接地方式与保护.pdf

电力系统接地方式及其保护电力系统接地方式及其保护华南理工大学电力学院李晓华华南理工大学电力学院李晓华13660204636深圳深圳 2009.01主要内容主要内容?相关基本概念相关基本概念?电力系统中性点接地方式电力系统中性点接地方式?输电线路与变压器接地保护输电线路与变压器接地保护?小电流接地选线（略）小电流接地选线（略）Part1相关概念相关概念中性点、零点和中性线、零线中性点、零点和中性线、零线?发电机、变压器、电动机等电器的绕组中以及串联电源回路中有一点，它与外部各接线端间的电压绝对值相等，这一点就成为中性点或中中性点或中中性点或中中性点或中点点点点。?当中性点接地时，该点则称为零点。由中性点引出的导线，称为中性线中性线中性线中性线；由零点引出的导线，则称为零线零线零线零线。中性点与中性线、零点与零线、重复接地 接地线和接地接地线一般有中性线（代号中性线（代号中性线（代号中性线（代号N N）、保护线（代号）、保护线（代号）、保护线（代号）、保护线（代号PEPE）或保护中性）或保护中性）或保护中性）或保护中性线（代号线（代号线（代号线（代号PENPEN）。中性线（中性线（中性线（中性线（N N线）的功能线）的功能线）的功能线）的功能，一是用来接用额定电压为相电压的单相用电设备，二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流，三是用来减小负荷中性点的电位偏移。保护线（保护线（保护线（保护线（PEPE线）的功能线）的功能线）的功能线）的功能，是为保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分通过保护线（PE线）接地，可在设备发生接地故障时减小触电危险。保护中性线（PEN线）兼有中性线（N线）和保护线（PE线）功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗 称“地线”。接地线和接地 接地（工作接地）接地（工作接地）将电气装置的必须接地部分，通过接地装置与大地有良好的电气连接称为接地。电力系统和电气设备的接地按其不同的作用，可分为工作接地、保护接地、重复接地和接零。（1 1）工作接地）工作接地）工作接地）工作接地在正常或事故情况下，为了保证电气设备可靠运行而必须在电力系统中某一点进行接地，称为工作接地。这种接地可直接接地或经特殊装置接地，如所示。各种工作接地有各自的功能。例如电源中性点直接接地，能在运行中维持三相系统中相线对地电压不变；而电源中性点经消弧线圈接地，能在单相接地时消除接地点的断续电弧，防止系统出现过电压。防雷装置的接地，能在雷击时将强大的雷电流泄入大地，减小雷电流流过时引起的电位升高。接地线和接地接地（保护接地）为防止因绝缘损坏而遭受触电的危险，将与电气设备带电部分相绝缘的金属外壳或构架同接地体之间作良好的物理连接，称为保护接地，如所示。保护接地的形式有两种：1）设备的外露可导电部分经各自的接地线（PE线）直接接地，如在TT和IT系统中。2）设备的外露可导电部分经公共的PE线（在TN-S系统中）或经PEN线（在TN-C系统中）接地，这种接地型式称为“保护接零”。注意：同一低压系统中，不能有的采取保护接地，有的又采取保护接零，否则当采取保护接地的设备发生单相接地故障时，采取保护接零的设备外露可导电部分将带上危险的电压。接地线与接地（工作接地工作接地与与保护接地保护接地图）图）接地线和接地重复接地在TN系统中，为确保公共PE线或PEN线安全可靠，除在中性点进行工作接地外，还应在PE线或PEN线的下列地方进行重复接地：1）在架空线路终端及沿线每1km处；2）电缆和架空线引入车间或大型建筑物处，见图图图图1010-6 6。如不重复接地，则在PE线或PEN线断线且有设备发生单相接地故障时，接在断线后面的所有设备外露可导电部分都将呈现接近于相电压的对地电压，即，如图图图图1010-8a8a所示，这是很危险的。如进行了重复接地，如图图图图1010-8b8b所示，则在发生同样故障时，断线后面的设备外露可导电部分的对地电压为，危险程度大大降低。