3.1單側(cè)電源配電線路相間短路電流保護第3章35kV及以下電壓等級線路保護所在配電系統(tǒng)屬于中性點非有效接地系統(tǒng)。35kV及以下單側(cè)電源配電線路主要有特點：由于是單側(cè)電源線路，因此負荷功率、短路功率的流動方向單向的；1處于較低的電壓等級，傳輸距離短，傳輸容量小，因此在電力系統(tǒng)中的重要性相對較低；2線路上一般存在多個分段、分支斷路器，并與多臺配電變壓器相連接，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜；34電流保護一種反應(yīng)故障時電流的增加而動作的一種保護原理。當故障電流超過預(yù)先設(shè)定值（即整定值）時，保護動作。電流保護裝置按斷路器位置配置，采用階段式原理，保護間在動作值與動作時間上相互配合，以滿足“四性”要求。其特點是快速，目的是使得故障點與電源之間快速被隔離。

K1、K2點為故障點，線路發(fā)生相間短路故障時，三相短路電流與兩相短路電流的通用計算公式為結(jié)合公式并觀察曲線可知：1）故障點越近（即l值越?。搪伏c到保護安裝處的阻抗越小，短路電流將越大；2）短路類型與運行方式也決定故障電流的大小，對于同一個故障點，最大運行方式下的三相短路電流最大，最小運行方式下的兩相短路電流最小。K1處故障時，保護P1應(yīng)動作，保護P2未流過故障電流，無法反應(yīng)；K2

處故障時，保護P1、P2流過同一電流，此時，根據(jù)“選擇性”要求，保護P2應(yīng)先于保護P1動作，跳開QF2

，保障MN線路正常供電；如P2由于各種原因未能動作，保護P1應(yīng)經(jīng)延時動作跳開，此時故障范圍擴大，但M母線上級系統(tǒng)仍能保障供電。3.1.1無時限電流速斷保護無時限電流速斷保護

無時限電流速斷保護，動作原理是當測量電流高于整定值時，不經(jīng)延時而動作，工程中常被稱為“電流I段保護”特點：動作速度最快目的：使故障設(shè)備能夠快速地被隔離3.1.1無時限電流速斷保護繼電保護的定義無時限電流速斷保護（I段）整定

保護P1的Ⅰ段動作電流按躲過本線路（MN線路）末端最大運行方式下發(fā)生三相短路時流過保護安裝處的最大短路電流，即

動作時限

Ⅰ段靈敏度要求最大運行方式下出口三相短路電流值不低于保護的動作電流。以保護P1為例，Ⅰ段靈敏度即滿足要求。注意：電流I段的保護范圍（即保護區(qū)）不能超過本線路全長3.1.1無時限電流速斷保護【例3-1】

