新教材電網(wǎng)接地故障的零序電流保護(hù)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第一頁，共49頁。0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 1. 零序電壓：故障零序電壓：故障(gzhng)點(diǎn)零序電壓最高，離故障點(diǎn)零序電壓最高，離故障(gzhng)點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越低，變壓器中性點(diǎn)接地點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越低，變壓器中性點(diǎn)接地處為零。處為零。0kU0AU0BU第1頁/共48頁第二頁，共49頁。0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 2. 2. 零序電流零序電流分布：與變壓器中性點(diǎn)接地的多少和位置有關(guān)分布：與變壓器中性點(diǎn)接地的多少和位置有關(guān)(yugun)(yugun)；大?。号c線路及中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗有關(guān)大小：與線路及中性點(diǎn)接地變壓器的零

2、序阻抗有關(guān)(yugun)(yugun)。第2頁/共48頁第三頁，共49頁。0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 3. 3. 零序功率零序功率(gngl)(gngl)分布分布(fnb)(fnb)：短路點(diǎn)零序功率最大；：短路點(diǎn)零序功率最大；方向：對于發(fā)生故障的線路，兩端的零方向：對于發(fā)生故障的線路，兩端的零序功率方向?yàn)榫€路序功率方向?yàn)榫€路母線。母線。 第3頁/共48頁第四頁，共49頁。0kU0kX 0kX 10TX20TXAB0I 0I 4.4.零序電壓與電流的相位零序電壓與電流的相位(xingwi)(xingwi)關(guān)系關(guān)系0 . 1T00AXIU0AU0I 900I900k正方向

3、(fngxing)故障：第4頁/共48頁第五頁，共49頁。)(0 . 2T000AXXIUk0AU0I 12ABT1T2kk0U0kX01T .X02T .XAB0I0AU反方向(fngxing)故障：900k4.4.零序電壓與電流的相位零序電壓與電流的相位(xingwi)(xingwi)關(guān)關(guān)系系第5頁/共48頁第六頁，共49頁。1.零序電壓(diny)濾過器(a)用三個(gè)單相用三個(gè)單相(dn xin)式式電壓互感器電壓互感器0cbamnUUUUU3aUbUcU二、二、 零序電壓、電流零序電壓、電流(dinli)濾過器濾過器第6頁/共48頁第七頁，共49頁。1.零序電壓(diny)濾過器(b)用

4、三相用三相(sn xin)五柱式五柱式電壓互感器電壓互感器0cbamnUUUUU3第7頁/共48頁第八頁，共49頁。1.零序電壓(diny)濾過器(c)用接于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的電壓互感器(d)內(nèi)部合成零序電壓加法器0U3aUbUcU第8頁/共48頁第九頁，共49頁。2.零序電流(dinli)濾過器AIaIAIBIbIBICIcIAIrIcbarIIII)()()(CCBBAATA1IIIIIIn)(CBATA1IIInunbI第9頁/共48頁第十頁，共49頁。2.零序電流(dinli)濾過器優(yōu)點(diǎn)： 沒有不平衡電流(dinli) 接線簡單三、零序電流三、零序電流(dinli)保護(hù)保護(hù)第10頁/共48

5、頁第十一頁，共49頁。（一）零序電流（一）零序電流(dinli)(dinli)瞬時(shí)速斷（零序瞬時(shí)速斷（零序I I段）保護(hù)段）保護(hù)0I3l（1 1）躲過下一線路出口接地）躲過下一線路出口接地(jid)(jid)短路的最短路的最大三倍零序電流大三倍零序電流3I0max 3I0max 0.maxIrelI0set3IKI max0I3).(3121KIrel I0setI第11頁/共48頁第十二頁，共49頁。max0I3的計(jì)算的計(jì)算(j sun)： 故障故障(gzhng)(gzhng)點(diǎn)：本線路末端點(diǎn)：本線路末端 故障故障(gzhng)(gzhng)類型：類型： （假設(shè)（假設(shè) ） 21XX0110Z

6、Z2E3I3 )(0102202021020Z2ZE3ZZZZZZZZE3I3 ),(當(dāng)當(dāng)),()(0201010I3I3XX 當(dāng)當(dāng)),()(0201010I3I3XX 運(yùn)行方式運(yùn)行方式 本側(cè)與對側(cè)的電源應(yīng)是最大運(yùn)行方式；背后的零序本側(cè)與對側(cè)的電源應(yīng)是最大運(yùn)行方式；背后的零序阻抗小，對側(cè)的阻抗小，對側(cè)的零序阻抗大。零序阻抗大。第12頁/共48頁第十三頁，共49頁。（2 2）躲斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘而出現(xiàn)）躲斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘而出現(xiàn)(chxin)(chxin)的最大三倍零序電流的最大三倍零序電流 3I0unb 3I0unb 0.unbIrelI0set3IKI 0.unb3I的計(jì)算的計(jì)算

