统 对 地 不 完 全 平 衡 ， 在 开 口

10、三 角 处 也 可 能 有 数 值不 大 的 电 压 输 出 ， 此 电 压 称 为 不 平 衡 电 压 。2.当 系 统 中 存 在 三 次 谐 波 分 量 时 ， 一 般 三 相 中 的 三 次 谐 波电 压 是 同 相 位 的 ， 在 零 序 电 压 过 滤 器 的 输 出 端 也 有 三 次 谐波 电 压 输 出 。 对 反 应 于 零 序 电 压 而 动 作 的 保 护 装 置 ， 应 该 考 虑 躲 开 他们 的 影 响 。 2、 零 序 电 流 过 滤 器 cba IIII 03 对 于 架 空 线 路 ， 通 常 采 用 三 个 单 相 电 流 互 感 器 ， 实 际就 是 中

11、 线 流 过 的 电 流 。 （ 零 序 电 流 过 滤 器 ） 对 于 电 缆 线 路 （ 零 序 电 流 互 感 器 ）原 理 ： 三 、 零 序 电 流 保 护 无 时 限 零 序 电 流 速 断 保 护 （ 零 序 电 流 段 保 护 ） 限 时 零 序 电 流 速 断 保 护 （ 零 序 电 流 段 保 护 ） 零 序 过 电 流 保 护 （ 零 序 电 流 段 保 护 ）（ 1） 躲 开 下 级 线 路 出 口 处 单 相 或 两 相 接 地 短 路 时 可 能 出现 的 最 大 零 序 电 流 ： max.0op 3IKI rel 1、 零 序 电 流 段 保 护 relK 取

12、1.2 1.3 （ 2） 躲 开 断 路 器 三 相 触 头 不 同 期 合 闸 时 出 现 的 最 大 零 序电 流 ： uncrel IKI .0op 3 relK 取 1.1 1.2 说 明 ：1.按 上 述 原 则 整 定 时 ， 应 选 取 较 大 者 作 为 零 序 电 流 速 断 保护 的 动 作 电 流 。2.若 零 序 段 的 动 作 时 间 大 于 断 路 器 三 相 不 同 时 合 闸 的 时间 ， 则 不 需 考 虑 的 影 响 ， 按 原 则 1整 定 。3.若 按 原 则 2整 定 使 启 动 电 流 过 大 ， 保 护 范 围 过 小 ， 可 在合 闸 时 使 零

13、 序 段 带 一 个 小 延 时 ， 按 原 则 1来 整 定 ， 以 躲过 三 相 不 同 时 合 闸 的 时 间 。 uncI .0 （ 3） 当 线 路 上 采 用 单 相 自 动 重 合 闸 时 ， 按 躲 开 在 非 全 相 运行 状 态 下 又 发 生 系 统 振 荡 时 所 出 现 的 最 大 零 序 电 流 。 若 按 条 件 3计 算 的 动 作 电 流 大 于 条 件 1、 2的 动 作 电 流 ，则 将 按 条 件 1、 2计 算 的 结 果 设 置 为 灵 敏 段 ； 在 非 全 相振 荡 时 闭 锁 ； 将 条 件 3的 结 果 设 为 不 灵 敏 段 。 2. 零

14、序 电 流 段 保 护 JSrelKI .0k1.op I3 （ 3） 灵 敏 度 校 验 ： 5.1I3 1.min.0ksen opIK 两 保 护 之 间 有 中 性 点 接 地 的变 压 器 。 两 保 护 之 间 没 有 中 性 点 接 地的 变 压 器 。 同 一 般 的 电 流 段 （ 1） 动 作 电 流（ 2） 动 作 时 限 3.零 序 电 流 段 保 护 max.op unbrel IKI 大 于 非 全 相 运 行 时 3I 0 躲 开 下 级 线 路 出 口 处 相 间 短 路 时 所 出 现 的 最 大 零 序 不平 衡 电 流 ： （ 1） 动 作 电 流 ： m

15、ax.npmax. K kstunb IfKI 0op 3IKI rel 与 相 邻 线 路 零 序 电 流 的 或 配 合 。 （ 2） 相 间 过 电 流 保 护 与 零 序 过 电 流 在 动 作 时 限 上 的 比 较 （ 3） 灵 敏 系 数 近 后 备 远 后 备 3.1I3K opmin.0sen 本I 2.1I3K opmin.0sen 下I 按 灵 敏 度 逐 级 配 合 的 要 求 来 整 定 ， 即 本 级 的 灵 敏 系 数要 小 于 下 一 级 的 灵 敏 系 数 。 保 证 本 保 护 零 序 三 段 的 保 护范 围 不 超 过 相 邻 线 路 零 序 三 段 的

16、 保 护 范 围 。 Ksen.1 Ksen.2 Ksen.3 Ksen.4 。 四 、 方 向 性 零 序 电 流 保 护 1、 方 向 性 零 序 电 流 保 护 原 理 系 统 图 ： （ 图 2.45a） K1点 故 障 图 ： （ 图 2.45b） K2点 故 障 图 ： （ 图 2.45c） 2、 零 序 功 率 方 向 元 件 1） 、 0000 1109533 UI 超 前2） 、 不 存 在 死 区 。 2、 缺 点 不 能 反 映 相 间 短 路 。五 、 对 零 序 电 流 保 护 的 评 价1、 优 点 1） 零 序 过 电 流 保 护 灵 敏 度 高 ， 动 作 时 限 短 ； 2） 受 系 统 运 行 方 式 的 影 响 较 小 ； 3） 不 受 系 统 振 荡 和 过 负 荷 的 影 响 ； 4） 零 序 方 向 保 护 没 有 电 压 死 区 。 5） 结 构 和 工 作 原 理 简 单 。