【解】

1）動作電流一次值。保護P1的I段動作電流一次值保護P2的I段動作電流一次值3.1.1無時限電流速斷保護【例3-1】

【解】

2）動作電流二次值。保護P1的I段動作電流二次值保護P2的I段動作電流二次值3.1.1無時限電流速斷保護無時限電流速斷保護單相原理接線圖中TA為電流互感器，KA為I段電流繼電器。本線路故障電流大于KA定值KA觸點閉合KM中間繼電器動作相應(yīng)觸點接通線路QF跳閘回路跳閘線圈YR勵磁斷路器QF實現(xiàn)跳閘信號繼電器KS動作，發(fā)出保護跳閘信號無延時跳閘命令無時限電流速斷保護原理接線3.1.1無時限電流速斷保護+無時限電流速斷保護原理接線3.1.1無時限電流速斷保護無時限電流速斷保護原理接線3.1.2限時電流速斷保護限時電流速斷保護由于電流保護Ⅰ段通常不能保護線路全長，考慮增加限時電流速斷保護，目的是保護本線路全長，該保護又稱為“電流Ⅱ段保護”。3.1.2限時電流速斷保護圖中可以看出，設(shè)置電流Ⅱ段保護的目的是保護本線路全長，Ⅱ段保護的保護范圍必然會伸入下一級線路（相鄰線路），在圖中陰影區(qū)域發(fā)生故障時，P1的Ⅱ段保護存在與下線保護（P2）I段“搶動”的問題。3.1.2限時電流速斷保護若P1的Ⅱ段保護區(qū)伸出相鄰線路Ⅰ段保護區(qū)注意：P1的Ⅱ段保護區(qū)不應(yīng)伸出相鄰線路P2的Ⅰ段保護區(qū)!!圖中陰影區(qū)發(fā)生故障時，P2的Ⅰ段不動，P1的Ⅱ段與P2的Ⅱ段啟動，同時動作，跳開QF1、QF2，這種保護動作行為稱為“失去選擇性”，是一種錯誤行為。3.1.2限時電流速斷保護限時電流速斷保護（Ⅱ段）整定電流Ⅱ段保護的整定原則是保護本線路全長，但保護區(qū)不超過相鄰線路保護I段保護區(qū)，即與相鄰線路保護I段配合，其動作電流為

動作時間靈敏度校驗公式為大于1.5即滿足靈敏性要求。3.1.2限時電流速斷保護

當靈敏系數(shù)不能滿足要求時，電流Ⅱ段保護定值可與相鄰線路限時電流速斷保護配合整定，即

動作時間

如果這樣做，靈敏系數(shù)還是不能滿足要求。則電流Ⅱ段保護必須按保證本線路末端故障時達到規(guī)定的靈敏度來整定，即

按靈敏度整定：3.1.2限時電流速斷保護【例3-2】

【解】

1）動作電流一次值。保護P1的Ⅱ段動作電流一次值保護P1的Ⅱ段動作電流二次值2）動作電流二次值。3.1.2限時電流速斷保護【例3-2】

【解】

3）動作時限。4）靈敏度校驗。靈敏度滿足要求。3.1.2限時電流速斷保護Ⅱ段保護的單相原理接線延時本線路故障電流大于KA定值KA觸點閉合KT勵磁接通線路QF跳閘回路跳閘線圈YR勵磁斷路器QF實現(xiàn)跳閘信號繼電器KS動作，發(fā)出保護跳閘信號相應(yīng)觸點在整定時間后閉合3.1.3定時限過電流保護定時限過電流保護除了主保護，線路上還應(yīng)配有后備保護，所謂后備保護是主保護或斷路器拒動時，用以切除故障的保護。一旦主保護設(shè)備或斷路器發(fā)生故障拒動，可以依賴后備保護切除故障。定時限過電流保護（電流Ⅲ段保護）就是一種后備保護。3.1.3定時限過電流保護如K1處故障，P1的主保護或QF1拒動，由P1的Ⅲ段跳開QF1，此時P1的Ⅲ段是線路MN的近后備保護。如K2處故障，P2的主保護或QF2拒動，由P1的Ⅲ段跳開QF1，此時P1的Ⅲ段是線路NP的遠后備保護。拒動近后備拒動遠后備3.1.3定時限過電流保護對于圖中K3處故障，若P2的主保護或QF2拒動，故障將不能被切除，這是不允許的。因此，必須設(shè)立電流Ⅲ段保護提供完整的遠后備作用。顯然，電流Ⅲ段應(yīng)能保護相鄰線路全長。拒動主保護后備保護3.1.3定時限過電流保護繼電保護的定義定時限過電流保護（Ⅲ段）整定電流Ⅲ段保護的動作電流應(yīng)按以下兩個條件整定：1）保證Ⅲ段過電流保護在外部故障切除后可靠返回，其返回電流應(yīng)不小于外部短路故障切除后流過保護的最大自起動電流。即

2）與相鄰線路III段電流保護配合，即本線路的III段電流保護整定值應(yīng)大于相鄰線路III段電流保護整定值。保護P1的III段動作電流取上述兩者較大值。3.1.3定時限過電流保護繼電保護的定義【例3-3】