7、(j sun)： 兩相先合：兩相先合：01NM02202021NM0.unb2333ZZEEZZZZZZZZEEI 一相先合：一相先合：01NM0.unb233ZZEEI 取兩者較大取兩者較大(jio d)者者 （一）零序電流瞬時(shí)速斷（零序（一）零序電流瞬時(shí)速斷（零序I I段）保護(hù)段）保護(hù)第13頁/共48頁第十四頁，共49頁。 整定值應(yīng)選取（整定值應(yīng)選?。?）和（）和（2）中較大者。原則（）中較大者。原則（2）所得定值一般）所得定值一般較大，保護(hù)范圍較大，保護(hù)范圍(fnwi)縮小，靈敏度降低，此時(shí)可考慮使縮小，靈敏度降低，此時(shí)可考慮使段帶段帶一小的延時(shí)（一小的延時(shí)（0.1s）躲開不同時(shí)合閘時(shí)間

8、。）躲開不同時(shí)合閘時(shí)間。靈敏性：靈敏性： 要求要求(yoqi)最小保護(hù)范圍最小保護(hù)范圍（15%20%）l（一）零序電流瞬時(shí)（一）零序電流瞬時(shí)(shn sh)(shn sh)速斷（零序速斷（零序I I段）保護(hù)段）保護(hù)（3）當(dāng)線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)，按躲開非全相運(yùn)行）當(dāng)線路上采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)，按躲開非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流來整定；狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流來整定；按（按（1）（）（2）整定的零序）整定的零序I段，往往不能躲開非全相運(yùn)行狀態(tài)下又段，往往不能躲開非全相運(yùn)行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流；而按（發(fā)生系統(tǒng)振蕩時(shí)所出現(xiàn)的最大零序

9、電流；而按（3）整定，正常情）整定，正常情況下發(fā)生接地故障時(shí)保護(hù)范圍要縮小，不能充分發(fā)揮零序況下發(fā)生接地故障時(shí)保護(hù)范圍要縮小，不能充分發(fā)揮零序I段的作段的作用。用。 第14頁/共48頁第十五頁，共49頁。設(shè)置兩個(gè)零序設(shè)置兩個(gè)零序I I段：段：靈敏靈敏I I段：按（段：按（1 1）或（）或（2 2）整定，定值較小，保護(hù)范圍）整定，定值較小，保護(hù)范圍較大；主要對全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地故障起保護(hù)作用；較大；主要對全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地故障起保護(hù)作用；當(dāng)單相自動(dòng)重合閘起動(dòng)時(shí)將其自動(dòng)閉鎖當(dāng)單相自動(dòng)重合閘起動(dòng)時(shí)將其自動(dòng)閉鎖(b su)(b su)。不靈敏不靈敏I I段：按（段：按（3 3）整定，定值較大，保護(hù)

10、范圍較??；）整定，定值較大，保護(hù)范圍較??；主要在單相重合閘過程中，其他兩相又發(fā)生接地故障時(shí)主要在單相重合閘過程中，其他兩相又發(fā)生接地故障時(shí)盡快切除故障；盡快切除故障；第15頁/共48頁第十六頁，共49頁。0.bIset1IIrelIIset2KIKI/與相鄰線路零序電流(dinli)I段配合 tttI01II02k0.ABIk0.BCIk0.BCIk0.ABIIIset2I03IlIset1I（二）零序電流限時(shí)速(sh s)斷（零序II段）保護(hù)第16頁/共48頁第十七頁，共49頁。靈敏性校驗(yàn)(xio yn)：IIset20sen3IIKmin要求(yoqi) Ksen1.5 改與相鄰線段配合

11、用兩個(gè)靈敏度不同的II段 改用接地(jid)距離保護(hù)若不滿足要求按本線路末端發(fā)生接地故障時(shí)最小零序電流校驗(yàn)第17頁/共48頁第十八頁，共49頁。unb.maxIIIrelIIIsetIKI躲下級線路出口(ch ku)三相短路時(shí)流過保護(hù)裝置的最大不平衡電流Iunb.max k.maxerstnpunb.maxIKKKI式中與下級線路(xinl)零序III段保護(hù)在靈敏度上配合0.bminIIIset1IIIrelIIIset2/ KIKI（三）零序過電流(dinli)（零序III段）保護(hù)第18頁/共48頁第十九頁，共49頁。靈敏性校驗(yàn)靈敏性校驗(yàn)(xio yn)：III01set0B.minsenI