接地线和接地重复接地 接地系统在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性点有三种运行方式：一种是电源中性点不接地，一种是中性点经阻抗接地，再有一种是中性点直接接地。前两种合称为小接地电流系统，亦称中性点非有效接地系统，或中性点非直接接地系统。后一种中性点直接接地系统，称为大接地电流系统，亦称中性点有效接地系统。我国10kV系统，一般采用中性点不接地的运行方式。如单相接地电流大于一定数值时（10kV系统中接地电流大于30A、20kV及以上系统中接地电流大于10A时），则应采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。我国110kV及以上的系统，则都采用中性点直接接地的运行方式。电气接地的作用电气接地的作用主要包括以下几点：（1 1）防止人身遭受雷击）防止人身遭受雷击）防止人身遭受雷击）防止人身遭受雷击将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与接地极之间作良好金属连接，以保护人身安全，防止人身遭受电击。（2 2）保障电气系统正常运行）保障电气系统正常运行）保障电气系统正常运行）保障电气系统正常运行电力系统接地一般为中性点接地，中性点的接地电阻很小，因此中性点与地间的电位接近于零。系统由于有了中性点的接地线，也可保证继电保护的可靠性。（3 3）防止雷击和静电的危害）防止雷击和静电的危害）防止雷击和静电的危害）防止雷击和静电的危害 电气接地的分类1.1.按接地作用分类按接地作用分类按接地作用分类按接地作用分类常用的接地可分为以下几种：1）系统接地；2）设备的保护接地；3）防雷接地；4）屏蔽接地；5）防静电接地；6）等电位接地7）电子设备的信号接地及功率接地2.2.按接地形式分类按接地形式分类按接地形式分类按接地形式分类接地极按其布置方式可分为外引式接地极和环路式接地极。若按其形状，则有管形、带形和环形几种基本形式。若按其结构，则有自然接地极和人工接地极之分。电气设备的接地电气设备的接地为了保证安全必须将正常时不带电而故障时可能带电的电气设备的外露导电部分采用保护接地、或保护接零的措施，接地装置设计技术规程对必须接地和不须接地部分作了明确的规定。（1）电气设备的外露导电部分接地；（2）电气设备外露导电部分不接地；（3）外部导电部分Part2电力系统中性点接地方式电力系统中性点接地方式电力系统的中性点电力系统的中性点?电力系统的中性点是指星形连接的变压器或发电机的中性点。工作接地指电力系统中性点接地方式，也就是常说的电力系统中性点运行方式。?各种中性点接地方式和装置都有一定的适用范围和使用条件。?电力系统中性点接地方式是一个涉及到供电的可靠性、过电压与绝缘配合、继电保护、通信干扰、系统稳定诸多方面的综合技术问题，这个问题在不同的国家和地区，不同的发展水平可以有不同的选择。电力系统中性点接地方式是一个涉及到供电的可靠性、过电压与绝缘配合、继电保护、通信干扰、系统稳定诸多方面的综合技术问题，这个问题在不同的国家和地区，不同的发展水平可以有不同的选择。电力系统的中性点电力系统的中性点?我国电力系统中普遍采用的中性点运行方式：中性点直接接地、中性点不接地、中性点经消弧线圈接地等三种。主要优点是：单相接地时，其中性点电位不变，非故障相对地电压接近于相电压（可能略有增大），因此降低了电力网绝缘的投资，而且电压越高，其经济效益也越大。中性点直接接地电力系统中性点直接接地电力系统中性点直接接地电力系统中性点直接接地电力系统?电压情况（C相）?接地相电压降低为0?非接地相电压不变为相电压?中性点对地电压不变为0?电流情况?形成短路危害大装设继电保护跳闸切除故障（供电可靠性降低），避免接地点的电弧持续。中性点直接接地电力系统中性点直接接地电力系统?优点：?1、不外加设备即可消弧?2、降低电网对地绝缘，节省造价?3、不产生过电压，设备绝缘水平低20，造价低。?缺点：?1、供电可靠性降低?改进：装自动重合闸装置、加备用电源?2、电流很大且单相磁场对弱电干扰?改进：中性点经电抗器接地、仅部分中性点接地中性点不接地电力系统中性点不接地电力系统?