中性点非直接接地电网单相接地保护方法

中性点非直接接地电网单相接地的保护方式有绝缘监视装置、零序电流保护、零序功率方向保护。

1.绝缘监视装置

利用中性点非直接接地电网发生单相接地时电网出现零序分量电压的特点，构成绝缘监视装置，实现无选择性的接地保护。当电网中任一线路发生单相接地时，全电网都会出现零序电压，发出告警信号，因此，它发出的是无选择性信号。为找出故障线路，必须由值班人员顺序短时断开各条线路，并继之以自动重合闸将断开线路重新投入运行。当断开某一线路零序电压信号消失时，说明该线路即故障线路。

如图2−2−2所示，绝缘监视装置由一个过电压继电器接于三相五柱式电压互感器二次侧开口三角形绕组的输出端构成。电压互感器的二次侧有两组绕组，其中一组接成星形，在它的引出线上接三只电压表加一个三相切换开关以测量各相对地电压；另一组接成开口三角形，接过电压继电器，用来反映接地短路故障时出现的零序电压，并接通信号回路。

正常运行时，系统三相电压对称，无零序电压分量，所以三只电压表读数相等，分别指示各自的相电压，过电压继电器不动作。当电网母线上任一条线路发生金属性单相接地时，接地相电压变为零，该相电压表读数为零，而其他两相对地电压升高至原来的倍，所以电压表读数升高。系统各处都会出现零序电压，因此开口三角形绕组输出端有零序电压输出，使继电器动作并起动信号继电器发信号。为了知道哪一相发生了接地短路故障，可以通过电压表读数来判别，接地相对地电压为零，非故障相电压升高到线电压。

根据这种装置的动作，可以知道系统发生了接地短路故障和故障的相别，但不知道接地短路故障发生在哪条线路上。因此，绝缘监视装置是无选择性的。为了查找故障线路，需要由值班人员依次短时断开每条线路，再用自动重合闸将断开线路投入。当断开某条线路时零序电压消失，三只电压表读数相同，即说明该线路发生了接地短路故障。显然，这种保护方式只适用于比较简单并且允许短路时停电的线路，或采用微机保护装置实现的自动寻检选线。

在电网正常运行时，由于电压互感器本身有误差以及高次谐波电压存在，在开口三角形绕组输出端有不平衡电压输出，因此，电压继电器的动作电压要躲过这一不平衡电压，一般取15 V。

图2−2−2　绝缘监视装置原理接线图

三相五柱式分析

2.零序电流保护(www.xing528.com)

当发生单相接地故障时，故障线路的零序电流是所有非故障元件的零序电流之和，当出线较多时，故障线路的零序电流比非故障线路的零序电流大，利用这个特点可以构成有选择性的零序电流保护。这种保护一般被用在有条件安装零序电流互感器的电缆线路或经电缆引出的架空线上。

零序电流保护的原理接线图如图2−2−3所示，保护装置通过零序电流互感器取得零序电流，电流继电器用来反映零序电流的大小并动作于信号。采用零序电流互感器，其不平衡电流较小，电流继电器的整定值按不平衡电流和自身的电容电流整定，从而提高了保护的灵敏系数。

发生单相接地短路故障时，故障线路的零序电流大，保护动作发出信号，非故障线路的零序电流较小，保护不动作，因此零序电流保护是有选择性的，但当出线少时往往难以实现。

3.零序功率方向保护

在中性点非直接接地电网中出线较少的情况下，非故障相零序电流与故障相零序电流差别可能不大，采用零序电流保护不能满足灵敏度要求，这时可采用零序功率方向保护。其原理接线图如图2−2−4所示，图中零序功率方向继电器输入03U和03I。

图2−2−3　零序电流保护的 原理接线图

图2−2−4 零序功率方向保护的原理接线图

发生接地短路故障时，故障线路的零序电流滞后零序电压90°，若使零序功率方向继电器的最大灵敏角为90°，则此时保护装置能灵敏动作；非故障线路的零序电流超前零序电压90°，零序电流落入非动作区，保护不动作。

零序功率方向保护多用于零序电流保护不能满足灵敏系数的要求和接线复杂的网络中。在实际运行中零序功率方向保护有拒绝动作和误动作的可能，所以，小接地电流系统的单相接地保护还有待进一步研究和开发。