（4）在110KV及以上的高压和超高压系统中，单相接地故障占全部故障的70﹪~90﹪，而且其它的故障也往往是由单相接地发展起来的，因此，采用专门的零序保护就具有显著的优越性。
零序电流保护的缺点是：
（1）对于短线路或运行方式变化很大的情况，保护往往不能满足系统运行所提出的要求。
（2）当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的网络时（例如110KV和220KV电网），则任一网络的接地短路都将在另一网络中产生零序电流，这将使零序保护的整定配合复杂化，并将增大第III段保护的动作时限。
但总的综合比较的结果，还是优点大于缺点，因此在中性点直接接地的电网中，即110KV及以上的电网，零序电流保护得到了广泛的应用。
第四节 中性点非直接接地电网中单相接地故障的
零序电压、电流及方向保护
在中性点非直接接地电网中发生单相接地时，由于故障点的电流很小，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运行1～2个小时，而不必立即跳闸，这是其主要优点。但是在单相接地以后，故障相的电压变成零，而非故障相的对地电压要升高3倍。 一．中性点不接地电网中单相接地故障的特点
如图2—9所示的最简单的网络接线，在正常运行情况下，三相对地有相同的电容C0，在相电压的作用下，每相都有一超前于相电压90°的电容电流流入地中，因为在正常情况下我们把电力系统看成是一个对称系统，因而三相电流之和等于零。假设在A相发生了单相接地，则A相对地电压变为零，对地电容被短接，而其它两相的对地电压和电流升高3倍，向量关系如图2—10所示。
EC ?C EA-D=0 EA C ? EB ?B B ????EA UC-D U0 UA C0
?D ???B-D
?B ?C E?C
EB
图2—9简单网络接线示意图 图2—10 A相接地时的向量图 在A相接地以后，各相对地的电压为
U??A-D=0
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U??B-D=EB-EA=
????°
3EAe-j150
? UC-D=EC-EA=3EAej150° 故障点d的零序电压为
?1 Ud0=（U3??A-D+UB-D+UC-D）= -EA
???
由此可见，故障点的零序电压与故障相的电势相等，但是反一个方向。 在非故障相中流向故障点的电容电流为： IB?UB?Dj?C0
??IC?UC?Dj?C0
其有效值为IB=IC3U??C0 ，此时从接地点流回的电流为ID?IB?IC 二．电网中同一母线上线路很多时的情况
当同一母线上有多条出线，假如其中有一条出线发生了A相接地故障，则全系统A相对地的电压均等于零，因而各元件A相对地的电容电流也等于零，同时B相和C相的对地电压和电流也都升高3倍。接地点要流过全系统所有非故障相对地电容电流的总和。同理，B相或C相接地故障情况亦然。 三．中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故障的特点
根据以上的分析，当中性点不接地电网中发生单相接地时，在接地点要流过全系统的对地电容电流，如果此电流比较大，就会在接地点燃起电弧，引起弧光过电压，从而使非故障相的对地电压进一步升高，因此，使绝缘损坏，形成两点或多点的接地短路，造成停电事故。为了解决这个问题，通常在中性点接入一个电感线圈，这样当单相接地时，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销，就可以减少流经故障点的电流，因此，称它为消弧线圈。
消弧线圈的三种补偿方式：
（1） 完全补偿 就是使?L=?C∑，接地点的电流近似为0。
（2） 欠补偿 就是使?L＜ ?C∑，补偿后的接地点的电流仍然是电容性的。 （3） 过补偿 就是使?L ＞ ?C∑，补偿后的残余电流是感性的。由于这种方
法不可能发生串联谐振的过电压问题，因此，电力系统比较多的采用过补偿。
四．中性点不接地电网中单相接地的保护
根据网络接线的情况，可利用以下方式来构成单相接地保护。 1．绝缘监视装置
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。这种信号是没有选择性的，要想发现故障是在哪一条线路上，还需要运行人员用手动拉合闸各条线路来判断。
2．微机小电流接地选线装置
现在已经研发出微机小电流接地选线装置，这种装置，不仅能选出是哪一条线路
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?????发生单相接地，而且还能判断是在什么位置发生故障，这样给运行人员提供了很大的方便。
3．零序电流保护。 4．零序电流方向保护。
关于零序电流保护和零序电流方向保护以前我们都介绍过，因此这里就不再说了。
总的来说，中性点非直接接地系统的保护相对于中性点直接接地系统的保护来说，要简单一些，容易一些。 五．本章总结
本章是介绍电网的电流保护，读者应掌握以下的重点：
1．了解电流继电器是电流保护的核心元件，特别是单激励量、增量动作等概念。