主要优点是运行可靠性高。单相接地时，不能构成短路回路，接地相电流不大，电力网线电压的大小和相位关系仍维持不变，但非接地相的对地电压升为线电压。正常运行情况正常运行情况图正常运行时的中性点不接地的电力系统（a）电路图（b）相量图中性点不接地电力系统中性点不接地电力系统C各相对比地之间是空气层，空气是绝缘介质，组成分散电容为了方便讨论，认为：1、三相系统对称2、对地分散电容用集中电容表示,相间电容不予考虑3、当导线经过完全换位后，Cu=Cv=Cw=C中性点不接地电力系统中性点不接地电力系统1、三相系统对称时，三相电压对称,即2、由于Cu=Cv=Cw=C，则Ico.A=Ico.B=Ico.c=Uxg/Xc也对称，即CBAUUU、0=+=CBANUUUU0.=+=CcoBcoAcocoIIII正常运行时：?地中没有零序电容电流流过。?中性点对地电位为零。?Ic中性点不接地系统地单相接地电容电流（A）?Ue电网额定线电压（Kv）?l同一电压Ue具有电气联系的架空线路总长度（km）?L同一电压Ue具有电气联系的电缆线路总长度（km）350)35(LlUIec+=接地电容电流的经验算法接地电容电流的经验算法单相接地故障单相接地故障简化等值电路假定C相完全接地，如下图。图 单相接地故障时的中性点不接地的电力系统（a）电路图（b）相量图ACCAAUUUU=+=)(BCCBBUUUU=+=)(0)(=+=CCCUUU)(.BCACCIII+=00.3333CCACCIIII=?电流情况：0.=CCI0.3CBCACIII=?电压情况：结论结论?接地故障相对地电压降低为零；?非接地故障相电压升高为线电压（倍）且相位改变绝缘水平按线电压设计（35KV及以下）?中性点对地电压升为相值（方向与故障相电压相反，即-c）?相对中性点电压和线电压仍不变三相系统仍然对称，可以继续运行2h（供电可靠性提高）?接地点流过的电容电流是正常每相对地电容电流的倍，即cco 故在接地点有电弧发电机：Ic5A 610KV网络：Ic30A35KV及以上网络：Ic中性点不接地系统中性点不接地系统?如果三相电源电压是对称的，则电源中性点的电位为零，但是由于架空线排列不对称而换位又不完全等原因，使各相对地导纳不相等，则中性点将会产生位移电压。一般情况位移电压不超过电源电压的5%，对运行的影响不大。当中性点不接地配电网发生单相接地故障时，非故障的二相对地电压将升高，由于线电压仍保持不变，对用户继续工作影响不大。中性点不接地系统中性点不接地系统?单相接地时，当接地电流大于10A而小于30A时，有可能产生不稳定的间歇性电弧，随着间歇性电弧的产生将引起幅值较高的弧光接地过电压，其最大值不会超过3.5倍相电压，对于正常设备有较大的绝缘裕度，应能承受这种过电压，对绝缘较差的设备、线路上的绝缘弱点和绝缘强度很低的旋转电机有一定威胁，在一定程度上对安全运行有影响。由于中性点不接地配电网的单相接地电流很小，对邻近通信线路、信号系统的干扰小，这是这种接地方式的一个优点。中性点经消弧线圈接地电力系统中性点经消弧线圈接地电力系统?当中性点不接地系统单相接地电流较大时，可采用中性点经消弧线圈接地。根据消弧线圈的电感电流对接地电容电流补偿程度，有三种补偿方式：（1）全补偿；（2）欠补偿；（3）过补偿。图中性点经消弧线圈接地的电力系统（a）电路图（b）相量图消弧线圈的工作原理1、正常运行时：?中性点对地电位为零：UN=0?消弧线圈中无电流：IL=0?流过地中的电容电流为零：IC=02、单相接地时：?中性点电位升高为相电压：?消弧线圈中出现感性电流：与相差1800?流过接地点电流：+（相互抵消）CNUU=LIcILIcI消弧线圈不起作用实现补偿消弧线圈的工作原理1、全补偿:LC即接地点电流为零?缺点：XL=Xc，网络容易因不对称形成串联谐振过电压危及绝缘2、欠补偿:LC 即接地点为容性电流?缺点：易发展成为全补偿方式,切除线路或频率下降可能谐振。3、过补偿:LC即接地点为为感性电流?注意：电感电流数值不能过大10A不采用少采用采用补偿方式及选用1、消弧线圈结构特点：为了保持补偿电流与电压之间的线性关系，采用滞气隙铁芯气隙沿整个铁芯均匀设置，以减少漏磁为了绝缘及散热，铁芯和线圈都浸在油中为适应系统中电容电流变化特点，消弧线圈中设有分接头（59个）2、补偿容量的选择：h.e1.35cx3、消弧线圈的安装地点发电厂的发电机或厂变的中性点；变电所主变的中性点。