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4 电网的接地保护
中性点直接接地电网中接地短路的零序电流、
电压和功率的特点
中性点直接接地电网零序电流保护
中性点直接接地电网方向零序电流保护
中性点非直接接地电网的接地保护
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4 电网的接地保护
在电力系统中,中性点的工作方式有中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点不接地三种。后面两种也称非直接接地。
在中性点直接接地系统中,发生单相接地短路时,将出现很大的故障相电流和零序电流,故又称大电流接地系统。
在中性点非直接接地系统中,发生单相接地时,因不构成短路回路,在故障处流过较小的故障电流,故又称为小电流接地系统。
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中性点直接接地电网中接地短路的零序电流、电压和功率的特点
当中性点直接接地的电网中发生接地短路时,将出现很大的零序电流,在正常运行情况下它们是不存在的,因此可以利用零序电流构成接地短路的保护。
对于零序电流仍然采用母线流向故障点为正方向,而对于零序电压,是以线路高于大地的电压为正方向。
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零序电流是产生的,当忽略回路的电阻时, 和将超前,计及回路电阻时,例如取零序阻抗角为。则和将超前。
零序电流的分布,决定于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗,而与电源的数目和位置无关,例如在图4-1(a)中,当变压器T2的中性点不接地时,则。
中性点直接接地电网中接地短路的零序电流、电压和功率的特点
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对于发生故障的线路,两端零序功率的方向与正序功率的方向相反,零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。
从任一保护(如保护1)安装处的零序电压与电流之间的关系看,由于A母线上的零序电压实际上是从该点到零序网络中性点之间零序阻抗上的电压降,可表示为:
在电力系统运行方式变化时,如果送电线路和中性点接地的变压器数目不变,则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但此时,系统的正序阻抗和负序阻抗要随着运行方式而变化,正、负序阻抗的变化将引起故障点各序分量电压之间电压分配的改变,因而间接地影响零序分量的大小。
中性点直接接地电网中接地短路的零序电流、电压和功率的特点
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零序电压过滤器
为了取得零序电压,通常采用三个单相式电压互感器或三相五柱式电压互感器,其一次绕组接成星形并将中性点接地,其二次绕组接成开口三角形:
中性点直接接地电网中接地短路的零序电流、电压和功率的特点
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零序电流过滤器
对于架空线路,为取得零序电流,通常采用三个单相电流互感器,结成完全星形接线,继电器中的电流为
可见,继电器中流过的电流实际就是中线中的电流,因此,在实际应用中并不需要专门的零序电流过滤器,而是将继电器接入相间短路保护用电流互感器的中线上即可。
对于电缆线路,将互感器套在电缆外面,从铁心中穿过的电缆就是电流互感器的一次绕组,其一次电流是,正常时为零,发生单相接地时为,
在二次侧输出,其主要特点就是接线简单。
中性点直接接地电网中接地短路的零序电流、电压和功率的特点
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零序电流保护与相间电流保护一样,广泛采用三段式电流保护。
通常零序Ⅰ段为无时限电流速断保护,只保护线路的一部分,零序Ⅱ段带时限零序电流速断保护,,可以保护线路全长,并与相邻线路保护相配合。
零序Ⅲ段为零序过电流保护,作为本级线路和相邻线路接地保护的后备保护。
中性点直接接地电网零序电流保护
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按上述条件(1)、(2)整定的零序Ⅰ段,往往不能躲开在非全相运行状态下又发生系统振荡时,所出现的最大零序电流,
如果按条件(3)整定,则正常情况下发生接地故障时,其保护范围又要缩小,不能充分发挥零序I段的作用。
在装有综合重合闸的线路上,通常是设置两个零序Ⅰ段保护,一个是按条件1或2整定(由于整定值较小,保护范围较大,因此,称为灵敏Ⅰ段),它的主要任务是对全相运行状态下的接地故障起保护作用,具有较大的保护范围,而当单相重合闸起动时,则将其自动闭锁,需待恢复全相运行时可能重新投入。
另一个是按条件(3)整定(Ⅰ段),装设它的主要目的,是为了在单相重合闸过程中,其它两相又发生接地故障时,用以弥补失去灵敏Ⅰ段的缺陷,尽快地将故障切除。
不灵敏I段也能反应全相运行状态下的接地故障,只是其保护范围较灵敏Ⅰ段为小。
中性点直接接地电网零序电流保护
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