【解】

1）動作電流一次值。根據(jù)過電流保護其返回電流小于動作電流且存在固定比例的特點，可得過電流保護的整定值為本線路的過電流保護的整定值應(yīng)大于相鄰線路過電流保護整定值。兩者取較大值，所以取3.1.3定時限過電流保護繼電保護的定義【例3-3】

【解】

2）保護P1的III段整定電流二次值。3）動作時限。本例中，保護P1的III段動作時限為3.1.3定時限過電流保護【例3-3】

【解】

4）靈敏度校驗。校驗近后備靈敏度，指校驗點為本線路末端，即N母線處。校驗遠后備靈敏度，指校驗點為相鄰線路末端，即P母線處。滿足要求滿足要求電流Ⅰ段的動作選擇性由動作電流保證，電流Ⅱ段的選擇性由動作電流與動作時限共同保證，而電流Ⅲ段是依靠動作時限來保證的。1定時限過電流保護要求保護區(qū)較長，其動作電流按躲過最大負荷電流整定，一般動作電流較小，其保護范圍伸出相鄰線路末端。無時限電流速斷保護和限時電流速斷的保護動作電流，都是按某點的短路電流整定的。23小結(jié)3.1.4電流保護接線方式所謂電流保護接線方式，是指電流保護中電流繼電器線圈與電流互感器二次繞組之間的連接方式。配電線路常用的電流保護接線方式有三相三繼電器的完全星形聯(lián)結(jié)、兩相兩繼電器的不完全星形聯(lián)結(jié)和兩相三繼電器接線流入電流繼電器的電流與電流互感器二次電流的比值稱為接線系數(shù)，顯然完全星形與不完全星形聯(lián)結(jié)的接線系數(shù)為1。3.1.5階段式電流保護（1）組成階段式電流保護由電流Ⅰ段、電流Ⅱ段、電流Ⅲ段組成，三段保護構(gòu)成“或”邏輯出口跳閘。電流I段保護由動作電流保證選擇性，動作電流按躲過本線末端最大運行方式下三相短路電流整定，快速性好，但靈敏性差，不能保護本線全長電流Ⅱ段保護由動作電流、動作時限保證選擇性，動作電流與下一級線路電流I段保護配合整定，快速性較I段保護差，但靈敏性較好，能保護本線路全長電流Ⅲ段保護按階梯特性整定動作時限以保證選擇性，動作電流按正常運行時電流保護不啟動、外部故障切除后電流保護能可靠返回計算，動作慢，但靈敏性好，能保護下線路全長。3.1.5階段式電流保護（2）電磁型電流保護歸總圖與展開圖歸總式原理圖I段保護測量元件Ⅱ段保護測量元件Ⅲ段保護測量元件3.1.5階段式電流保護展開式原理圖3.1.5階段式電流保護（3）應(yīng)用實例3.1.6評價與小結(jié)選擇性：電流保護在單電源線路上具有選擇性；電流I段由動作電流保證選擇性；電流Ⅱ段由動作電流及動作時間保證選擇性；電流Ⅲ段由動作時間階梯特性保證選擇性?？焖傩裕弘娏鱅段快速性最好，動作時間僅為毫秒級的繼電器固有動作時間；電流Ⅱ段快速性次之，動作時間為0.5s左右；電流Ⅲ段快速性最差，動作時間長。靈敏性：電流I段靈敏性最差，不能保護本線全長（除線變組情況）；電流Ⅱ段靈敏性較好，能保護本線全長；電流Ⅲ段靈敏性最好，能保護下線全長。可靠性：電流保護構(gòu)成簡單，可靠性較高。對相間短路電流保護的總體評價是：靈敏性較差，可靠性較高。