4、适用范围：35kV及以下接地电流不满足中性点绝缘系统规定值时采用；个别雷害严重的地区110kV系统不得已采用。消弧线圈中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地?有些配电网发展很快，城市中心区大量敷设电缆，单相接地电容电流增长较快，虽然装了消弧线圈，由于电容电流较大，且运行方式经常变化，消弧线圈调整困难，还由于使用了一部分绝缘水平低的电缆，为了降低过电压水平，减少相间故障可能性，因此采用了中性点经低电阻接地的方式。采用中性点经低电阻接地，当Rn10，在大多数情况下可使单相接地工频电压升高降低到1.4p.u左右。从限制弧光接地过电压考虑，当电弧点燃到熄灭过程中，系统所积累的多余电荷在熄灭后半个工频周波内能够通过Rn泄漏掉，过电压幅值就可明显下降。根据这个要求可以得到中性点的低电阻值应满足的条件为：Rn1/3C0?当Rn=10时，弧光接地过电压则可降至1.9p.u.以下。中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地?消弧线圈的存在，使电弧重燃的次数大为减少，从而使高幅值的过电压出现的概率减小，一般认为66kV及以下系统发生间歇性电弧接地故障时，消弧红圈接地方式下的最大过电压为3.2Uxg,略低于中性点不接地系统。中性点经消弧线圈接地的配电网接地电流小，对附近通信线路的干扰小是这种方式的一个优点。低阻接地及传统消弧线圈接地方式的优缺点低阻接地及传统消弧线圈接地方式的优缺点低阻接地传统消弧线圈接地方式优点低阻接地传统消弧线圈接地方式优点利于限制过电压水平利于限制过电压水平易于快速隔离接地线路易于快速隔离接地线路接地故障时间短接地故障时间短自动消除瞬时性故障自动消除瞬时性故障大大减少接地故障电流缺点大大减少接地故障电流缺点在瞬时性故障时跳闸在瞬时性故障时跳闸接地故障电流大接地故障电流大过电压（特别工频）较高过电压（特别工频）较高难于检出隔离接地线路难于检出隔离接地线路接地故障时间较长主要应用瞬时性故障较少的电缆线路绝缘水平较高、瞬时性故障较多的架空线路。接地故障时间较长主要应用瞬时性故障较少的电缆线路绝缘水平较高、瞬时性故障较多的架空线路。自动跟踪补偿消弧线圈自动跟踪补偿消弧线圈?自动跟踪补偿消弧线圈装置可以自动适时的监测跟踪电网运行方式的变化，快速地调节消弧线圈的电感值，以跟踪补偿变化的电容电流，使失谐度始终处于规定的范围内。大多数自动跟踪消弧装置在可调的电感线圈下串有阻尼电阻，它可以限制在调节电感量的过程中可能出现的中性点电压升高，以满足规程要求不超过相电压的15%。当电网发生永久性单相接地故障时，阻尼电阻可由控制器将其短路，以防止损坏。自动跟踪补偿消弧线圈自动跟踪补偿消弧线圈1、供电可靠性经消弧线圈接地不接地直接接地2、过电压与绝缘水平大接地相电压小接地线电压3、继电保护大接地灵敏、可靠小接地不灵敏4、对通信的干扰大接地电流大、干扰大小接地电流小，干扰小5、系统稳定性小接地系统优先小接地系统优先小接地系统优先大接地系统优先大接地系统优先中性点不同接地方式的比较1直接接地系统：380220V三相四线制系统；110kV及以上的系统。2不接地系统：380V三相三线制系统；接地电流不超过规定值的60kV及以下高压系统：kV系统，c30A，否则采用经消弧线圈接地；10kV系统，c20A，否则采用经消弧线圈接地；2060kV系统，c10A，否则采用经消弧线圈接地；发电机电压侧系统cA，否则采用经消弧线圈接地。中性点运行方式的应用范围中性点运行方式的应用范围?110kv及以上直接接地?2060kv I10A中性点经消弧线圈接地?10kv I20A中性点经消弧线圈接地?36kv I30A中性点经消弧线圈接地?1kv及以下直接接地中性点运行方式的应用范围中性点运行方式的应用范围主变压器中性点接地方式?1.主变压器主变压器110500kV侧中性点的接地方式侧中性点的接地方式主变压器的110500kV侧采用中性点直接接地或经小阻抗接地方式，以降低设备绝缘水平。?2.