继电保护与自动装置 中性点非直接接地电网零序电流保护 中性点非直接接地电网零序电流保护电子教材.doc

电力系统继电保护精品资源共享课 项目六：电网的接地保护 任务2 中性点非直接接地电网零序电流保护 一、中性点不接地电网接地时零序分量的特点 中性点不接地系统中，发生接地故障时，由于中性点不接地，只能依靠对地电容构成回路，因此电流很小。由于线路阻抗相对于对地容抗很小，分析时可以忽略线路阻抗。如图1所示，在k点A相接地故障时，零序电流分布如图1（a）（图中虚线为消弧线圈）所示。 图 1 小接地电流电网的零序量分布 接地故障时，故障相电压为0，非故障相电压为线电压，则零序电压大小计算如下： （1） 线路1的零序电流为： （2） 发电机的零序电流为： （3） 故障线路2的零序电流为： （4） 画出相量图如图1（b）所示。 由此可见，系统各处零序电压相等，为3倍的相电压。零序电流为对地电容电流，因此零序电流很小；非故障线路的零序电流与电压夹角为；故障线路的电流为非故障线路电流之和，故障线路的零序电流与电压夹角为。 二、中性点经消弧线圈接地电网单相接地时零序分量的特点 中性点经消弧线圈（电感L）接地系统中，发生单相接地故障时，由于消弧线圈流过的是3倍零序电流，因此画出零序电网时其电感为3L，如图2所示，在图1中k点A相接地故障时，零序电流分布如图2（a）所示。 图2 中性点经消弧线圈接地电网的零序分布 消弧线圈流过的零序电流为： （5） 故障线路2的零序电流为： （6） 画出相量图如图2(b)所示。由此可见，有了消弧线圈后，可以减小故障点的接地电流，有助于接地点的电弧的自行熄灭。 三、中性点非直接接地电网的接地保护 由于零序电流很小，依靠零序电流构成保护，其灵敏度往往达不到要求。尤其在架空线与电缆混架的变电所，电缆线路的对地电容大，当架空线故障时，故障线路与电缆线路的故障电流接近，此时无法保证选择性。目前，还没有很完善的中性点非直接接地电网接地保护。一般采取如下措施： 1.绝缘监视 如图3所示，通过对母线零序电压的监视，可以知道电网是否有接地故障。当零序电压较大时，值班人员轮流拉开各出线的断路器，如果零序电压消失，说明所拉线路就是故障线路；如果拉开线路后，零序电流依然存在，说明所拉线路不是故障线路，则把所拉开线路断路器合上，继续拉下一条线路，直到零序电压消失。 图3 绝缘监视图 2.零序保护 通过对零序电流与零序功率方向的综合判断来确定故障线路。判据如下 （7） 式中——零序电流的动作值。 3.小电流接地选线 小电流接地选线功能的实现采用的设计思路是：“分散采集、集中判别”。在单相接地（出现零序电压）时启动选线功能。首先把各出线的零序电流计算出来，然后计算各出线的零序电压与零序电流夹角。然后选出零序电流大小与夹角大小选出故障线路。该方法需要收集各条出线的零序电流与母线的零序电压。 4.中性点经小电阻接地方式配电网的接地保护 随着城市供电负荷和城市供电系统变电站数量及容量的不断增加，由于在配电网中大量采用电缆线, 因而在接地故障时, 易于使接地电容电流大于规定值。以前通常采用中性点消弧线圈来补偿接地电流, 使接地电流变得很小, 电弧可自行熄灭, 从而达到与中性点不接地系统具有同样的供电可靠性指标。但消弧线圈的使用, 在一定程度上增加了系统的投资费用，另外, 还易于形成操作过电压。因此, 目前城市配电网中开始采用中性点经小电阻接地的运行方式。 配电网中性点采用小电阻接地方式时，若主变低压侧星型接线，其中性点可直接接入电阻（见图4(a）)；若为三角形接线，则需外加接地变压器造成一个中性点（见图4(b)）。外加接地变压器零序阻抗要小，接线方式一般为yn，d接线，接地电阻可以直接接在yn，d接地变压器的高压侧中性点上。 图4 小电阻接地系统 接地变压器中性点人为接入电阻，接地变压器的绕组在电网正常供电情况下阻抗很高，等于励磁阻抗，绕组中只流过很小的励磁电流；当系统发生接地故障时，绕组将流过正序、负序和零序电流，而绕组对正序、负序电流呈现高阻抗、对于零序电流呈现较低阻抗，因此，在故障情况下会产生较大的零序电流。在中性点接入TA，将电流检测出来送至电流继电器，就可以进行有选择性快速保护。 图5 小电阻接地系统接地故障时等值电路 图5中EA为系统电源相额定电压, Z1、Z2为故障点到系统等值电源的正序和负序阻抗，