继电保护第五章接地保护
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《继电保护原理》课后答案
电气 F1201——王小辉《继电保护原理》复习资料〔课后习题选〕第一章概述1-1 什么是故障、异常运行方式和事故？电力系统运行中，电气元件发生短路、短线是的状态均视为故障状态；电气元件超出正常允许工作范围，但没有发生故障运行，属于异常运行方式，即不正常工作状态；当电力系统发上故障和不正常运行方式时，假设不及时处理或者处理不当，那末将引起系统事故，事故是指系统整体或者局部的工作遭到破坏，并造成对用户少供电或者电能质量不符合用电标准，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏等严重后果。
故障和异常运行方式不可以防止，而事故那末可以防止发生。
1-2 常见故障有哪些类型？故障后果表现在哪些方面？常见鼓掌是各种类型短路，包括相间短路和接地短路。
此外，还有输电路线断线，旋转机电、变压器同一相绕组匝间短路等，以及由以上几种故障组合成复杂的故障。
故障后果会是故障设备损坏或者烧毁；短路电流通过非故障设备产生热效应和力效应，使非故障元件损坏或者算短使用寿命；造成系统中局部地区电压值大幅度下降，破坏电能用户正常工作，影响产品质量，破坏电力系统中各发电厂之间并联运行稳定性，使系统发生震荡，从而使事故扩大，甚至是整个电力系统瓦解。
1-3 什么是住保护、后备保护和辅助保护？远后备保护和近后备保护有什么区别？普通把反响被保护元件严重故障、快速动作于跳闸的保护装置称谓主保护。
在主保护系统失效时起备用作用的保护装置成为后备保护。
当本元件主保护拒动，由本元件另一套保护装置作为后备保护，这种后备保护是在同一安装处实现的，称为近后备保护。
远后备保护对相邻元件保护各种原因的拒动均能起到后备保护作用。
辅助保护是为了补充主保护和后备保护的缺乏而增设的简单保护。
1-4 继电保护装置的人物及其根本要求是什么？继电保护装置的任务：〔1〕自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除；〔2〕反响电气元件不正常运行情况，并根据不正常运行情况的种类和电气元件维护条件，发出信号。
继电保护学习指导书.docx
这种悄况下，三段式电流保护装置用于在复杂电网屮将失去选择性，为了满足电网 保护装置的选择性要求，提出了方向电流保护。
这种保护方式时利用保护装置的不同方向短路时，流经保护装置断路功率的方向不 同来实现保护装置的选择性的。而断路功率的流动方向，则可以利用功率方向继电器来 判断。
当功率方向继电器的正、反两个方向（设保护线路i侧称为正方向，另一侧称为反 方向）短路时，反映在继电器的电压和电流的方向上正好相差180°,功率方向继电器就 是利用此相位差来判定短路点的方向而确定是否该动作的。
笫一章 继电保护的基本概念1
第二章相间短路的电流保护3
第三章 相间短路的方向电流保护6
第四章电网的接地保护8
第五章相间短路的距离保护10
笫六章自动重合闸装置12
第七章备用电源自投装置14
第八章故障点口动测定装置17
第九章牵引网保护19
第十章牵引变压器保护22
笫十一章AT供电方式下的保护及故障测距26
4
线路时，其屮任一回路发生故障，母线电压都要下降，接于该母线上的所冇电压速断保 护装置都将失去选择性而动作。同时斥互二次冋路断线时，电圧速断保护装置也会谋动 作，为保护其选择性，常利用电流继电器实行闭锁。
因过电流保护装置的动作电流是根据线路的展大负荷电流整定的，因而动作电流的 数值较大，灵敏度较低，为此，可以采用适当降低电流继电器动作电流的方法來提高过 流保护装置的灵敏度，而采用低电压继电器进行闭锁，以防止负荷电流较大时，保护装 置误动作，这样构成的保护装置称为低电压闭锁的过电流保护。
1•三相完全星型接线
2•两相两继电器不完全星型接线
3•两相三继电器不完全星形接线
如果被保护线路的后面接有Y, d接线的变压器，并要求该线路的保护用作该变压 器的后备保护时，则需在两相不完全星形接线的屮性线上再接入一个电流继电器，构成 两相三继电器不完全星形接线。
这种保护方式时利用保护装置的不同方向短路时，流经保护装置断路功率的方向不 同来实现保护装置的选择性的。而断路功率的流动方向，则可以利用功率方向继电器来 判断。