主变压器主变压器663kV侧中性点的接地方式侧中性点的接地方式主变压器663kV侧采用中性点不接地方式，以提高供电连续性，但当单相接地电流大于允许值时，中性点经消弧线圈接地，中性点经消弧线圈时宜采用过补偿方式。发电机中性点的运行方式?发电机内部发生单相接地故障时，接地点流过的电流是发电机本身及其引出回路的对地电容电流，为避免该电流超过规定的允许值时，烧伤定子铁芯，损坏定子绕组绝缘，引起匝间或相间短路，在发电机中性点应采取措施保护发电机。?（1）125MW及以下的发电机内部发生单相接地故障不要求瞬时切机时，当单相接地故障电流小于允许值时，中性点采用不接地方式。?（2）接地故障电流大于允许值的125MW及以下的发电机，或者200MW及以上的大机组要求能带单相接地故障运行时，中性点采用经消弧线圈接地方式。?（3）200MW及以上发电机中性点宜采用经高电阻接地方式。Part3输电线路与变压器的接地保护输电线路与变压器的接地保护输电线路的接地保护?大接地电流系统中的单相接地短路保护大接地电流系统中的单相接地短路保护?采用完全星形接线的相间电流电压保护采用完全星形接线的相间电流电压保护灵敏度常常不能满足要求；灵敏度常常不能满足要求；?装设专门的接地短路保护装设专门的接地短路保护反映零序电流、零序电压和零序功率的保护。反映零序电流、零序电压和零序功率的保护。?小接地电流系统中的单相接地短路保护：当单相接地电流较大时，应装设单相接地保护，使之动作于信号，以便让运行人员及时采取措施消除故障。小接地电流系统中的单相接地短路保护：当单相接地电流较大时，应装设单相接地保护，使之动作于信号，以便让运行人员及时采取措施消除故障。大接地电流系统中的接地保护大接地电流系统中的接地保护零序电流、零序电压和零序功率的分布零序电流、零序电压和零序功率的分布图接地短路时的零序等效网络图接地短路时的零序等效网络零序分量具有以下特点：零序分量具有以下特点：?故障点的零序电压最高，变压器中性点接地处的零序电压为故障点的零序电压最高，变压器中性点接地处的零序电压为0。保护安装设处母线。保护安装设处母线A、B的零序电压分别为和的零序电压分别为和;10010TAZIU&=20020TBZIU&=?零序电流的分布与中性点接地的位置和数目有关。在零序电流的分布与中性点接地的位置和数目有关。在图图所示网络中发生单相接地短路时，有所示网络中发生单相接地短路时，有+=0210ZZZEI&200210012002001TTTZZZZZZII+=）（）（&和和01I&若发电厂若发电厂A的中性点接地变压器台数增多，将减小，从而使和增大，减小；若变电所的中性点接地变压器台数增多，将减小，从而使和增大，减小；若变电所B内的变压器中性点不接地，则，也将增大且等于内的变压器中性点不接地，则，也将增大且等于。10TZ0I&01I&02I&=20TX0I&?零序功率。由于故障点的零序电压最高，所以故障点的零序功率也最大。零序功率。由于故障点的零序电压最高，所以故障点的零序功率也最大。000IUS=注意：注意：由于在故障线路上，零序功率的方向是由线路指向母线（与正序功率相反），因此，零序功率方向继电器都是在负值零序功率下动作的。由于在故障线路上，零序功率的方向是由线路指向母线（与正序功率相反），因此，零序功率方向继电器都是在负值零序功率下动作的。2.零序分量的获取方法零序分量的获取方法?零序电流的获取零序电流的获取?架空线路：用零序电流滤过器（图架空线路：用零序电流滤过器（图a）。）。?电缆线路：用零序电流互感器（图电缆线路：用零序电流互感器（图b）。）。图 零序电流的获取图 零序电流的获取a）零序电流滤过器）零序电流滤过器b）零序电流互感器）零序电流互感器?零序电压的获取：通过电压互感器获得。零序电压的获取：通过电压互感器获得。?将三个单相电压互感器的副方绕组接成开口三角形绕组来获取（图将三个单相电压互感器的副方绕组接成开口三角形绕组来获取（图a）?从三相五柱式电压互感器二次侧的开口三角形绕组来获取（图从三相五柱式电压互感器二次侧的开口三角形绕组来获取（图b）图 零序电压互感器图 零序电压互感器a）三单相式）三单相式b）三相五柱式）三相五柱式大接地电流系统的零序电流保护通常采用三段式零序电流保护。