3.2

方向電流保護3.2.1工作原理（1）電流保護用于雙電源線路時的問題在雙電源線路上，為切除故障元件，應(yīng)在線路兩側(cè)裝設(shè)斷路器和保護裝置。線路發(fā)生故障時線路兩側(cè)的保護均應(yīng)動作，跳開兩側(cè)的斷路器，這樣才能切除故障線路，保證非故障設(shè)備繼續(xù)運行。在這種電網(wǎng)中，如果僅采用一般過電流保護作為相間短路保護時，主保護靈敏度可能下降，后備保護無法滿足選擇性要求。3.2.1工作原理Ⅰ、Ⅱ段靈敏度可能下降無法保證Ⅲ段動作選擇性。Ⅰ段誤動作Ⅲ段同時啟動（2）方向性保護的概念3.2.1工作原理造成電流保護在雙電源線路上應(yīng)用困難的原因是需要考慮“反向故障”。從保護安裝處看出去，在“母線指向線路”方向上發(fā)生的故障稱為正向故障，反之稱為反向故障。如果有一個方向元件控制電流保護，當發(fā)生反向故障（圖陰影區(qū)域故障）時閉鎖電流保護，就能解決在雙電源線路上應(yīng)用電流保護的問題。故障方向示意圖3.2.1工作原理方向元件與電流元件結(jié)合就構(gòu)成了方向電流保護，兩者邏輯關(guān)系如圖1。方向電流保護邏輯圖方向電流保護分組正方向故障時方向電流保護才可能動作，按正方向分組，圖中的保護可以分為兩組：P1、P3、P5為一組，整定動作電流時考慮A側(cè)電源提供的短路電流；P2、P4、P6為另一組，整定時考慮B側(cè)電源提供的短路電流。3.2.2功率方向元件（1）工作原理方向元件的作用是判別故障方向，當在M母線背后至M側(cè)系統(tǒng)的線路上K′點發(fā)生短路時，當為正方向故障時，有故障相電壓

超前故障相電流

，夾角為銳角，從而有

；在反方向故障時，有故障相電壓

滯后故障相電流

，夾角為鈍角，此時

。在規(guī)定的電壓、電流參考方向下，有功功率的正負可以用來判斷故障的方向，依此原理構(gòu)成的方向元件也稱為功率方向繼電器。3.2.2功率方向元件三相短路故障時電壓、電流相位關(guān)系a)正方向故障；b)正方向故障相量圖；c)反方向故障；d)反方向故障相量圖3.2.2功率方向元件（2）動作方程繼電器動作方程為實際工作時，比幅方程式為比相方程與比幅方程的等效性3.2.2功率方向元件LG-11繼電器電路原理圖

、

經(jīng)變換器后形成，串聯(lián)后分別形成

、

工作電壓，制動電壓工作電壓、制動電壓分別經(jīng)整流橋

接入環(huán)流比幅電路。LG-11的執(zhí)行元件為極化繼電器KP，極化繼電器為直流繼電器，動作需要很小的功率，只要電流由標記“·”處流入即可動作。3.2.2功率方向元件功率方向繼電器動作特性LG-11為了克服“死區(qū)”，引入了“極化記憶回路”，動作方程變?yōu)槠渲校?/p>