当功率方向继电器的正、反两个方向（设保护线路i侧称为正方向，另一侧称为反 方向）短路时，反映在继电器的电压和电流的方向上正好相差180°,功率方向继电器就 是利用此相位差来判定短路点的方向而确定是否该动作的。
笫一章 继电保护的基本概念1
第二章相间短路的电流保护3
第三章 相间短路的方向电流保护6
第四章电网的接地保护8
第五章相间短路的距离保护10
笫六章自动重合闸装置12
第七章备用电源自投装置14
第八章故障点口动测定装置17
第九章牵引网保护19
第十章牵引变压器保护22
笫十一章AT供电方式下的保护及故障测距26
4
线路时，其屮任一回路发生故障，母线电压都要下降，接于该母线上的所冇电压速断保 护装置都将失去选择性而动作。同时斥互二次冋路断线时，电圧速断保护装置也会谋动 作，为保护其选择性，常利用电流继电器实行闭锁。
因过电流保护装置的动作电流是根据线路的展大负荷电流整定的，因而动作电流的 数值较大，灵敏度较低，为此，可以采用适当降低电流继电器动作电流的方法來提高过 流保护装置的灵敏度，而采用低电压继电器进行闭锁，以防止负荷电流较大时，保护装 置误动作，这样构成的保护装置称为低电压闭锁的过电流保护。
1•三相完全星型接线
2•两相两继电器不完全星型接线
3•两相三继电器不完全星形接线
如果被保护线路的后面接有Y, d接线的变压器，并要求该线路的保护用作该变压 器的后备保护时，则需在两相不完全星形接线的屮性线上再接入一个电流继电器，构成 两相三继电器不完全星形接线。
电力系统继电保护及安全自动装置
2、消弧线圈的感性电流能起到补偿接地故障时的容性电流，使 接地故障电流减少。补偿有三种不同的运行方式：欠补偿、全 补偿、过补偿。 （1）欠补偿：补偿后电感电流小于电容电流；（当电网中因故 障或其他原因切除部分线路后，接地故障电容电流减小，导致 电感电流等于电容电流，从而形成全部长的运行方式而造成串 联谐振，出现很大的过电压。） （2）过补偿：补偿后电感电流大于电容电流； （3）全补偿：补偿后电感电流等于电容电流。（会发生串联谐 振从而使消弧线圈受到很高的电压。） \(^o^)/~消弧线圈一般采用过补偿方式
5、提高系统稳定性的主要措施 （1）减小线路电抗； （2）线路上装设串联电容； （3）装设中间补偿设备；（同步调相机、电容器） （4）采用直流输电。 二、中性点接地方式及消弧线圈的补偿方式 1、电力系统中性点接地方式： （1）中性点直接接地；（大接地电流系统：X0/X1≤4—5） ——用在110kV以上的系统中。 （2）中性点经消弧线圈接地；（小接地电流系统：X0/X1＞4— 5） ——用在3—35kV系统中。
通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性， 最大限度地保证向用户安全连续供电。
五、继电保护的基本原理
——利用短路故障时电气量的变化，便构成了各种原理的继电 保护。 （1）根据短路故障时电流的增大，可构成过电流保护。 （2）根据短路故障时电压的降低，可构成电压保护。 （3）根据短路故障时电流与电压之间相角的变化，可构成功率 方向保护。 （4）根据电压与电流比值的变化，可构成距离保护。 （5）根据故障时被保护元件两端电流相位和大小的变化，可构 成差动保护。 （6）根据不对称故障时出现的电流、电压的相序分量，可构成 零序电流保护、负序电流保护和负序功率方向保护。 \(^o^)/~此外，除了反应工频电气量的保护外，还有反应非工 频电气量的保护，如电力变压器的瓦斯保护及反应电动机绕组 温度升高的过负荷或过热保护等。
南昌大学继电保护第五章电力系统的接地保护汇总
K rel
• 3I0,ust
式中
KΙ rel
——可靠系数，取1.1～1.2。
求取t的方法：a.两相先合，相当于一相断线的零序电流，类似于两相接地短 路有
b. 一相先合，相当于两相断线的零序电流，类似于单相接地短路有 式中Z11、Z22、Z00——系统的纵向正序、负序、零序等 值阻抗。取式中的较大者
二、三段式零序电流保护的整定计算
I
OP
1.无时限 零序电流速断保护（零序电流I段）
无时限零序电流速断保护的动作电流 的整定应考虑以下三个原则：
（1）躲过被保护线路末端发生单相或两
相接地短路时流过本线路的最大零序电