第段为瞬时零序电流速断保护，第段为带时限零序电流速断保护，第段为定时限零序过电流保护。大接地电流系统的零序电流保护通常采用三段式零序电流保护。第段为瞬时零序电流速断保护，第段为带时限零序电流速断保护，第段为定时限零序过电流保护。?动作电流：动作电流：躲过下一级相邻线路首端发生短路时，流过保护安装处的最大零序电流，即躲过下一级相邻线路首端发生短路时，流过保护安装处的最大零序电流，即输电线路的接地保护?瞬时零序电流速断保护瞬时零序电流速断保护max.03IKIrelop=式中，式中，Krel取取1.21.3。?灵敏度校验：灵敏度校验：零序电流零序电流I段的保护范围也应不小于本线路全长的段的保护范围也应不小于本线路全长的15%20%。注意：注意：由于线路的零序阻抗比正序阻抗大，故的曲线较陡，因此，零序电流由于线路的零序阻抗比正序阻抗大，故的曲线较陡，因此，零序电流I段的保护范围比一般的电流段的保护范围比一般的电流I段大得多，且保护范围也比较稳定。段大得多，且保护范围也比较稳定。)(30lfI=计算计算3I0.max的运行方式是：故障点的最小，保护安装侧变压器中性点接地最多，线路末端变压器不接地。当时，采用单相接地短路，反之则采用两相接地短路的运行方式是：故障点的最小，保护安装侧变压器中性点接地最多，线路末端变压器不接地。当时，采用单相接地短路，反之则采用两相接地短路1Z1Z0Z输电线路的接地保护?带时限零序电流速断保护带时限零序电流速断保护?动作电流：动作电流：应与下一级线路的零序应与下一级线路的零序I段相配合。但是，当两个保护之间的变电所母线上接有中性点接地的变压器时，如图所示，应考虑该变压器的影响。段相配合。但是，当两个保护之间的变电所母线上接有中性点接地的变压器时，如图所示，应考虑该变压器的影响。=2.1.opbrelopIKKI因此式中，因此式中，Krel取取1.11.2；Kb为分支系数。为分支系数。图 带时限零序电流速断保护的作用原理图 带时限零序电流速断保护的作用原理等于下一级线路零序电流速断保护范围末端接地短路时，流过故障线路和被保护线路的零序电流之比，即，应取最小值。等于下一级线路零序电流速断保护范围末端接地短路时，流过故障线路和被保护线路的零序电流之比，即，应取最小值。00IIKb&=输电线路的接地保护?零序过电流保护零序过电流保护?动作时间：动作时间：与下一级线路零序与下一级线路零序I段相配合，一般取段相配合，一般取0.5s。min.03I?灵敏度校验：灵敏度校验：按最小运行方式下被保护线路末端发生接地短路时，流过保护的最小按最小运行方式下被保护线路末端发生接地短路时，流过保护的最小3倍零序电流来校验，要求倍零序电流来校验，要求Ks1.31.5。若灵敏度不满足要求，可与下一级线路的零序电流若灵敏度不满足要求，可与下一级线路的零序电流II段相配合。段相配合。?动作电流：动作电流：躲过下一线路首端三相短路时，流过保护装置的最大零序不平衡电流，即躲过下一线路首端三相短路时，流过保护装置的最大零序不平衡电流，即max.dsqrelopIKI=式中，式中，Krel取取1.21.3。输电线路的接地保护min.03I?灵敏度校验：灵敏度校验：按被保护范围末端发生接地短路时，流过保护的最小按被保护范围末端发生接地短路时，流过保护的最小3倍零序电流来校验，作近后备时（本线路末端短路），要求倍零序电流来校验，作近后备时（本线路末端短路），要求Ks1.31.5；作远后备时（相邻线路末端短路），要求；作远后备时（相邻线路末端短路），要求Ks1.2。?动作时间：动作时间：按阶梯原则整定，如图所示。按阶梯原则整定，如图所示。图零序过电流保护的动作时限图零序过电流保护的动作时限由图可知，同一线路上零序过电流保护的动作时限比相间短路过电流保护的动作时限小。由图可知，同一线路上零序过电流保护的动作时限比相间短路过电流保护的动作时限小。输电线路的接地保护4.方向性零序电流保护在双电源和多电源的大接地电流系统中，为了保证接地故障时零序电流保护动作的选择性，要加装零序功率方向继电器，以构成零序功率方向保护。