发布时间 : 星期五 文章电力系统基础知识 - 图文更新完毕开始阅读11996eee02768e9950e73834
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零序电流I段和零序电流Ⅱ段共同构成线路接地短路的主保护。 3．零序过电流保护(零序电流Ⅲ段)
零序过电流保护作为线路接地故障时的近后备保护和远后备保护，应该在系统正常运行和相间短路时不动作。系统正常运行时三相对称，3I0=0；相间短路时，短路电流只含有正序分量和负序分量，同样有3I0=0，根据零序电流的测量方法(参见图3-12)，此时流入电流元件的电流只是不平衡电流。因此，零序电流Ⅲ段的动作电流只需躲过最大不平衡电流即可，一般数值不大，保护的灵敏度较高。
零序过电流保护的动作时限同样是按照阶梯时限原则整定。由于接地短路的零序电流以变压器接地中性点构成回路，所以动作时限无须与中性点不接地变压器的另一侧配合，如图3-16所示。图中分别为保护1、保护2、保护3零序过电流保护的动作时限。同时图中画出相应的反应相间短路的定时限过电流保护动作时限，可见，同一处的零序过电流保护动作时限小于相间过电流保护动作时限。
在图3-16中，为保证零序过电流保护的选择性，保护1、2、3之间的零序动作电流，还应满足灵敏度配合要求，即I0.act.1IIIIIIIII?I0.act.2?I0.act.3。
综上所述，阶段式零序电流保护灵敏度高，延时小，保护范围受系统运行方式影响小，用于中性点直接接地系统的接地短路的专门保护，具有明显的优越性。
在多电源系统，要求电流侧至少有一台变压器中性点接地运行。当线路两侧都有中性点接地运行变压器时，发生接地短路的情况与双侧电源线路电流保护的情况类似，为了保证加装零序功率方向元件后，构成三段式零序方向电流保护。零序功率方向元件接入零序电压和零序电流的取得如图3-11和图3-12所示。需要指出的是，由于接地短路时，故障点零序电压最高，零序功率方向元件不存在电压死区问题。
二、中性点非直接接地系统的零序保护 （一）中性点不搪地系统的零序保护 1、单相接地故障的特点
中性点不接地系统，正常运行时三相对称，中性点对地电压等于零，全系统没有零序电压和零序电流。当系统发生单相接地时，系统各处故障相的对地电压等于零。三相对地电压不平衡，出现零序电压；系统电流分布如图3-17所示。图示为三条线路L1、L2和L3，假设均未带负荷，在线路L3上发生A相单相接地故障，由于系统中性点不接地，发生单相接地短路时，系统没有其他的直接接地点，短路电流只能通过单相接地故障点和各条线路非故障相对地分布电容构成通路，根据图示电流分布，中性点不接地系统发生单相接地故障时有如下特点：
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1)故障相对地电压等于零，系统出现零序电压；
2)所有线路出现接地电流(零序电流)，接地电流为容性电流；故障点接地电流等于所有线路的对地电容电流之和；
3)故障线路的零序电流等于所有非故障线路的电容电流之和，方向由线路流向母线； 4)非故障线路的零序电流等于本身线路非故障相的对地电容电流，方向由母线流向线路。
可见，中性点不接地系统发生单相接地故障时的零序电流数值不大，三相电压之间的线电压仍然对称，能够对负荷供电，因此不必立即跳闸，可以连续运行l～2h。为了防止故障发展扩大，要求此时继电保护动作发出信号。
2．单相接地保护
目前，对于中性点不接地系统，通常采用绝缘监视和接地选线的方式实现单相接地保护。 (1)绝缘监视装置。
绝缘监视装置反应中性点不接地系统发生单相接地故障时，系统出现零序电压而动作发出信号，也称为零序电压保护，原理接线图如图3-18所示。电压互感器二次有两组绕组，其中一组接成星形，接三个电压表，用于测量各相对地电压；另一组接成开口三角形，用于测量零序电压，用过电压继电器KV反应零序电压。
系统正常运行时，三相对称，无零序电压，过电压继电器KV不动作，三个电压表指示相同，为相电压；发生单相接地，系统出现零序电压，过电压继电器KV动作后接通信号回路，发出接地故障信号，此时接地相电压降低，根据电压表PV的读数可判断接地相。
绝缘监视装置无法判断故障线路，因此也称为非选择性保护。如果需要选择接地线路，可以通过故障选线按钮，依次断开线路，随之自动重新合闸投入断开线路。当断开某一条线路时接地故障信号消失，则说明是该线路发生了接地故障。
(2)接地选线装置。
接地选线装置检测中性点不接地系统发生单相接地故障，并选择故障线路。根据系统发生单相接地故障时的电流大小及方向特征，可以实现的故障检测原理有：基于零序电流大小选出故障线路、基于零序功率选出故障线路等。
利用故障线路的零序电流等于所有非故障线路的电容电流之和的特征，实现基于零序电流大小选出故障线路，其零序电流元件的动作电流应该躲过本线路对地电容形成的零序电流。系统正常运行时，三相对称，无零序电流，装置不动作；发生单相接地，系统出现零序电流，且故障线路的零序电流大于非故障线路的零序电流，接地选线装置动作，输出选线结果。显然，当母线出线多时，故障线路与非故障线路电流差别大，更有利于故障选线。
