接地保护

第一节中性点直接接地电网中单相接地故障的保护

1TM M

N 2TM

? I ko
Z MK 0
ZM 0
? I M0 ? U M0 ? I K0
K

Z NK 0

? U K0

? ZN0 I N0 ? U N0

? ?I M0

? I M0
1800 ? ?M 0

?M 0

UM 0

UK0 UN0

? U M0

接地故障时零序分量的分布特点
1、故障点处的零序电压最高，离故障点越远，零序电压越低，变压器中性点接地处的零序电压为零。 2、零序电流是由故障点处零序电压产生，其大小与分布由接地变压器的分布与数目决定。 3、零序或负序功率方向与正序功率方向相反，即正序功率方向为由母线指向故障点，而零序功率方向却由故障点指向母线。

三段式零序电流保护
http:///
一、无时限零序电流速断保护

二、限时零序电流速断保护三、零序过电流保护

QF

YC

1KS

2 KS

3KS

+

I
1KA

I
KC
2 KA

t
1KT
3KA

I

t

TA

无时限零序电流速断保护
工作原理:反映被保护线路零序电流升高而动作的保护

作用：作为被保护线路接地故障的主保护
保护区：线路始端一部分整定计算原则与相间短路的无时限电流速断保护类似

整定原则及公式
1、躲过被保护线路末端接地短路故障时，流过本保护的最大零序电流。

I

I 0?oper

? Krel 3I 0?max

K rel ?

可靠系数，一般取1.25-1.3。

处发生接地故障时，流过本保护的 I 0?max ? N 最大零序电流

M

I0

N

3I M 0
1

I 0I.oper
0

3I 0.max
l

2、躲过断路器三相触头不同时合闸时，流过保护的最大零序电流。（为提高保护灵敏度可让保护带有0.1 秒延时,此条可不考虑)

I

I 0?oper

? K rel 3I 0?ust
——可靠系数，一般取1.1-1.2。 ——三相触头不同时合闸时，

K rel I 0?ust

出现的最大零序电流。

3、当被保护线路采用单相自动重合闸时，保护还应躲过单相重合闸过程中出现非全相运行又伴随振荡时的零序电流。

I I

I 0?oper

? K rel 3I 0?unc ? 非全相振荡时的零序电流。

K rel ? 可靠系数，一般取1.1-1.2。
I 0?oper

限时零序电流速断保护
工作原理:反映被保护线路零序电流升高而带有较小时限动作的保护
作用：与零序I段配合作为被保护线路接地故障的主保护保护区：本线路全长整定计算原则与相间短路的限时电流速断保护类似

整定计算及灵敏度校验
1、按与相邻线路的零序Ⅰ段配合整定。
I
II 0?oper ?1

K rel I ? I 0?oper?2 Kb

K b ~ 分支系数，其值为下一相邻线路零序I段保护区末端接地短路时，下一相邻线路（故障线路）的零序电流与流过本保护的零序电流之比。

M

I0 1

N I0

2

K

P

? I M0

? I N0

I0

3I M 0

3I N 0
I 0I.oper.2

I

I 0.oper.1

I 0II .oper.1
0

l

I

?? 0?oper?1

? 相邻线路零序Ⅰ段
的动作电流;

K rel ? 可靠系数，取1.1；

Kb ? 分支系数。

2、按躲过非全相运行时的零序电流整定(不灵敏II段按此原则整定)

I

?? 0?oper?1

? K rel ? 3I 0?unc

I 0?unc ——本线路非全相
运行时的最大零序电流。

3、灵敏度校验

按被保护线路末端接地故障时流过保护的最小3倍零序电流来校验，要求 Ksen ? 1.3 ~ 1.5

零序过电流保护
工作原理:反映被保护线路零序电流升高而带有较长时限动作的保护
作用：作为被保护线路接地故障的后备保护

保护区：本线路全长和下一相邻线路全长
出口方式：跳开本线路出口断路器

整定计算原则：1、在下一相邻线路上发生三相短路时，本保护不动作。2、与下一相邻线路零序过电流保护灵敏度配合

零序过电流保护动作电流整定

1、躲过相邻线路出口处发生三相短路时，流过保护的最大不平衡电流。

I

??? 0?oper?1

? K rel I unb?max

K rel —可靠系数，取1.2-1.3 I unb?max ——相邻线路出口处
发生三相短路时，零序电流滤过器输出的最大不平衡电流。

最大不平衡电流计算

K aper ~ 非周期分量影响系数取 1? 2 K st ~ 电流互感器同型系数，同型取0.5, 不同型取 1 K err ~ 电流互感器 10%误差, 取0.1