方向性零序电流保护在双电源和多电源的大接地电流系统中，为了保证接地故障时零序电流保护动作的选择性，要加装零序功率方向继电器，以构成零序功率方向保护。?零序功率方向继电器的接线（零序功率方向继电器的接线（图图a）03IIK&=03UUK&=而电力系统中实际使用的零序功率方向继电器最大最灵敏角为而电力系统中实际使用的零序功率方向继电器最大最灵敏角为70 85，由于在规定的电流、电压正方向下，当被保护线路正方向发生接地短路时，超前约，由于在规定的电流、电压正方向下，当被保护线路正方向发生接地短路时，超前约90 110，03I&03U&因此，在使用零序功率方向继电器时，若以正极性端接入继电器电流线圈的极性端，则必须以负极性端接入继电器电压线圈的极性端，这时接入继电器的电流和电压分别为：因此，在使用零序功率方向继电器时，若以正极性端接入继电器电流线圈的极性端，则必须以负极性端接入继电器电压线圈的极性端，这时接入继电器的电流和电压分别为：即继电器的最大灵敏角为即继电器的最大灵敏角为90110输电线路的接地保护由图由图b的相量图可以看出，此时滞后的相量图可以看出，此时滞后70，即，则正方向发生接地故障时继电器最灵敏。，即，则正方向发生接地故障时继电器最灵敏。KI&KU&o70=sK03I&03U&图 零序功率方向继电器的接线图 零序功率方向继电器的接线a）接线原理图）接线原理图b）接入和的相量图）接入和的相量图03I&03U&?零序功率方向继电器的灵敏度校验零序功率方向继电器的灵敏度校验min00)33(1IUSKopS=输电线路的接地保护min00)33(IU 式中，为保护区末端接地短路时，式中，为保护区末端接地短路时，保护安装处保护安装处的最小零序功率；为零序功率方向继电器的动作功率。的最小零序功率；为零序功率方向继电器的动作功率。opS说明：说明：由于接地故障点的零序电压最高，所以当接地故障位于保护安装处附近时，不会出现零序方向继电器的电压死区。由于接地故障点的零序电压最高，所以当接地故障位于保护安装处附近时，不会出现零序方向继电器的电压死区。根据规程要求，作近后备时（本线路末端接地短路），根据规程要求，作近后备时（本线路末端接地短路），Ks1.5；作远后备时（相邻线路末端接地短路），；作远后备时（相邻线路末端接地短路），Ks2。输电线路的接地保护三、小接地电流系统的接地保护三、小接地电流系统的接地保护1.小接地电流系统中单相接地时电容电流的分布小接地电流系统中单相接地时电容电流的分布图 小接地电流系统中单相接地时电容电流的分布图 小接地电流系统中单相接地时电容电流的分布输电线路的接地保护由由图图可知，电容电流分布的特点如下：可知，电容电流分布的特点如下：?发生单相接地，全系统都会出现零序电压。发生单相接地，全系统都会出现零序电压。?非故障线路的非故障线路的C相对地电容电流为零，只有相对地电容电流为零，只有A相和相和B相有电容电流；而故障线路的相有电容电流；而故障线路的C相对地电容电流不为零。相对地电容电流不为零。?非故障线路的零序电流为该线路本身对地的电容电流，其方向由母线指向线路。非故障线路的零序电流为该线路本身对地的电容电流，其方向由母线指向线路。?对故障线路对故障线路WL3而言，而言，C相中有从线路流向母线，相中有从线路流向母线，B、C相中有从母线流向线路，所以，故障线路始端所反应的零序电流为：相中有从母线流向线路，所以，故障线路始端所反应的零序电流为：CI3CI2133213)(CCCCCCCCIIIIIIII+=+=上式说明，故障线路的零序电流为所有非故障线路零序电流之和，其方向是从由线路流向母线。上式说明，故障线路的零序电流为所有非故障线路零序电流之和，其方向是从由线路流向母线。输电线路的接地保护2.小接地电流系统的单相接地保护小接地电流系统的单相接地保护?绝缘监视装置：绝缘监视装置：发生单相接地故障时，利用母线电压互感器二次侧开口三角形端子上零序电压来起动过电压继电器，动作于信号。发生单相接地故障时，利用母线电压互感器二次侧开口三角形端子上零序电压来起动过电压继电器，动作于信号。?零序电流保护：零序电流保护：根据故障线路零序电流大于非故障线路零序电流这一特点，可以构成有选择性的零序电流保护，并可动作于信号或跳闸。