流.即：
I 0,op
K1 rel
• 3I 0.max
计算3I0.max求取的条件： ①故障点应选取线路末端，图中A处
(4) 两台变压器并联运行，应选用零序阻抗相等的变压器，正常时将一台变压器 中性点直接接地。当中性点接地变压器退出运行时，则将另一台变压器中性点直 接接地运行
(5) 220kV以上大型电力变压器都为分级绝缘，且分为两种类型，其中绝缘水平 较低的一种(500kV系统，中性点绝缘水平为38kV的变压器)，中性点必须直接接 地。
二、零序电压滤过器 零序功率方向继电器需要输入保护安装处的零序电压和零序电流
三、接地短路时保护安装处零序电压与零 序电流的相位关系
如上图所示：正方向接地短路故障时，零 序电压滞后零序电流110o-95o。 如图所示：反方向接地短路故障时，零序 电压超前零序电流110o-95o 。
四. 零序功率方向继电器的接线
的零序电流I段整定时故障点应在B处。 ②故障类型应选择使得零序电流最大
的一种接地故障，当X1∑＞X 0∑ 采用两相 接地短路，X1∑ ＜ X 0∑采用单相接地。
南昌大学继电保护期末填空_题目
障点到保护安装处的___距离___而工作的保护 3.距离 I 段是靠（定值） 满足选择性要求的，距离 III 是靠（时间定值）满足选择性要求的。 4.对于距离保护，当保护越靠近振荡中心，则受振荡的影响就越 ______大_____ 。 5. 距 离 保 护 Ⅲ 段 采 用 方 向 阻 抗 特 性 的 灵 敏 系 数 是 采 用 全 阻 抗 特 性 的 灵 敏 系 数 的 倍 （
___Ia___, U ____Ubc______ 1.功率方向继电器广泛采用的是 90 0 接线方式,即 I J J
2.当加入相间功率方向继电器的电流和电压一定时，在电压与电流的夹角为φj＝-α(继电器 内角)时，继电器的转矩为_ 做继电器的__ 最大灵敏角 最大 ___，继电器动作最_ _灵敏_，此时的φj 值叫 __。
15.阻抗继电器_____动作区域_____的形状,称为动作特性。动作特性可以用阻抗复平面上的 _____几何图形_____来描述。 16.完全电流差动母线保护在母线上的所有连接元件上装设具有相同__变比___和 ____特性__ 的电流互感器。 第三章 三段式电流保护 1.能使过电流继电器动作的电流，称该继电器的动作电流；能使过电流继电器返回的电流，称 该继电器的返回电流。 ____返回电流____ 与_____动作电流___的比值称为继电器的返回系数。 2.瞬时电流速断保护的动作电流按大于本线路末端的 （最大短路电流）整定，其灵敏性通常 用（保护范围大小）来表示。 3.过电流保护的灵敏度，作为本元件的后备保护时，是用（本元件末端）金属性短路时流经继 电器的最小短路电流与继电器动作电流之比来表示。作为相邻元件的后备保护时，是用（相邻 元件末端）金属性短路时流经继电器的最小短路电流与继电器动作电流之比来表示。 4.低电压继电器的启动电压 （小于） 返回电压，返回电压（大于）1。 5.反应故障时电压降低而动作的保护称为_____低电压保护______ 。 6.通过所研究保护装置的短路电流为最大的运行方式称为_____最大运行方式______。 7.无时限电流速断保护和限时电流速断保护共同作用，构成了线路的_____I 段和 II 段电流保 护______。 8.反应整个被保护元件上的故障， 并能以最短的时限有选择地切除故障的保护称为 （带时限电 流速断保护） 。 9.电力系统发生短路故障的最明显特点是（电流增大，电压降低） 。 10.三段式电流保护是指 （无时限电流速断保护） 、 （带时限电流速断保护）和（定时限过电流 保护） 。 第四章 功率方向保护
___Ia___, U ____Ubc______ 1.功率方向继电器广泛采用的是 90 0 接线方式,即 I J J
2.当加入相间功率方向继电器的电流和电压一定时，在电压与电流的夹角为φj＝-α(继电器 内角)时，继电器的转矩为_ 做继电器的__ 最大灵敏角 最大 ___，继电器动作最_ _灵敏_，此时的φj 值叫 __。
