输电线路接地短路分析及相应的保护.doc
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输电线路接地短路分析及相应的保护
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输电线路接地短路分析及相应的保护
摘要
电力系统中性点接地方式根据接地短路时短路电流的大小可分为大接地电流系统和小接地电流系统。
本设计首先从大接地电流系统电网接地短路分析入手，根据接地短路时电气量的变化特点，合理配置接地保护装置，并对大接地电流系统中零序电流保护、接地距离保护和纵联差动保护三种接地保护的运行进行了全面细致的分析，找出影响保护正确动作的因素，给出了相应的对策；其次分析了小接地电流系统发生接地短路时电气量特点，并根据不同情况设计了保护方案和接地选线方法。
最后应用PowerPoint软件制作完成了生动直观的多媒体课件。
关键词：
大接地电流系统；小接地电流系统；接地短路；保护
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Transmissionlineisshortedtogroundanalysisandthecorrespondingprotection
Abstract
PowerSystemneutralgroundingmodescanbeclassifiedthelargegroundcurrentsystemandsmallgroundcurrentsystemaccordingtothesizeoftheshort-circuitcurrentisshortedtoground.
Thedesignisfirsttheanalysisofpowergridisshortedtogroundfromthegroundcurrentsystem,accordingtothechangesofelectricalquantitiesisshortedtoground,therationalallocationofgroundfaultprotectiondevice,thezerosequencecurrentprotectionandgroundcurrentsystem,thegrounddistanceprotectionandlongitudinaldifferentialprotectionofthethreegroundfaultprotectionoperationofacomprehensiveanddetailedanalysis,toidentifytheimpactofprotectionfactorsofthecorrectaction,giventheappropriatecountermeasures;followedbyanalysisofthecharacteristicsofelectricalquantitiesofsmallgroundcurrentsystemisshortedtoground,anddesignedaccordingtodifferentsituationsprotectionprogramsandthefaultyline.Finally,PowerPointsoftwareproducedavividandintuitivemultimediacourseware.
Keywords:
largegroundcurrentground;smallgroundcurrentsystemground;isshortedtoground;protection
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目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
第一章引言 1
1.1选题的背景和意义 1
1.2发展现状及存在的问题 1
1.3研究的主要问题 2
1.4研究理论和方法 2
第二章大接地电流系统接地短路分析及相应的保护 4
2.1短路分析 4
2.1.1单相接地短路 4
2.1.2两相接地短路 7
2.2相应保护 10
2.2.1零序电流保护 10
2.2.2高频保护 15
2.2.3接地距离保护 22
2.2.4其他保护 28
第三章小接地电流系统接地短路分析及相应的保护 31
3.1短路分析 31
3.1.1中性点不接地的短路分析 32
3.1.2中性点经电阻或经消弧线圈接地故障分析 36
3.2中性点不接地系统单相接地短路的保护 39
3.2.1无选择性绝缘监视装置 39
3.2.2零序电流保护 40
3.2.3零序功率方向保护 42
3.3单相保护故障选线原理 42
3.3.1接地故障暂态过程选线 42
3.3.2利用五次谐波分量选线 44
第四章课件制作 45
第五章结束语 47
致谢 49
参考文献（References） 50
附录 51
A1.1译文PSCAD电力系统的电脑辅助设计（P341-P352） 51
A1.2原文PSCADPowerSystemsComputerAidedDesign（P341-P352） 62
IV
第一章引言
1.1选题的背景和意义
电力系统的一次设备发生短路故障时会产生很严重的后果。
例如：
流过短路电流的元件将被损坏或缩短使用寿命；大量电力用户的正常工作将遭到破坏或产生废品；还会破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性，引起振荡，甚至使系统瓦解。
输电线路属于一次设备，且据统计接地短路占我国电网输电线路故障的80%以上，所以研究输电线路的接地短路具有重大的意义。
我国电力系统110kV及上为大接地电流系统，110kV以下为小电流接地电流系统。