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对母线出线较少的中性点不接地系统，发生单相接地故障时，故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相差不大，利用零序电流无法选出故障线路。因此，利用故障线路的零序功率与非故障线路方向相反的特征，可以实现基于零序功率选出故障线路。
随着微机保护的发展，目前国内已经生产出多种型号的接地选线装置，实现的原理也不只以上两种。在系统发生接地故障时，接地选线装置正确选择出故障线路，为检修提供了方便。
(二)中性点经电阻接地系统的零序保护
中性点经电阻接地系统的零序保护可参照中性点直接接地系统考虑，并在进行接地短路电流计算时，零序网络按接人3倍中性点电阻计算。
>> 第四节 其他保护
以下简单介绍线路距离保护和纵差动保护作用原理。 一、距离保护
反应短路故障时电流增大的电流保护，具有简单、经济、可靠等突出的优点，在结构简单的电网中得到广泛应用。但是电流保护的保护范围受系统运行方式和短路故障类型的变化影响，在重负荷线路以及长、短线路保护配合时，保护的灵敏度可能无法满足规程要求。为此，应当采用性能更加完善的继电保护，距离保护就是一种性能良好的继电保护。
距离保护反应保护安装处至故障点之间的阻抗(距离)，以下说明距离保护的动作原理。
如图3-19(a)所示，假设电流互感器和电压互感器的变比等于 1，则距离保护感受电压和电流为U和
??I，Z?UI??称为距离保护的测量阻抗。系统正常运行时，保护安装处母线电压接近额定电压，线路电流为
负荷电流，故保护装置测量阻抗为负荷阻抗
Z?UI???UNI1???Z1 (3-16)
图3-19(b)中，设线路单位长度阻抗为z1，整定保护1的保护范围为Lset，对应整定阻抗为Zset，即Zset= z1Lset当线路上kl点和k2点分别发生短路故障时，保护l的测量阻抗分别为
Zk1= z1L1 Zk2= z1L2>Zset (3-18) 以上公式中，假设Zk1、Zk2与Zset的方向相同。显然保护装置测量阻抗与保护安装处至短路点距离成正比。kl点短路故障时，式(3-17)表示保护1的测量阻抗小于整定阻抗，说明短路点在保护区内，保护动作；而 · 中 国 南 方 电 网 k2点短路故障时，式(3-18)表示保护l的测量阻抗大于整定阻抗，说明短路点在保护区外，保护不动作。 距离保护是反应感受阻抗降低而动作，当保护安装处母线电压降低或线路电流增大时，保护的感受阻抗都将减小，因此能够更灵敏地反应故障。同时，只要采用合理的接线方式，保护的感受阻抗只与保护安装处至短路点距离成正比，保护范围不受系统运行方式影响，从而克服了电流保护受运行方式影响的缺点。 通常距离保护也采用三段式，并有相间距离保护和接地距离保护之分，分别反映相间故障和接地故障。距离保护的测量元件即阻抗测量元件，能够实现带方向的测量特性和无方向的测量特性。 二、线路纵差动保护 本章介绍的电流保护和距离保护有一个共同的特点，保护安装在线路一侧，只能从线路一端的电气量变化反应该线路的运行情况，因此保护的测量元件无法区别本线路末端故障与相邻线路始端故障。为了保证保护的选择性，不得不缩短保护范围(如电流I段)或增加保护动作时限(如电流Ⅱ段、Ⅲ段)，因此不能快速切除全线的短路故障。 解决以上问题的方法之一是，保护装置同时测量线路两端的电气量。图3-20所示为反应线路两端电气量变化的线路纵差动保护。图中被保护线路两端装有同型号同变比的电流互感器，用于测量线路两端的电流，电流互感器二次回路采用差动接线，在差动回路接人电流元件KD(差动继电器)。 系统正常运行或区外短路时，线路上流经两个电流互感器的电流如图3-20(a)，I1M流人电流元件的电流IKD???I1N，因此， ??I2M?I2N?0，保护不会动作。 ???线路上发生短路，线路上流经两个电流互感器的电流如图3-20(b)，此时短路点电流为 IK?I1M?I1N，流人电流元件的电流IKD?I2M?I2N?保护动作切除故障。 ??????1Ik(I1M?I1N)?nTAnTA??，数值很大，使 可见，线路纵差动保护从原理上能够反应线路两侧电流互感器之间任何地点发生的故障，而不反应两侧电流互感器外侧任何地点发生的故障，不需要与任何其他保护配合，本身就可以保证选择性，因此无需动作延时，可以实现对全线路无延时切除故障。 在线路纵差动保护的接线时，应注意电流互感器的极性，从图3-20可知，如果电流互感器接线发生极性错误，将造成保护的不正确动作。 第四章 变压器保护 由于变压器的结构、运行、故障类型等与输电线路均有区别，故不能将线路保护直接应用于变压器。为此，根据针对故障设置继电保护的原则，首先介绍变压器故障及特点、异常运行状态，引出相应配置的继电 ·