15.阻抗继电器_____动作区域_____的形状,称为动作特性。动作特性可以用阻抗复平面上的 _____几何图形_____来描述。 16.完全电流差动母线保护在母线上的所有连接元件上装设具有相同__变比___和 ____特性__ 的电流互感器。 第三章 三段式电流保护 1.能使过电流继电器动作的电流，称该继电器的动作电流；能使过电流继电器返回的电流，称 该继电器的返回电流。 ____返回电流____ 与_____动作电流___的比值称为继电器的返回系数。 2.瞬时电流速断保护的动作电流按大于本线路末端的 （最大短路电流）整定，其灵敏性通常 用（保护范围大小）来表示。 3.过电流保护的灵敏度，作为本元件的后备保护时，是用（本元件末端）金属性短路时流经继 电器的最小短路电流与继电器动作电流之比来表示。作为相邻元件的后备保护时，是用（相邻 元件末端）金属性短路时流经继电器的最小短路电流与继电器动作电流之比来表示。 4.低电压继电器的启动电压 （小于） 返回电压，返回电压（大于）1。 5.反应故障时电压降低而动作的保护称为_____低电压保护______ 。 6.通过所研究保护装置的短路电流为最大的运行方式称为_____最大运行方式______。 7.无时限电流速断保护和限时电流速断保护共同作用，构成了线路的_____I 段和 II 段电流保 护______。 8.反应整个被保护元件上的故障， 并能以最短的时限有选择地切除故障的保护称为 （带时限电 流速断保护） 。 9.电力系统发生短路故障的最明显特点是（电流增大，电压降低） 。 10.三段式电流保护是指 （无时限电流速断保护） 、 （带时限电流速断保护）和（定时限过电流 保护） 。 第四章 功率方向保护
电力系统接地保护
接地保护一、中性点直接接地系统的零序电流保护中性点直接接地系统发生接地短路时产生很大的短路电流，要求继电保护必须及时动作切除故障，保证设备和系统的安全。
(一)接地短路特点及零序电流测量1．接地短路特点电力系统发生接地故障，包括单相接地故障和两相接地故障，在三相中出现大小相等、相位相同的零序电压和零序电流。
对于中性点直接接地系统，零序电流具有以下特点：(1)零序电流通过系统接地中性点和短路故障点形成短路通路，因此零序电流通过变压器接地中性点构成回路；(2)零序电流的大小不仅与中性点接地变压器的多少、分布有关，而且与系统运行方式有关；(3)线路零序电流的大小与短路故障位置有关，短路点越靠近保护安装地点，零序电流数值越大，零序电流的大小与短路故障位置的关系如图3-14所示。
另外注意，接地故障点的零序电压最高。
根据以上零序电流的特点，可以构成中性点直接接地系统的线路零序电流保护。
2．变压器中性点接地考虑考虑变压器中性点接地的多少、分布时，应使电网中对应零序电流的网络尽可能保持不变或变化较小，以保证零序电流保护有较稳定的保护区和灵敏度，同时防止单相接地故障时非故障相出现危险过电压。
3．零序电压和零序电流测量接地短路时三相的零序电压大小相等、相位相同，根据序分量的概念有C B A U U U U ••••++=03。
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取得零序电压，如3-11所示。
图中m 、n 端子输出为零序电压TV C B A TV mm n U U U U n U 03)(1•••••=++=(3-14) 式中 TV n ——电压互感器一相变比。
接地短路时三相的零序电流大小相等、相位相同，根据序分量的概念有C B A I I I I ••••++=03。
通常通过零序电流滤过器测量零序电流，如图3-12(a)所示。
流人电流继电器的电流为TA C B A TA m n I I I I n I 03)(1•••••=++= （3-15） 式中 TA n ——电流互感器变比。
继电保护等电位接地网资料
5
一、室内等电位接地网 原则要求之一:
在主控室、保护室柜屏下层的电缆室、电缆沟内，按 柜屏布置的方向敷设100mm2的专用铜排(缆)，将该专用 铜排(缆)首末端连接(成 “目”字结构)，形成保护室 内的等电位接地网。
6
一、室内等电位接地网
原则要求之二:
保护室内的等电位接地网必须用至少4根以上、截 面不小于50mm2的铜排(缆)与厂、站的主接地网在电缆 入口处一点连接，这四根铜排(缆)取自 “目”字结构 等电位接地网与主接地网靠近的位置。
继电保护等电位接地网
二零一一年
1
概述
敷设等电位接地网原则：