2．对继电器（或继电保护装置）的四个基本概念：起动值、返回值、返回系数、继电特性是如何描述的？
3．掌握电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护的整定计算原则、动作时限、保护动作范围或灵敏系数的计算以及保护的配置原则和应用范围。
4．掌握相间短路电流保护的接线方式及其特点。
5．掌握双侧电源网络中采用方向性电流保护的必要性，掌握相间功率方向继电器的工作原理、动作判据、动作特性、以及为消灭死区的接线方式，了解相位比较电路的基本原理。
6．如何评价方向性电流保护？在哪些情况下需加功率方向继电器？
7．在电力系统中有哪两种接地方式？它们各有什么特点？分别适应于什么电压等级？
8．掌握中性点直接接地系统中发生单相接地时零序电流、电压及功率的特点，了解三段式零序电流保护的整定原则。
9．了解采用方向性零序电流保护的必要性以及零序功率方向继电器与相间功率方向继电器的异同。如何评价零序电流方向保护？
10．掌握中性点非直接接地电网中发生单相接地故障的特点，零序电流的性质及分布特点。
11．了解消弧线圈的补偿方式，采用消弧线圈的作用。
12．了解中性点非直接接地电网单相接地保护的方式及特点。
第五节 电流保护计算举例
到这儿为止，我们把电流保护讲完了，为了帮助大家加深对这部分内容的巩固和理解，我们做一个电流保护的计算题。
网络图如2-11所示：
B
C E A 160Ω 20Ω 2 1 20Ω 3
14.2Ω D 140Ω F 115KV 18
图 2-11 电流保护计算网络图
试确定保护1电流速断、限时电流速断的整定值，动作时限，保护范围或灵敏系数，要求KLm≥1.3（Kk′=1.25，Kk″=1.15，Xsmax=18.3Ω，Xsmin=13.2Ω，Zb=0.4Ω/KM，变压器设有纵差保护t=0S） 解：1.求B母线上最大短路电流 IdBmax=
1153E?==2KA
XSmin?XAB13.2?202．求保护1电流速断定值
Iˊdz.1=KˊkIdBmax=1.25×2=2.5KA
3．求最大保护范围，根据Iˊdz.1=Id
E?3Xsmin?ZbLmax=IˊdZ.1=2.5
?1153??13.2??2.5??=33.47K
M
0.4即：
1153=2.5 Lmax=
13.2?0.4Lmax33.47?66.9%
200.4∴Lmax%=
4.求最小保护范围
?3??1153?1?11521?2??Lmin=?Xsmax?=?18.3?2.5?=11.75Km Zb?I'dZ.10.4???????20=23.5%>15%， t1ˊ= 0 S 0.45.求D母线上最大短路电流
∴Lmin%=11.75Id.Dmax=
E?Xsmin?XAB?XBD?1153=1.4KA?Idcmax
13.2?20?14.26．求保护1限时电流速断保护的定值
I\dz.1=K\kK'kId.Dmax=1.15×1.25×1.4=2.012KA（与相邻线路电流速断相 配合）
7．求最小运行方式下线路末端B母线最小短路电流值
31153?E?232Id.Bmin=??1.5KAXsmax?XAB18.3?20
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1.5?0.746<1.3 不满足要求 2.012由于与相邻线路电流速断相配合时，按本线末端校核灵敏度不满足要求，可考虑与下一条线路限时电流速断相配合，由于下一条线路相邻变压器装有瞬时动作的差动保护，保护2、3的限时电流速断可以按躲变压器后最大短路电流来整定，动作时限取△t，则保护1限时电流速断比相邻线路的限时电流速断的时限再高一个△t。
由网络图可知， I\dz.3>I\
E?115/3∴I\dz.3=K\ Id.Fmax=K\=1.15
13.2?20?14.2?140XSmin?XAB?XBD?XDF ∴KLm=
=0.4KA I\?0.4=0.46KA
灵敏系数K\ 满足要求 动作时限t1=1S
第三章 电网的距离保护
第一节 距离保护的作用原理
一． 距离保护的基本概念
上一章我们介绍了电流保护，电流保护的主要优点是简单、经济、可靠，因而得到了广泛的应用。但是由于这种保护整定值的选择、保护范围以及灵敏系数等方面都直接受电网接线方式及系统运行方式的影响，所以，在35KV及以上的电压等级的复杂网络中，它们都很难满足选择性、灵敏性、以及快速性切除故障的要求。为此，就必须采用性能更加完善的保护装置。距离保护就是适应这种要求的一种保护装置。
（1）定义：距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。前面我们已经分析过，故障时的短路阻抗Zd要比正常运行的负荷阻抗Zf小，因此，距离保护是反应阻抗降低而动作的保护装置，是一种欠量动作的继电器。 二．距离保护的整定原则、保护范围以及时限特性
见图3-1 距离保护的各段保护范围及时间阶梯特性。 CAdB 21 3 ZAB?ZZAB?ZZAB?ZZAB?ZZAB?ZZAB?ZZd ZAB?Zd (a) t
ZAB?ZZAB?Z t2.3 t1.3 t2.2 t1.1 20 t1.2
Z''dZ.2