2.3_中性点直接接地电网的零序电流及方向保护
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《电力系统继电保护》读书笔记1. 绪论1.1 电力系统的正常工作状态、不正常工作状态和故障状态一般将电能通过的设备称为电力系统的一次设备,对一次备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备称为二次设备。
一般正常状态下的电力系统,其发电、输电和变电设备还保持一定的备用容量,能满足负荷随机变化的需要,同时在保证安全的条件下,可以实现经济运行;能承受常见的干挠,从一个正常状态和不正常状态、故障状态通过预定的控制连续变化到另一个正常状态,而不致于进一步产生有害的后果。
不正常运行状态指部分参量超过安全工作限额但又不是故障的工作状态,如因负荷潮流超过电气设备的额定上限造成的电流升高(又称为过负荷),系统中出现功率缺额而引起的频率降低,发电机突然甩负荷引起的发电机频率升高,中性点不接地系统和非有效接地系统中的单相接地引起的非接地相对地电压的升高,以及电力系统发生振荡等。
电力系统的故障状态最常见同时也是最危险的故障是发生各种类型的短路,包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路,其中以单相接地短路为主,其次为两相短路。
电力系统自动化(控制):为保证电力系统正常运行的经济性和电能质量的自动化技术与装备,主要进行电能生产过程的连续自动调节,动作速度相对缓,调节稳定性高,把整个电力系统或其中的一部分作为调节对象。
为了在故障后迅速恢复电力系统的正常运行,消除故障,保证持续供电,常采用以下的自动化措施:输电线路自动重合闸,备用电源自动投入,低电压切负荷,按频率自动减负荷,电气制动、振荡解列以及为维持系统的暂态稳定而配备的稳定性紧急控制系统,完成这些任务的自动装置统称为电网安全自动装置。
继电保护装置就是指能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。
1.2 继电保护的基本原理及构成实现继电保护需区分电力系统在不同运行状态下的差异,具有明显差异的电气量有:流过电力元件的相电流、序电流、功率及其方向;元件运行相电压幅值、序电压幅值;元件的电压与电流的比值即“测量阻抗”等。
第三章 中性点直接接地系统的零序电流保护一、零序电流保护及其在系统中的作用不对称短路的计算相当于在短路点增加了一个额外附加阻抗的三相短路如下:可见零序电流的大小与系统运行方式有关。
但零序电流在零序网罗中的分布只与零序网络的结构以及变压器中性点接地的数目和位置有关。
图3-31( b )为其短路计算的零序等效网络。
在零序等效网络中,零序电流看成是故障点F 出现一个零序电压U F0产生的,其方向取由母线流向故障点为正。
零序电压的方向采用线路高于大地的电压为正。
这样,A 母线的零序是电压表示为。
11)(oT o oA Z I U ∙∙-= (3-48)该处零序电压与零序电流之间的相位差是由Z 0T1的阻抗角决定的,与线路的零序阻抗无关,线路两端零序功率方向实际上都是由线路流向母线,与正序功率的方向相反利用零序分量构成线路接地短路的继电保护装置,由于工作原理与结构简单,不受负荷电流影响,保护范围比较稳定,正确动作率高达97%等优点,在我国大接地电流系统的不同电压等级电网的线路上,广泛装设带方向性和不带方向性的多段式零序电流保护,作为反应接地短路的基本保护。
二、中性点直接接地系统变压器中性点接地原则中性点直接接地系统发生接地短路时,线路上零序电流的大小和分布,主要决定于电网中线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗以及中性点接地变压器的数目和位置,对于变压器中性点接地的原则:(1)发电厂及变电站低压侧有电源的变压器,若变电站中只有单台变压器运行,其中性点应接地运行,以防止出现不接地系统的工频过电压。
(2)自耦变压器和有绝缘要求的其它变压器其中性点必须接地运行;(3)T接于线路上的变压器,以不接地运行为宜。
当T接变压器低压侧有电源时,则应采取防止接地故障时产生工频过电压的措施,最好故障时将小电源解裂;(4)为防止操作过电压,在操作时应临时将变压器中性点接地,操作完毕后再将其断开。
(5)从保护的整定运行出发,还应做如下考虑:变压器中性点接地运行方式的安排,应尽量保持同一厂(站)内零序阻抗基本不变,如:有两台及以上变压器时,一般只将一台变压器中性点接地运行,当该变压器停运时,将另一台中性点不接地变压器中性点直接接地运行,并把它们分别接于不同的母线上,当其中的一台中性点直接接地变压器停运时,将另一台中性点不接地的变压器直接接地。
中性点直接接地非直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护)分析一、中性点直接接地系统中的接地短路1.零序电流的产生原因当中性点直接接地的系统遭遇接地故障时,故障点会产生电流流入地下,并经过接地电阻返回中性点,形成一个环回电路。
这种环回电路可以产生零序电流。
2.转动方向保护的原理转动方向保护是对中性点直接接地系统中接地短路进行保护的一种方法。
其原理基于电流的方向差异。
当接地短路发生在导线的上游(电源侧),即电流方向从电源经过导线流向接地短路点,由于电流在导线和接地电阻中的阻抗相同,所以阻抗差异不大,无法通过阻抗差异实现保护。
当接地短路发生在导线的下游(负载侧),即电流方向从负载经过导线流向接地短路点,此时导线和接地电阻的阻抗差异很大,可以通过阻抗差异实现保护。
具体步骤如下:(1)对接地电阻进行接地电流测试,得到接地电流的大小和方向。
(2)监测导线上的电流和方向,将其与接地电流进行比较。
(3)如果电流方向一致并且电流大小大于接地电流,则表示发生了接地短路。
以上为中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护方法。
二、中性点非直接接地系统中的接地短路中性点非直接接地系统是指中性点通过绕组或设备间接接地的系统,如通过绕组接地、通过无功补偿设备接地等方式。
在这种系统中,接地短路同样可能导致零序电流的产生。
1.零序电流的产生原因中性点非直接接地系统中接地短路导致的零序电流产生原因与中性点直接接地系统类似,即故障点产生电流流入地下并返回中性点,形成环回电路,产生零序电流。
2.方向保护的原理中性点非直接接地系统中,方向保护的原理相对复杂一些,需要考虑绕组和无功补偿设备的接地情况。
具体步骤如下:(1)通过对接地设备的综合性能测试,得到绕组的阻抗值和接地电流的参考值。
(2)监测绕组的电流和方向,并将其与接地电流进行比较。
(3)如果电流方向一致并且电流大小大于接地电流参考值,则表示发生了接地短路。
需要注意的是,在中性点非直接接地系统中,由于绕组和无功补偿设备的阻抗增加了接地电流的路径,所以接地电流的大小可能会相对较小,需要设置合适的灵敏度来实现准确的接地短路保护。