1.装有微机型继电保护及安全自动装置的110kV及以 上变电站或发电厂均应敷设等电位接地网。 2.应在主控室、保护室、敷设二次电缆的沟道、开关 场的就地端子箱及保护用结合滤波器等处，使用截 面不小于100mm2的裸铜排(或铜缆)敷设与主接地网 紧密连接的等电位接地网。
2
概述
敷设等电位接地网原则：
3.分散布置的保护就地站、通信室与集控室之间，应 使用截面不少于100mm2的、紧密与厂、站主接地网相连 接的铜排(缆)将保护就地站与集控室的等电位接地网可 靠连接。
4.等电位接地网宜采用铜排方式。 5.对主接地网采用铜地网的变电站，亦应按照上述原 则敷设等电位接地网。
当主控室、保护室有多个电缆入口时，各二次电缆沟 道内敷设的接地铜排(缆)应汇集到室内等电位接地网的 接地点所处的电缆入口处，与主接地网在一点连通。此 接地点应与室内等电位接地网的接地点布置在一处。
9
一、室内等电位接地网
说明：
多个电缆孔洞入口(500kV部分、220kV部分等)，必须 先将各电缆沟接地铜排先连接在一起，然后在一点与主 地网相连，即形成“共点相连、一点接地” ；绝对不 能将各电缆沟内的接地铜排均在其电缆孔洞入口处就近 接地，然后在各自的接地点与室内等电位地网相连，如 此施工将会在某一电压等级发生接地故障时将室内地网 直接串入地电流回路，严重破坏其在室内构成一个“等 电位面”要求。
一、室内等电位接地网 原则要求之一:
在主控室、保护室柜屏下层的电缆室、电缆沟内，按 柜屏布置的方向敷设100mm2的专用铜排(缆)，将该专用 铜排(缆)首末端连接(成 “目”字结构)，形成保护室 内的等电位接地网。
6
一、室内等电位接地网
原则要求之二:
保护室内的等电位接地网必须用至少4根以上、截 面不小于50mm2的铜排(缆)与厂、站的主接地网在电缆 入口处一点连接，这四根铜排(缆)取自 “目”字结构 等电位接地网与主接地网靠近的位置。
继电保护等电位接地网
二零一一年
1
概述
敷设等电位接地网原则：
1.装有微机型继电保护及安全自动装置的110kV及以 上变电站或发电厂均应敷设等电位接地网。 2.应在主控室、保护室、敷设二次电缆的沟道、开关 场的就地端子箱及保护用结合滤波器等处，使用截 面不小于100mm2的裸铜排(或铜缆)敷设与主接地网 紧密连接的等电位接地网。
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概述
敷设等电位接地网原则：
3.分散布置的保护就地站、通信室与集控室之间，应 使用截面不少于100mm2的、紧密与厂、站主接地网相连 接的铜排(缆)将保护就地站与集控室的等电位接地网可 靠连接。
4.等电位接地网宜采用铜排方式。 5.对主接地网采用铜地网的变电站，亦应按照上述原 则敷设等电位接地网。
当主控室、保护室有多个电缆入口时，各二次电缆沟 道内敷设的接地铜排(缆)应汇集到室内等电位接地网的 接地点所处的电缆入口处，与主接地网在一点连通。此 接地点应与室内等电位接地网的接地点布置在一处。
9
一、室内等电位接地网
说明：
多个电缆孔洞入口(500kV部分、220kV部分等)，必须 先将各电缆沟接地铜排先连接在一起，然后在一点与主 地网相连，即形成“共点相连、一点接地” ；绝对不 能将各电缆沟内的接地铜排均在其电缆孔洞入口处就近 接地，然后在各自的接地点与室内等电位地网相连，如 此施工将会在某一电压等级发生接地故障时将室内地网 直接串入地电流回路，严重破坏其在室内构成一个“等 电位面”要求。
继电保护原理_刘学军第二版_接地保护
重合闸启动时，将其自动闭锁;待再次全相运行时才投入。
（2）不灵敏Ⅰ段 按条件3）整定。 装设它的主要目的，是为了在单相重合闸过程 中，其他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！
灵敏 I 段:
不灵敏 I 段:
－定值较小
－定值较高
当线路采用单相自动重合闸时,躲过非全相运行状态 下,系统又发生振荡时所出现的最大零序电流。
。。。 a b c 。
m
三相五柱式 电压互感器
。 n
m 。 n 。
接于发电机中性 点的电压互感器
U a U b U c
加 法 器
3U 0
三个单相式 电压互感器
保护装置内部 合成零序电压
发生接地故障时，从mn端子上得到的零序电压为： .