稱為繼電器的內(nèi)角，LG-11內(nèi)角有45°、30°兩檔。3.2.2功率方向元件（3）微機保護方向元件

微機保護中有兩大類方向元件：一類是以比相算法實現(xiàn)的工頻量比相，動作方程與傳統(tǒng)的功率方向繼電器類似；另一類是以工頻變化量構(gòu)成的“工頻變化量方向元件”、“能量積分方向元件”等新型的方向元件，性能更為優(yōu)異，用于110kV以上電壓等級的線路縱聯(lián)保護中。3.2.3功率方向繼電器接線方式功率方向繼電器的接線方式要求為1）必須保證功率方向繼電器具有良好的方向性。即正向發(fā)生任何類型的相間短路都能動作，而反向發(fā)生相間短路時可靠不動作；2）盡量使功率方向繼電器在正向相間短路時具有較高的靈敏度，φK應(yīng)接近φsen。3.2.3功率方向繼電器接線方式傳統(tǒng)的功率方向繼電器，采用90°接線，分別用于A、B、C三相。當保護處于送電側(cè)，系統(tǒng)正常運行，cosφ=1時，3個功率方向繼電器測量的角度均為90°，如KWa，A相電流超前BC線電壓90°。該接線方式因此而得名。90°接線表3.2.3功率方向繼電器接線方式采用90°接線的功率方向元件動作區(qū)的畫法為(以KWB為例，假設(shè)功率方向繼電器的內(nèi)角為30°)①定原點“O”，水平向右畫相量，即定其為參考相量，相位為0°。②將參考相量繞原點逆時針轉(zhuǎn)30°，畫一條虛線。③過原點，垂直于該虛線畫一條實線，即為動作邊界。④在實線靠參考相量側(cè)畫出陰影線。⑤進行相應(yīng)文字標識。⑥在動作區(qū)內(nèi)，以原點“O”為中心，畫出實際流入功率方向元件的電流相量，并判別功率方向元件是否動作。3.2.3功率方向繼電器接線方式不對稱故障時非故障相仍有電流，稱為非故障相電流。如圖所示，保護反向發(fā)生BC相短路時，A相功率方向繼電器流過非故障電流，動作與否取決于故障前潮流的方向，不取決于故障方向，這就是前文中不討論兩相短路時非故障相功率方向繼電器行為的原因。非故障相電流的影響3.2.3功率方向繼電器接線方式按相啟動接線考慮電流繼電器觸點與功率方向繼電器觸點之間的接線時必須考慮非故障相電流的影響，應(yīng)該滿足“按相啟動”原則，如圖所示。采用按相啟動后，發(fā)生BC相短路故障時，由于A相電流繼電器按躲過非故障相電流整定不動作，KWA的行為就無關(guān)緊要了，避免了不反應(yīng)故障方向的KWA與故障相電流繼電器溝通回路而在反向故障時誤動跳閘。3.2.3功率方向繼電器接線方式【例3-4】【解】1）將內(nèi)角30°代入功率方向繼電器的動作方程可得當正方向發(fā)生三相短路時，電流處在動作區(qū)內(nèi)，功率方向繼電器可靠動作。正向三相短路3.2.3功率方向繼電器接線方式3）反向三相短路時，電流不在動作區(qū)內(nèi)，功率方向繼電器不會動作。反向三相短路3.2.3功率方向繼電器接線方式【例3-4】【解】1）根據(jù)功率方向繼電器的內(nèi)角為30°條件，畫出C相功率方向繼電器動作區(qū)由圖可見，

位于靈敏線附近（相角差為10°），因此能夠動作。近處BC兩相短路時KWC動作特性示意3.2.3功率方向繼電器接線方式2）由題意可知由圖可見，

位于靈敏線附近（相角差為10°），因此能夠動作。遠處BC兩相短路時KWC動作特性示意3.2.4應(yīng)用實例（1）整定I段動作電流大于其反方向母線短路時的電流，不需要裝設(shè)方向元件；Ⅱ段動作電流大于其同一母線反方向保護的Ⅱ段動作電流時，不需要裝設(shè)方向元件；對裝設(shè)在同一母線兩側(cè)的Ⅲ段來說，動作時間最長的，不需要裝設(shè)方向元件；除此以外反向故障時有故障電流流過的保護必須裝設(shè)方向元件。3.2.4應(yīng)用實例（2）邏輯框圖

微機保護中方向電流保護框圖如圖所示。方向電流保護中方向元件是否投入由整定開關(guān)決定，整定開關(guān)的接通與斷開既可以由外部連接片（壓板）的投退實現(xiàn)，也可以由裝置整定定值中的控制字（0或1）設(shè)定。方向保護原理框圖3.2.5評價與小結(jié)

電流保護增加了方向元件就構(gòu)成了方向電流保護，可以用于雙電源線路。方向元件利用電流、電壓相位關(guān)系判別故障方向，為了消除死區(qū)一般采用“記憶”的方法。