12、3IK 1.1.作為作為近后備近后備時(shí)：應(yīng)按被保護(hù)線路末端接地短路時(shí)，時(shí)：應(yīng)按被保護(hù)線路末端接地短路時(shí)，流過保護(hù)的最小三倍零序電流來校驗(yàn)，要求流過保護(hù)的最小三倍零序電流來校驗(yàn)，要求1.5Ksen 2.2.作為作為遠(yuǎn)后備遠(yuǎn)后備時(shí)：應(yīng)按相鄰線路末端接地短路時(shí)，流時(shí)：應(yīng)按相鄰線路末端接地短路時(shí)，流過保護(hù)的最小三倍零序電流來校驗(yàn)，要求過保護(hù)的最小三倍零序電流來校驗(yàn)，要求0C.minsenIIIb0max 01set3IKkI1.2Ksen min0I3第19頁/共48頁第二十頁，共49頁。動(dòng)作時(shí)間：按階梯時(shí)限動(dòng)作時(shí)間：按階梯時(shí)限(shxin)原則來原則來選擇選擇tl1t2t3t4t5t03t04t05

13、t零序過電流零序過電流(dinli)保護(hù)的時(shí)限保護(hù)的時(shí)限特性特性 在同一在同一(tngy)線路上的零序過電流保護(hù)與相間短路的過電線路上的零序過電流保護(hù)與相間短路的過電流保護(hù)相比，將具有較小的時(shí)限，這是零序過電流保護(hù)的一大優(yōu)流保護(hù)相比，將具有較小的時(shí)限，這是零序過電流保護(hù)的一大優(yōu)點(diǎn)。點(diǎn)。第20頁/共48頁第二十一頁，共49頁。第21頁/共48頁第二十二頁，共49頁。0.k1I0.k1I 0.k2I0.k2I 零序電流(dinli)保護(hù) + 零序功率方向繼電器 = 方向性零序電流(dinli)保護(hù)k1點(diǎn)短路(dunl)時(shí)k2點(diǎn)短路(dunl)時(shí)第22頁/共48頁第二十三頁，共49頁。1. 零序功率

14、方向零序功率方向(fngxing)繼電繼電器的接線：器的接線：0I30U3 0rU3U 0U30rI3I 110 70sen 0r0rU3U,I3I 整流型和晶體管型零序功率整流型和晶體管型零序功率(gngl)方向方向繼電器繼電器LHYH第23頁/共48頁第二十四頁，共49頁。反應(yīng)0033argIU 70lm 0JU2070lm最大靈敏線動(dòng)作(dngzu)區(qū)第24頁/共48頁第二十五頁，共49頁。 比相式動(dòng)作(dngzu)方程：90arg90)70(JjJIeU90arg9070jJJeIU70700IuIIuUKK第25頁/共48頁第二十六頁，共49頁。UK比例系數(shù)，只改變電壓的大小(dxi

15、o)，不改變電壓的相位；;70JJIIIIKK超前第26頁/共48頁第二十七頁，共49頁。0033IIUUJJ 正方向接地(jid)短路時(shí)：JIJUJIJUIKUKIKUK不滿足動(dòng)作方程，即正方向接地(jid)短路時(shí)繼電器不動(dòng)作；小大03 UUJ03IIJJUUKJIIK70第27頁/共48頁第二十八頁，共49頁。03UUJ03IIJJUUKJIIK70 正方向接地(jid)短路時(shí)：03UUJ03IIJ03UJIJUJIJUIKUKIKUK滿足動(dòng)作方程(fngchng)，即正方向接地短路時(shí)繼電器動(dòng)作；大小第28頁/共48頁第二十九頁，共49頁。 反方向(fngxing)接地短路時(shí)：JIJUJI

16、JUIKUKIKUK小大不滿足動(dòng)作方程，即反方向接地(jid)短路時(shí)繼電器不動(dòng)作；03IIJJUUKJIIK7003U采用(ciyng)接線: 03UUJ03IIJ第29頁/共48頁第三十頁，共49頁。0I30U30rU3U 0rI3I 110 sen1. 零序功率零序功率(gngl)方向繼電器的方向繼電器的接線：接線：靜態(tài)功率靜態(tài)功率(gngl)方向繼電器方向繼電器LHYH0r0rU3U,I3I 第30頁/共48頁第三十一頁，共49頁。優(yōu)點(diǎn)：1.零序過電流保護(hù)的靈敏度高2.受系統(tǒng)運(yùn)行(ynxng)方式的影響要小3.不受系統(tǒng)振蕩和過負(fù)荷的影響4.方向性零序電流保護(hù)沒有電壓死區(qū)5.簡單、可靠缺點(diǎn)