U mn U A U B U C 3 U 0
有效值 I D 3U (C01 C0 C0 f ) 3U C0 式中 C 0 为全系统每相对地电容的总和。此电流 要从A相流回去，因此，从A相流出的电流可表示 I ，这样在线路Ⅱ始端所流过的零序电流 为 I A D 则为 I I I (I I I I ) 3I 0 A B C B1 C1 Bf Cf
I
I 0 op2
"
t t t t 0.5
I 02
灵敏性校验 :
K sen
3 I 0 min I
II 0 op
1 .5
b. 两个保护间的变电所母线上有中性点接地的变压器时
当相邻两个保护之间的变电站母线上接有中性点接 地的变压器时，需要考虑分支电路对零序电流分布 的影响。
为什么？？？？
2）应躲开三相断路器触头不同时合闸而出现的三倍零序电流条 件整定
（2）不灵敏Ⅰ段 按条件3）整定。 装设它的主要目的，是为了在单相重合闸过程 中，其他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！
灵敏 I 段:
不灵敏 I 段:
－定值较小
－定值较高
当线路采用单相自动重合闸时,躲过非全相运行状态 下,系统又发生振荡时所出现的最大零序电流。
。。。 a b c 。
m
三相五柱式 电压互感器
。 n
m 。 n 。
接于发电机中性 点的电压互感器
U a U b U c
加 法 器
3U 0
三个单相式 电压互感器
保护装置内部 合成零序电压
发生接地故障时，从mn端子上得到的零序电压为： .
U mn U A U B U C 3 U 0
有效值 I D 3U (C01 C0 C0 f ) 3U C0 式中 C 0 为全系统每相对地电容的总和。此电流 要从A相流回去，因此，从A相流出的电流可表示 I ，这样在线路Ⅱ始端所流过的零序电流 为 I A D 则为 I I I (I I I I ) 3I 0 A B C B1 C1 Bf Cf
I
I 0 op2
"
t t t t 0.5
I 02
灵敏性校验 :
K sen
3 I 0 min I
II 0 op
1 .5
b. 两个保护间的变电所母线上有中性点接地的变压器时
当相邻两个保护之间的变电站母线上接有中性点接 地的变压器时，需要考虑分支电路对零序电流分布 的影响。
为什么？？？？
2）应躲开三相断路器触头不同时合闸而出现的三倍零序电流条 件整定
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结论：
中性点不接电网中发生单相接地时，电网各处 故障相对地电压为零，非故障相电压电压升高 至线电压，电网中出现零序电压，大小等于电 网正常时的相电压。
非故障线路流过本线路的电容电流，其方向由 母线流向线路，超前零序电压90° 故障线路流过非故障线路电容电流之和，其方 向由线路流向母线，滞后零序电压90° 故障线路与非故障线路的零序功率方向相反
j150
(I I ) j3C E I A B C 0 A
I I I I (I )0 3I 0 A B C A A
特点2： 1、流过故障线路的零序电流为0，所以零序 保护不能反应
2、单电源多出口线路时，以A相接地短路为例
I B1
接地短路时保护安装处零序电压与电流的相位关系
三段式零序方向电流保护接线
5.4 中性点非直接接地电网的接地保护 在中性点不接地电网发生单相接地时，由于接
地故障电流很小，而且三相之间线电压仍然保护 对 称，对负荷电流没有影响，所以在一般情况下允 许
带一个接地点故障继续运行一段时间，不必立即 动 作于跳闸。
在中性点和大地之间接入一个带铁芯的电感线 圈L，当发生单相接地故障时，在接地点就有 一个电感分量的电流通过，此电流和原系统中 的电容电流相抵消，就可以减少故障点的接地 电流，因此称它为消弧线圈。 在零序电压作用下，零序电流(电容电流)经消 弧线圈流回，选择电感的大小，可使单相接地