功率方向繼電器接線采用90°接線，接線時應(yīng)重視極性問題。

電流繼電器與功率方向繼電器之間的接線滿足“按相啟動”原則，可以消除非故障相電流的影響。

方向電流保護可以用于單電源環(huán)網(wǎng)與雙電源輻射線路，主要應(yīng)用于10kV和35kV線路。簡介

35kV及以下配電網(wǎng)也稱為小電流接地電網(wǎng)，或稱小電流接地系統(tǒng)、中性點非有效接地系統(tǒng)等。小電流接地電網(wǎng)通常指的是中性點不接地電網(wǎng)、中性點經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)和中性點經(jīng)高電阻接地的電網(wǎng)。在電纜供電的城市配電網(wǎng)中，由于電容電流較大，一般采用中性點經(jīng)小電阻接地的運行方式，這種運行方式已屬于中性點有效接地方式。本節(jié)分別介紹中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地和中性點經(jīng)小電阻接地配電網(wǎng)的接地保護。單相接地保護3.3.1

中性點不接地配電網(wǎng)故障分析中性點不接地配電網(wǎng)單相接地故障示意圖圖中S代表中性點不接地系統(tǒng)的電源，其中性點不接地，C0M為其等值分布電容；L1~Ln為配電線路，C01~C0n為線路等值分布電容；其中Ln為故障線路，K點為故障點，Rg為過渡電阻，P為該線路保護。3.3.1

中性點不接地配電網(wǎng)故障分析設(shè)在圖中Ln線K點A相經(jīng)過渡電阻Rg接地，K點A相的正序、負序、零序網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)后短接就構(gòu)成了復(fù)合序網(wǎng)。因為電網(wǎng)中性點不接地，接地電流不大，故系統(tǒng)和線路的正序、負序和零序阻抗均可忽略不計。以下主要介紹線路發(fā)生金屬性接地即過渡電阻Rg=0時的相關(guān)計算公式，并簡要總結(jié)相關(guān)分析結(jié)論。3.3.1

中性點不接地配電網(wǎng)故障分析（1）零序電壓M母線處三倍零序電壓一次值3

為——故障前A相電壓

經(jīng)推導(dǎo)可知，三相電壓、、仍對稱，對負荷供電沒有影響，因此在一般情況下，該配電網(wǎng)可以允許再運行1~2小時。3.3.1

中性點不接地配電網(wǎng)故障分析（2）故障點零序電流故障點三倍零序電流

一次值為——本系統(tǒng)分布電容之和

因此，故障點發(fā)生金屬性單相接地時，流入地中的接地電流等于電網(wǎng)一相對地總電容電流的3倍，電流呈容性，因此故障點三倍零序電流

的幅值也可以用電容電流

表示。

愈大，單相接地時的電流也愈大。如發(fā)生的是經(jīng)過渡電阻接地，則過渡電阻越大，接地電流越小，但并不影響其與零序電壓的相角關(guān)系。3.3.1

中性點不接地配電網(wǎng)故障分析

當電網(wǎng)的電容電流不大時，單相接地時接地點電弧可自行熄滅，故障點可自行消除。如電容電流較大，接地故障點電弧便不會自動熄滅，并且產(chǎn)生間歇性電弧，引起過電壓使非故障相電壓大大升高，可能導(dǎo)致絕緣損壞，造成兩點或多點接地短路，使事故擴大。為此，當電網(wǎng)電容電流超過一定數(shù)值時，中性點要裝設(shè)消弧線圈。3.3.1

中性點不接地配電網(wǎng)故障分析（3）線路零序電流與零序電壓間的相位關(guān)系非故障線路三倍零序電流為故障線路的三倍零序電流為可見，故障線的零序電流由全網(wǎng)其他非故障設(shè)備對地電容形成。3.3.1