17、：1.對短線路或運(yùn)行(ynxng)方式變化很大時(shí)，保護(hù)往往不能滿足要求2.單相重合閘的過程中可能誤動(dòng)3.當(dāng)采用自耦變壓器聯(lián)系兩個(gè)不同電壓等級的電網(wǎng)時(shí)，將使保護(hù)的整定配合復(fù)雜化，且將增大第III段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間五、對零序電流保護(hù)五、對零序電流保護(hù)(boh)(boh)的評價(jià)的評價(jià)第31頁/共48頁第三十二頁，共49頁。在小接地電流系統(tǒng)(xtng)中發(fā)生單相接地時(shí)，一般都允許再繼續(xù)運(yùn)行12個(gè)小時(shí)；F 要求保護(hù)能選出接地線路并及時(shí)發(fā)出信號；F 對人身(rnshn)和設(shè)備的安全有危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于跳閘；一、對保護(hù)(boh)的要求4.3 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的接地保護(hù)第32頁/共48頁第三十三頁，共49頁。線

18、路線路I線路線路IIC0IC0IIC0GGBGICGIABC 二、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地故障(gzhng)的特點(diǎn)第33頁/共48頁第三十四頁，共49頁。A、B和和C三相對三相對(xingdu)地電壓為地電壓為 0UAk j150AABBkeE3EEU j150AACCkeE3EEU 故障故障(gzhng)點(diǎn)零序點(diǎn)零序電壓為電壓為ACkBkAkk0E)UUU(31U AEBECEBkUCkUk0U1. 線路線路II發(fā)生發(fā)生(fshng)A相接地時(shí)，各相電壓和零序電相接地時(shí)，各相電壓和零序電壓壓第34頁/共48頁第三十五頁，共49頁。2. 在非故障在非故障(gzhng)線路線路I上，各相電流和

19、零序上，各相電流和零序電流電流0jXUICIAAI )/(I0BCIBBICUjjXUI )/(I0CCICCICUjjXUI )/(各相電流：各相電流：線路線路(xinl)始端零序始端零序電流：電流：I00I0CBCIBIAII0CU3jCUUjIIII3 )(其有效值為其有效值為I00I0CU3I3 零序電流為線路零序電流為線路 I I 本身本身(bnshn)(bnshn)的電容電流，方的電容電流，方向?yàn)閺哪妇€流向線路。當(dāng)電網(wǎng)中線路很多時(shí)，上述結(jié)論向?yàn)閺哪妇€流向線路。當(dāng)電網(wǎng)中線路很多時(shí)，上述結(jié)論可適用于每一條非故障線路。可適用于每一條非故障線路。 第35頁/共48頁第三十六頁，共49頁。3

20、. 發(fā)電機(jī)出線端的發(fā)電機(jī)出線端的(dund)零序電流零序電流0G00GCBCGBG0GCUj3C)UUj(III3 其有效值為其有效值為GGCUI00033 零序電流零序電流(dinli)(dinli)為發(fā)電機(jī)本身的電容電流為發(fā)電機(jī)本身的電容電流(dinli)(dinli)，方向?yàn)閺哪妇€流向發(fā)電機(jī)。，方向?yàn)閺哪妇€流向發(fā)電機(jī)。第36頁/共48頁第三十七頁，共49頁。4. 在故障線路在故障線路(xinl)II上，各相電流和零序電流上，各相電流和零序電流)(CGBGCIIBIICIBIAIIIIIIIII II0BCIIBBIICUjjXUI )/(II0CCIICCIICUjjXUI )/(各相電

21、流：各相電流：線路線路(xinl)始端零始端零序電流：序電流：)()(IICGBGCIBICIIBIIAIIIICCUjIIIIIIII000033 其有效值為其有效值為)(II000II0CCU3I3 故障線路的零序電流等于全系統(tǒng)非故障元件對地電容故障線路的零序電流等于全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之總和，方向?yàn)閺木€路流向母線電流之總和，方向?yàn)閺木€路流向母線(mxin)(mxin)，恰好與非，恰好與非故障線路零序電流的方向相反。故障線路零序電流的方向相反。 第37頁/共48頁第三十八頁，共49頁。結(jié)論結(jié)論(jiln)：3. 3. 在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地在故障線路上，零序電