消弧线圈的作用就是用电感来补偿接地点的电 容 电流，根据补偿程度不同，可分为： （1）完全补偿 （2）欠补偿 （3）过补偿
2、反应暂态过程的接地保护
反应暂态电流辐值的保护：利用暂态过程中接 地电容电分量首半波的方向零序电流保护： 在暂态零序分量中，故障线路的零序电流和零 序电压的首半波方向相反，而非故障线路的首 半波方向相同 这些保护在实用中均不理想，对中性点经消 弧线圈接地电网的保护仍有待进一步研究。
规定： ①零序电流的正方向由母线流向线路 ②零序电压的正方向从高电位指向低电位
T1 K T2
Z 0,T 1
Z 0, L1
I 01
Z 0, L 2
Z 0,T 2
I 02
I 02
U K0
U K0 U K0
I 02
I I 01 01
U A0
U B0
一、单相接地时零序分量的特点： 故障处零序电压最高
故障线路上，零序功率方向由线路指向母线； 非故障线路上，由母线指向线路
二、变压器中性点接地方式的选择 总原则：在任何情况下，使系统的零序网络尽 量不发生改变
获取零序电压电流的方法
1、零序电压的获取 基本原理：
加法器
U U U 3U U mn a b c 0
U a U b U
根据上述结论，构成以下零序保护 1、反应稳态过程的接地保护 采用绝缘监视装置：利用电网出现零序电压的 特点，实现无选择性的接地保护，同前 零序电流保护：如果经补偿后的残余电流仍能 满足选择性和灵敏要求时产用 反应接地电流有功分量保护(不可靠很少用) 反应高次谐波分量的保护：电网中5次谐波数值 大且不能被消弧线圈所补偿，其电流分 布与基波在中性不接地电网的中的分布一致。
I C1
WL1
I B1
E A
E C
I CG
I C2
I B2
U C
3I 01 I C1
E B E A
I BG
E C
U 0 E
B
U B
WL2
I C3
3I 03
I B3
WL3
3I 01 3 I 3I 0G 02
U 0
缺点 1、在系统运行方式变化很大或者接地方式变化很 大的系统中难以满足要求 2、采用单相自动重合闸时，必须设置零序不灵敏I 段，在自动重合动作时，应同时须闭锁灵敏I段。 3、有自藕变压器系统时，零序保护整定困难 4、应用范围：110～220KV大接地电流系统
二、小电流接地系统 1、绝缘监视装置是一种无选择性的信号装置，优 点是简单可靠，缺点是无法确定故障位置 2、中性点不接地系统中，当出线较多电容电流较 大时，可以采用零序电流保护实现有选择性的 接地保护 3、对中性点经消弧线圈接地系统中仍可用零序电 压构成绝缘监视装置，但不能采用零序电流构 成有选择性的接地保护。
零序电流的分布主要由线路零序阻抗和中性点 接地变压器的零序阻抗决定，而与电源的数目 和位置无关 母线零序电压是该点到零序网络中性点之间零 I Z 序阻抗上的电压降，即： U A0 01 0，T 1 而与保护线路的零序阻抗和故障点的位置无关
系统运行方式发生改变时，但接地变压器数目 及位置不变时，则零序网络保护不变
c
3U 0
二次式零序电压滤过器 器
三相五柱式电压互感器 发电机中性点接地电压互感
2、零序电流的获取 基本原理：
I I I 3I I r a b c 0
由零序电流互 感器构成零序 电流滤过器
由三个TA构成
由零序电流互 感器构成
5.2 中性点直接接地电网的零序电流保护
一、中性点不接地电网的单相接地故障特点 1、单电源单出口线路，以A相接地接短路为例
E C
E B E A
U U N 0
I C
E U A A
I B
I C
U C
I B I A
I C
U B
( I I )IB I A B C