2、与下一相邻线路零序过电流保护灵敏度配合
I
III 0?oper ?1

K rel III ? I 0?oper?2 Kb

K b ~ 分支系数，其值为下一相邻线路零序III段保护区末端接地短路时，下一相邻线路（故障线路）的零序电流与流过本保护的零序电流之比。

灵敏度校验
? 近后备：选本线路末端接地短路流过本保护

的最小零序电流与保护动作电流之比,要求灵敏系数不小于1.3-1.5; ? 远后备：选下一相邻线路末端接地短路流过本保护的最小零序电流与保护动作电流之比, 要求灵敏系数不小于1.2

零序方向电流保护
?增设方向元件的必要性 ?正向故障时，保护安装点零序电

压与零序电流的相位关系 ?整流型零序功率方向继电器

M

1

K

2

N

3

4

P

U M 0 ? ? I M 0 ZM 0
? ?I M0

?

?

? I M0
1800 ? ?M 0

?M 0

? U M0

LG-12 整流型零序功率方向继电器

?原理接线
?动作方程及动作特性

?接线方式

UR
5

R1
N2

U1

T
? nTU g
7

? I g
? ) N1 (3I
0

? Z br I g

? U g
? nTU g
8

6

? N 3 Z br I g

KP
U1
C1

U2
11

KP

12

U2

R2

C2

R3 C3

R4

C4

动作方程
? 幅值比较 ? 相位比较：
? ?

U 1 ? nT U g ? Z br I g U 2 ? nT U g ? Z br I g U1 ?U 2
? ? ? ? ?

?

? 900 ? arg

nT U g Z br I g
?

?

? 900
?

? (900 ? ? ) ? arg

Ug Ig
?

? 900 ? ?

? ? 00 ? ?br
选?br ? 700 则? ? ?700 动作范围为： ? 200 ? arg Ug Ig
? ?

? 1600

? 20? ? arg
? 200

Ug Ig
?

?

? 160?

? U g
?
2

? 70
0

?sen ? 70
? I g

0

接地短路功率方向继电器的接线方式

I g ? 3I0 U g ? ?3 U 0
? ?

?

?

? I A

? I B

? I C

? 3I 0

TA

? I a

? I b

I?c

Z loa

? 3U 0

三段式电流保护与三段式零序电流保护的异同三段电流三段零序
反应接地短路 I、II段主保护，III段后备
III段按相邻线路相间短路不动作考虑 I、II段同；III段时间较短校验点选择一样，短路类型选择接地短路（III段灵敏度较高）

作用
动作电流整定原则动作时间

反应相间短路 I、II段主保护，III段后备
I、II段类似，III段按负荷电流考虑 I、II段同；III段时间较长校验点选择一样，短路类型选择两相短路

灵敏度

特点

接线较复杂，受振荡和过负荷影响

接线简单，不受振荡和过负荷影响

LG-11与LG-12异同
LG-11 应用记忆回路灵敏角相间短路有 -300 ；-450
? (90 ? ? ) ? arg
0

LG-12 接地短路无 700
? 200 ? arg
?

动作范围
接线

Ug Ig
?

?

? 90 ? ?
0

Ug Ig
?

?

? 1600
?

900

I g ? 3I0 U g ? ?3 U 0
? ?

第二节小电流接地系统单相接地故障的保护

http:///
一、中性点不接地系统单相接地特点和保护方式
? E C I?C
C
I?B

? E B
? E A

I?A

B K
A
C0 C0 C0

? U

N

I?A

I?B

I?C

U KA ? 0 U KB ? E B ? E A ? 3 E A e
? ? ? ? ? ? ? ? ? j150 ? j150 ?

?

U KC ? E C ? E A ? 3 E A e ? ? ? ? 1 ? U K 0 ? (U A ? U B ? U C ) ? ? E A 3

I B ? j?C0 U KB I C ? j?C0 U KC 3 I K 0 ? ( I B ? I C ) ? j?C0 (U KB ? U KB )
? ? ? ? ? ? ?

?

?

? j?C0 U K 0