中性點不接地配電網(wǎng)故障分析對于非故障線路，三倍零序電流與三倍零序電壓的相位關(guān)系式為即非故障線路的零序電流超前零序電壓的相角是90°。對于故障線路，有即故障線路的零序電流滯后零序電壓的相角是90°。雖然Rg變化時，非故障線路和故障線的零序電流與間的相位關(guān)系發(fā)生變化，但上述相位關(guān)系不變。即該相位關(guān)系與Rg大小無關(guān)。3.3.1

中性點不接地配電網(wǎng)故障分析相量關(guān)系如圖所示，中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，故障線的零序電流與非故障線路的零序電流相差180°。故障線路、非故障線路的零序電流與零序電壓間的相位關(guān)系3.3.2

中性點經(jīng)消弧線圈接地配電網(wǎng)故障分析

當中性點不接地電網(wǎng)發(fā)生單相故障時而接地電流超過規(guī)定數(shù)值時，會導(dǎo)致斷續(xù)接地電弧，引起線路諧振過電壓，造成停電事故。為此，通常在中性點接入一個電感線圈，故障時會產(chǎn)生一個電感電流來與原系統(tǒng)的電容電流相抵消，我們稱之為消弧線圈，此系統(tǒng)稱為中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)一般采用過補償?shù)难a償方式，一方面可使故障點電流減小，另一方面還可使故障點電流呈感性，避免諧振回路的產(chǎn)生。3.3.2

中性點經(jīng)消弧線圈接地配電網(wǎng)故障分析

考慮過補償，同時消弧線圈L上并接電阻R情況，作出

與

間的相位關(guān)系如圖所示?？梢钥闯?，

超前

的相角

大于

。此時，非故障線路的三倍零序電流仍由本線對地電容形成，仍然超前

。過補償情況下零序電流及零序電壓的相位關(guān)系3.3.2

中性點經(jīng)消弧線圈接地配電網(wǎng)故障分析中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路故障時，電感電流將削弱電容電流，達到熄滅故障點電弧的目的（消弧），對于配電網(wǎng)是有利的。但是，中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中電感電流的存在同時也將明顯減弱流過保護P的零序電流值。如采用過補償，則故障線路的零序電流與零序電壓間的相位關(guān)系與非故障線路變成一樣，從而造成保護無法區(qū)別。從這一點看，對保護是不利的。中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的利弊：3.3.3

中性點小電阻接地配電網(wǎng)故障分析中性點經(jīng)電阻接地方式可以將弧光接地過電壓限制到較低的水平，同時可以從根本上抑制系統(tǒng)諧振過電壓。中性點經(jīng)小電阻接地配電網(wǎng)示意圖3.3.3

中性點小電阻接地配電網(wǎng)故障分析在工程中，多采用在母線上接入Z型變壓器的方案。Z型變壓器是一種中低壓配電系統(tǒng)常用的接地變壓器，簡稱接地變，可兼起電壓互感器的作用。接地變壓器繞組對正序、負序電流都呈現(xiàn)高阻抗，而對零序電流則呈現(xiàn)較低阻抗。Z型變壓器繞組結(jié)構(gòu)示意

形成小電阻接地方式后，零序網(wǎng)絡(luò)中的等值阻抗將明顯降低，對于復(fù)合序網(wǎng)，系統(tǒng)和線路的正序、負序和零序阻抗不能再忽略不計，必須納入計算。3.3.3

中性點小電阻接地配電網(wǎng)故障分析小電阻接地系統(tǒng)接地故障時等效電路及簡化等效電路3.3.3

中性點小電阻接地配電網(wǎng)故障分析

接地點的三倍零序電流為

如配電網(wǎng)系統(tǒng)對地容抗遠小于小電阻Rn值，可以忽略對地電容XC，則接地點的零序電流為

實際上，即使是金屬性接地，故障線路的零序電流應(yīng)比三倍零序電流最大值略小，因為有一部分電流通過本線路流向大地。如果再考慮系統(tǒng)及線路正序阻抗及過渡電阻，該電流將更小。3.3.3