输电线路接地短路特别是单相接地短路，是电网最常见的故障类型，大、小接地电流系统在发生接地故障时电气量特点不同，保护原理也不同。
本课题要求对系统的接地故障进行全面细致地分析，得出电气量变化特点，配置相应的保护。
1.2发展现状及存在的问题
接地短路故障是指导线与大地之间的不正常连接，包括单相接地故障和两相接地故障。
据统计，单相接地故障占高压线路总故障次数的70%以上，占配电线路总故障次数的80%以上，而且绝大多数相间故障都是由单相接地短路故障发展而来的。
因此接地故障保护对于电力线乃至整个电力系统安全运行至关重要。
接地短路故障与中性点接地方式密切相关，相同的条件但不同的中性点接地方式，当接地故障发生后所表现出的故障特征和后果、危险完全不同，因而保护策略也不同。
中性点采用哪种接地方式主要取决于供电可靠性（是否允许带一相接地时继续运行）和限制过过电流两个因素。
我国规定110kV及其以上电压等级的系统采用中性点直接接地方式（又称大接地电流系统）。
中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经电阻接地等系统，统称为中性点非直接接地系统（又称小接地电流系统），一般适用在110kV以下的电压等级的电网中。
通过综合研究与分析发现，在大接地电流系统发生接地短路后，必须快速检出并切除发生了接地故障的线路，因此合适的继电保护是不可缺少的。
接地故障发生后出现零序电压和零序电流，这是接地故障显著的特征，可以采用零序电流保护和高频保护来快速切除故障、恢复供电。
对于大接地电流系统的零序电流保护,如果输电线路是单侧电源网络，在发生接地短路时采用三段式零序电流保护相互配合的方式来快速切除故障。
其中第I、II段作为线路的主保护，第III段作为本线路主保护的后备保护和相邻线路或元件的远后备保护。
如果输电线路是双侧或多侧电源网络，在发生接地短路时采用方向性零序电流保护来快速切除故障。
在220kV及以上这样的高压系统中,为了缩小故障的损害程度，满足并列运行稳定性的要求，常常要求出口线路两侧瞬时的切除线路上任何一点故障,以前讨论的各种保护除纵联差动保护外，都不能满足这一要求，而纵联差动保护的实现又受到技术经济条件的限制，只能用在长度不超过10kM的线路上，因此，为了快速切除高压远距离输电线上的故障，必须采用高频保护。
不同于大接地电流系统，小接地电流系统发生单相接地短路时，除出现零序电压外，接地电流普遍较小或者根本没有，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷的供电没有影响，因此，在一般情况下都允许再继续进行1～2h。
在此期间，其他两相的对地电压要升为倍，为了防止故障进一步扩大造成两点或多点接地短路，就应及时发出信号，以便运行人员查找发生接地的线路，采取措施予以消除。
这也是小接地电流系统接地运行的主要优点。
因此，在单相接地时，一般只要求继电保护能选出发生接地的线路并及时发出信号，而不必跳闸；但当单相接地对人身和设备的安全有危险时，则应动作于跳闸。
能完成这种任务的保护装置被称作“接地选线装置”。
这也是促使小接地电流系统单相接地选线技术的研究和发展。
研究表明在中性点非直接接地的电网中发生单相接地故障时，通常采用零序电压保护零和序电流保护来实现故障的快速切除。
在中性点非直接接地系统中，只要本级电压网络发生单相接地故障，则在同一电压等级的所有发电厂和变压所的母线上，都将出现数值较高的零序电压。
利用这一特点，在发电厂和变电所的母线上，一般装设网络单相接地的监视装置，它利用接地后出现的零序电压，带延时动作于信号，表明本级电压网络中出现了单相接地。
零序电流保护利用故障线路零序电流较非故障线路零序电流大的特点来实现有选择性的发生信号或动作于跳闸。
这种保护一般使用在有条件安装零序电流互感器的线路上；当单相接地电流较大，足以克服零序电流过滤器中的不平衡电流的影响时，保护装置也可以接于三个电流互感器构成的零序回路中。
可以预计，通过不断研究和创新，电力系统可以更安全可靠地输送电能。
即使发生接地短路，保护也可以更迅速而有选择地切除故障。
1.3研究的主要问题
研究输电线路接地短路的主要问题有：
（1）接地短路的分析；
（2）研究保护的基本原理及输电线路保护的配置
电力系统输电线路分为不同的电压等级，在不同电压等级的输电线路的相同位置或相同电压等级输电线路不同位置发生接地短路时，他们就有可能需要配置不同的保护。
而且要想能够准确的为输电线路配置相应保护，我们就必须掌握保护的基本原理。
因此，保护的基本原理及输电线路保护配置的研究是非常有必要的。
（3）小电流接地系统单相接地短路时如何选出故障线路
小电流接地系统发生单相接地时，线路不会跳闸，从而保证了对用户尤其是重要用户的正常供电，提高了电网的供电可靠性。
但当系统发生单相接地时，消弧线圈及非故障相出现过电压。
长期的过电压会损坏设备的绝缘，可能导致系统发生更严重的事故。
如：
多相故障等。
所以在实际运行中，当小电流接地系统发生单相接地后，应尽快选出故障线路进行处理。
所以研究小电流接地系统单相接地短路时如何选出故障线路是对系统有着十分重要的意义。
1.4研究理论和方法
本设计在了解电力系统故障分析及继电保护的基础知识基础上，研究输电线路接地故障时电气量的特点和相应保护。
（1）大接地电流系统接地短路分析1）单相接地故障分析；2）两相接地故障分析。
（2）大接地电流系统电网的相应保护1）零序保护；2）其他保护。
（3）以单相接地短路为例研究小接地电流系统接地故障时电气量特点及相应保护1）中性点不接
地时单相接地故障分析及相应保护；2）中性点经消弧线圈接地时单相接地故障分析及相应保护；3）小电流接地系统单相接地故障选线。
通过上述分析研究，得出不同电压等级接地保护配置方案。
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