零序电流保护和相间电流保护一样，广泛采用 三段式零序电流保护 大接地电流系统中的多段式零序电流保护 ：零 序电流速断（零序Ⅰ段）保护 ；零序电流限时 速断（零序Ⅱ段）保护 ；定时限零序过电流 （零序Ⅲ段）保护 ；
接信号 QF YR QF 接信号 接信号
1KS
2KS
3KS
1KAZ
KM
2KAZ
1KT
第五章 电网的接地保护
第一节 中性点直接接地电网接地短路时的 零序电压、零序电流和零序功率 第二节 中性点直接接地电网的零序电流保 护 第三节 中性点直接接地电网的方向电流保 护 第四节 中性点非直接接地的接地保护 第五节 对电网接地保护的评价与应用
5.1 中性点直接接地电网接地短路时的零序电压、 零序电流和零序功率 当线路发生接地故障时，流过保护安装处的短 流电流随着电网网络的不同而不同，所以需要 具体问题具体考虑，构建适合的保护（特征量 为零序分量） 电网网络： 1、中性点直接接地系统，又称大电流接地系统 2、中性点非直接接地系统，又称小电流接地系统 ①中性点不接地 ②中性点通过消弧线圈接地
j150
1 U ) E U U 0 (U A U B C A N 3
特点1： 1、非故障相电压升高 2、保护安装处出现零序电压，大小等于相压 。
A相短路时的电流分布
jC E e I B 0 A
j150
jC E e I C 0 A
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。我国110kV及 以上的电力系统均为大电流接地系统。单 相短路将产生很大的故障相电流和零序电 流，必须装设接地短路的相应保护装置。 接地短路时必有零序电流，而在正常负荷 状态下，零序电流没有或很小，因此采用 反应零序电流的接地保护将能取得较高灵 敏度，而且三相只要一个电流继电器，使 接地保护装置非常简单。
K
(1)
U U U C A B
U C
I I B C I C E A U 0
E E C B
U B
A相短路时的电压分布
0 U E E 3E e U A B B A A
j150 U C EC EA 3EAe
当采用过补偿时，流经故障点的电流呈感性； 但数值大大减小 流过故障线路的电流由母线流向线路（与没有 消弧线圈不同） 流过非故障线路的电流也由母线流向线路
结论：中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故 障时，既不能通过零序电流的大小判断故障点 的位置，也不能通过零序功率的方向来判断故 障点的位置
动作时间：从零序网的最末级开始按阶梯 原则向电源方向推算
5.3 中性点直接接地电网的零序方向电流保护
中性点直接接地电网中发生接地短路时，零序功 率 总是由故障点指向各个中性点。在变压器较多的 复 杂网络中，必须考虑零序保护动作的方向性
T1
1
K
(1) 1
2
3
K
(1) 2
T2
4
二、中性点不接电网的接地保护 由结论可以构成以下零序保护： 1、绝缘监视装置：利用中性不接地电网发生单相 接地故障时，电网中出现零序电压的特点，实 现无选择性的接地保护
2、零序电流保护：当母线出口线路较多时， 电网发生单相接地时故障线路的零序电流 大于非故障线路的零序电流特点，区分故 障线路和非故障线路
5.5 对电网接地保护的评价和应用
一、大电流接地系统 优点 1、同一线路上，零序过电流较相间过电流保 护有较短的动作时限
2、同一线路上，零序过电流较相间过电流的灵敏 度高 3、零序电流保护的保护范围受系统的运行方式和 线路的长短影响较小 4、零序电流保护不受系统振荡、过负荷等因素影 响，因为它只反应零序电流 5、方向性零序保护在保护出口处没有死区
特点：电容电流分布(相对各线路的保护安装处) 非故障线路流过的是本线路的电容电流
发电机线路流过的是本线路的电容电流（其它 线路的电流由B和C相流并经A相流入，所以对 保护来说不产生零序电流）