22、流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電容(dinrng)(dinrng)電流之總和，方向?yàn)閺木€路流向母線電流之總和，方向?yàn)閺木€路流向母線。1. 1. 發(fā)生單相接地時(shí)，全系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)發(fā)生單相接地時(shí)，全系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)(chxin)(chxin)零序電壓；零序電壓；2. 2. 在非故障線路上有零序電流，其數(shù)值等于該線在非故障線路上有零序電流，其數(shù)值等于該線路本身的電容電流，方向?yàn)閺哪妇€流向線路路本身的電容電流，方向?yàn)閺哪妇€流向線路。第38頁/共48頁第三十九頁，共49頁。三、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)三、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)(boh)(boh)（1）零序電壓保護(hù)（絕緣）零序電壓保護(hù)（絕緣(juy

23、un)監(jiān)視裝置）監(jiān)視裝置） 絕緣監(jiān)視裝置是利用單相接地時(shí)出現(xiàn)絕緣監(jiān)視裝置是利用單相接地時(shí)出現(xiàn)(chxin)的零序電壓，帶延時(shí)動(dòng)作于信號。的零序電壓，帶延時(shí)動(dòng)作于信號。 0U0U3ln該保護(hù)只能監(jiān)測出接地故該保護(hù)只能監(jiān)測出接地故障，但不能判別出是哪條障，但不能判別出是哪條線路的接地。為了找出故線路的接地。為了找出故障線路，還需要由運(yùn)行人障線路，還需要由運(yùn)行人員依次短時(shí)斷開各條線路員依次短時(shí)斷開各條線路，再以自動(dòng)重合閘糾正。，再以自動(dòng)重合閘糾正。當(dāng)斷開某條線路時(shí)，零序當(dāng)斷開某條線路時(shí)，零序電壓信號消失，即說明該電壓信號消失，即說明該線路單相接地。線路單相接地。第39頁/共48頁第四十頁，共49頁。

24、（2）零序電流）零序電流(dinli)保護(hù)保護(hù) 零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)(boh)是利用故障線路的零序電是利用故障線路的零序電流比非故障線路零序電流大的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)選擇性的保流比非故障線路零序電流大的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)選擇性的保護(hù)護(hù)(boh)。 0I 為了保證動(dòng)作為了保證動(dòng)作(dngzu)的選擇性，零的選擇性，零序電流保護(hù)的動(dòng)作序電流保護(hù)的動(dòng)作(dngzu)電流電流Iset應(yīng)大于應(yīng)大于本線路的電容電流，即本線路的電容電流，即 03CUKIrelset 三、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)三、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)第40頁/共48頁第四十一頁，共49頁。（3）零序功率）零序功率(gngl)方向保護(hù)方

25、向保護(hù) 零序功率方向保護(hù)是利用故障線路和非故障線路的零序功率方向保護(hù)是利用故障線路和非故障線路的保護(hù)安裝處零序電流方向相反的特點(diǎn)構(gòu)成保護(hù)安裝處零序電流方向相反的特點(diǎn)構(gòu)成(guchng)。用于零序電流保護(hù)不滿足要求和接線復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中。用于零序電流保護(hù)不滿足要求和接線復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中。三、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)三、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)(boh)(boh)第41頁/共48頁第四十二頁，共49頁。第42頁/共48頁第四十三頁，共49頁。單相接地時(shí)，電容單相接地時(shí)，電容(dinrng)電流分布圖電流分布圖CLkIII 第43頁/共48頁第四十四頁，共49頁。 在中性點(diǎn)接入消弧線圈以后，單相

26、接地時(shí)，通過接地點(diǎn)在中性點(diǎn)接入消弧線圈以后，單相接地時(shí)，通過接地點(diǎn)的總電流為電感電流與全系統(tǒng)總電容的總電流為電感電流與全系統(tǒng)總電容(dinrng)電流的向量電流的向量和。即和。即 CLIII 由于由于 和和 的相位相差的相位相差180，因此，因此 將因消弧線將因消弧線圈的補(bǔ)償而減小。根據(jù)對電容電流補(bǔ)償程度的不同圈的補(bǔ)償而減小。根據(jù)對電容電流補(bǔ)償程度的不同(b tn)，可以分為完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償三種，可以分為完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償三種補(bǔ)償方式。補(bǔ)償方式。CILII 過補(bǔ)償方式?jīng)]有過補(bǔ)償方式?jīng)]有(mi yu)發(fā)生過電壓的危險(xiǎn)性。因而發(fā)生過電壓的危險(xiǎn)性。因而得到廣泛的應(yīng)用。得到廣泛的應(yīng)用。 第44頁/共48頁第四十五頁，共49頁。二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地保護(hù)(boh)(boh)（1）零序電壓保護(hù)（絕緣）零序電壓保護(hù)（絕緣(juyun)監(jiān)視裝