中性點小電阻接地配電網(wǎng)故障分析

中性點經(jīng)小電阻接地。相當于給配電網(wǎng)注射了一針疫苗。配電網(wǎng)發(fā)生單相接地后，既能夠在電源與故障點之間流過電阻性電流，有效抑制接地過電壓，又能夠有效控制零序電流的大小與線路正常負荷電流相當，使其不對配電網(wǎng)構(gòu)成危害。此時保護裝置將能靈敏地感知到該電流，及時動作以切除故障。3.3.4

中性點不接地配電網(wǎng)或經(jīng)消弧線圈接地配電網(wǎng)單相接地檢測（1）絕緣監(jiān)視

這種方法給出的信號是沒有選擇性的，要想發(fā)現(xiàn)故障是在哪條線路上，還需要由運行人員依次短時斷開每條線路，并繼之將斷開線路投入。當斷開某條線路時，零序電壓的信號消失，即表明故障是在該線路上。很顯然，該方法效率低下，已不適用于新型配電網(wǎng)。（2）小電流接地選線

小電流接地故障選線裝置，又稱小電流接地保護，它的任務(wù)是選出帶有接地故障的線路，給出指示信號。小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時，接地故障電流往往很小，因此有效獲取零序電流是小電流接地故障選線的關(guān)鍵。3.3.4

中性點不接地配電網(wǎng)或經(jīng)消弧線圈接地配電網(wǎng)單相接地檢測三相電纜裝設(shè)零序電流互感器示器圖小電流接地選線裝置的設(shè)計思路是：“分散采集、集中判別”。在單相接地出現(xiàn)零序電壓時，首先檢測各線路零序電流大小，利用故障線路零序電流較大的特征，選出故障線路；其次檢測零序電流與零序電壓間的相位關(guān)系，根據(jù)故障線路零序電流滯后于零序電壓的特點，選出故障線路。小電流接地選線裝置一般設(shè)置為經(jīng)延時動作于信號，當條件允許時，也可設(shè)置為經(jīng)延時動作于跳閘。3.3.4

中性點不接地配電網(wǎng)或經(jīng)消弧線圈接地配電網(wǎng)單相接地檢測實際工程中，這種小電流接地選線裝置的應(yīng)用效果并不理想：1.通過零序電流選出故障線路的方法容易受到不平衡電流、線路長短、中性點接地方式的影響。2.由于零序電流的大小，相位難以控制，基于零序電流與零序電壓間的相位關(guān)系的判別結(jié)果也將不夠準確。隨著快速數(shù)值采集與處理技術(shù)的發(fā)展，在已有研究基礎(chǔ)上，通過分析暫態(tài)電氣量實現(xiàn)故障選線，是近年來正在研究解決和推廣應(yīng)用的課題。3.3.5

中性點經(jīng)小電阻接地配電網(wǎng)零序電流保護

在中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)中，發(fā)生接地時故障電流較大，因此可以采用零序電流保護快速而準確地查找、切除及修復(fù)接地線。單側(cè)電源單回線路零序電流保護一般設(shè)置為兩段，第一段為零序電流速斷保護，時限宜與相間速斷保護相同，第二段為零序過電流保護，時限宜與相間過電流保護相同。3.3.5

中性點經(jīng)小電阻接地配電網(wǎng)零序電流保護（1）末端線路

圖中的NQ線路即為末端線路，一般設(shè)置零序Ⅰ段、零序Ⅱ段兩段過流保護。零序Ⅰ段電流定值應(yīng)保證本線路單相接地短路時有足夠靈敏度。其整定值為I0.min——線路最小單相接地故障電流；Ksen——靈敏系數(shù)，一般取4~5。I段動作時間

取0s。3.3.5

中性點經(jīng)小電阻接地配電網(wǎng)零序電流保護零序Ⅱ段電流定值按躲過本線路電容電流IC整定，為Krel——可靠系數(shù)，取1.5。II段動作時間

取0.2s。3.3.