根据故障线路零序电流大于非故障线路零序电流这一特点，可以构成有选择性的零序电流保护，并可动作于信号或跳闸。?对于架空线路：采用零序电流滤过器，动作电流为：对于架空线路：采用零序电流滤过器，动作电流为：+=iCdsqrelKopKIIKI.特点：保护比较简单，但给出的信号没有选择性。特点：保护比较简单，但给出的信号没有选择性。为正常负荷电流产生的不平衡电流为正常负荷电流产生的不平衡电流dspI说明：说明：按上式确定的动作电流，一般不能躲开本线路外部三相短路时所出现的不平衡电流，因此应加装时限元件来保证选择性，其动作时限应比相间短路的过电流保护大一个。按上式确定的动作电流，一般不能躲开本线路外部三相短路时所出现的不平衡电流，因此应加装时限元件来保证选择性，其动作时限应比相间短路的过电流保护大一个。t?动作电流动作电流输电线路的接地保护?对于电缆线路：采用零序电流互感器，其动作电流为：对于电缆线路：采用零序电流互感器，其动作电流为：iCrelKopKIKI=.电缆线路正常运行时的不平衡电流 很小，可忽略电缆线路正常运行时的不平衡电流 很小，可忽略?灵敏度校验灵敏度校验：KopiCCIKIIK.=S式中，为本线路单相接地时，非故障线路对地电容电流的总和，应取最小值。对架空线路，要求式中，为本线路单相接地时，非故障线路对地电容电流的总和，应取最小值。对架空线路，要求Ks1.5；对电缆线路，要求；对电缆线路，要求Ks1.25。CCII?零序功率方向保护：零序功率方向保护：利用故障线路和非故障线路的保护安装处零序功率方向相反的特点来实现有选择性的保护，动作于信号或跳闸。适用于零序电流保护的灵敏度不满足要求和接线复杂的网络中。利用故障线路和非故障线路的保护安装处零序功率方向相反的特点来实现有选择性的保护，动作于信号或跳闸。适用于零序电流保护的灵敏度不满足要求和接线复杂的网络中。变压器接地保护变压器接地保护?在110KV及以上中性点直接接地电网中，接地短路是常见的故障形式，因此，中性点直接接地电网中的变压器要装设零序保护，用它来反应变压器高压侧绕组，引出线和变电站母线上的接地短路，作为变压器主保护的后备保护及相邻元件接地保护的后备保护。?电网中发生接地短路时，零序电流的大小及分布与电网中变压器中性点接地数目和位置有密切关系。通常，对有一台升压变压器的变电站，变压器中性点直接接地运行；对两台以上变压器并列在高压母线运行的变电站，则采用一部分变压器接地运行另一部分变压器中性点不接地运行的方式，以使电网在各种运行方式下变压器中性点接地数目及位置尽量维持不变。?变压器中性点是否直接接地运行还与变压器的绝缘水平有关，220KV及以上的大型变压器，高压绕组分级绝缘，其中性点绝缘水平有两种类型：1、绝缘水平较低，中性点必须接地运行；2、绝缘水平较高，中性点可接地运行，亦可不接地运行。信号跳QF2跳QF1中性点直接接地变压器的零序保护中性点可能接地或不接地变压器的接地保护?如图所示两台升压变压器并列运行，其中T1中性点接地运行，T2中性点不接地运行。变电站部分变压器中性点接地运行时：若因某种原因造成QF3拒绝跳闸，则保护动作于QF1跳闸。当QF1和QF4 跳闸后，系统成为中性点不接地系统，而且T2仍带着接地故障继续运行。T2的中性点对地电压将升高为相电压，两非接地相的对地电压将升高相间电压。如果T2为全绝缘变压器，可利用在其中性点不接地运行时出现的零序电压，实现零序过电压保护，作用于断开QF2。如果T2是分级绝缘变压器，则不允许上述情况出现，必须在切除T1之前，先将T2切除。中性点有两种运行方式的变压器，需要装设：零序过电流保护用于中性点接地运行方式；零序过电压保护用于中性点不接地运行方式。原则：对于分级绝缘变压器应先切除中性点不接地运行的变压器，后切除中性点接地运行的变压器；对于全绝缘变压器应先切除中性点接地运行的变压器，后切除中性点不接地运行的变压器。分级绝缘变压器至 其 他 变 压 器 零 序 保 护由 其 他 变 压 器 零 序 保 护 来跳 QF1来 自 高 压 侧 母 线 电 压 互 感 器跳 QF2信 号全绝缘变压器信 号跳 QF2跳 QF1信 号