零序电压产生的原因有哪些
高压系统(110KV及以上供电电压等级)是中性点直接接地系统,相线对地有相电压数值的电位差,这就是高压系统产生零序电压的原因。
中压系统(35KV及以下中性点高阻接地系统),因其中性点不直接接地,但三相供电线路和设备存在对地电容,正常情况下三相对地电容基本相同,从理论上看,大地与供电系统的中性点同电位(且人们极希望大地与系统中性点同电位!),这样,第一相对地的电位差,就是产生对地电流的源泉(电源),这个源泉的数值就是零序电压(是理论上的最高零序电压)。
零序电流和零序电压的关系是什么?
这是欧姆定律,I=U/R,实际运行中,发生接地故障时,故障电流总是服从I=U/R这个公式的,楼主会问,公式中的R会决定I的大小,那么,这个R是如何定的?
这里就从上面二种情况说一下:
1、高压系统(110KV及以上电压等级)中性点直接接地系统,因为是高压系统,是电源比较接近发电机的源头,这个系统不能停电,不能象380/220V系统那样,故障严重时可以跳总开关(跳变压器低压进线断路器)!如果跳主变低压侧断路器,停电面积可想而知,说大一点,会象美国加拿大那样,大面积停电!
那么,发生接地故障时,高压系统是如何保护系统的正常供电的?回答也很简单:跳“离故障最近的断路器”,快速隔离故障点!怎样才能快速隔离故障点?也就是高压系统的接地保护是怎么回事:
这就是楼主问题的答案:刚才说了,高压系统是离发电机最近的系统,它不能停电,但有故障的线路和设备必须“快速与系统隔离”,与系统隔离就是停电!停电是停故障线路(设备),没故障的不能停!
在110KV及以上电压等级的系统,在运行中是如何判断有故障与无故障的?这个问题有点大,我们只说如何判断有没有接地故障:先讲高压系统的运行方式,为了保证系统的不停电,必须有多个电源,就是有多台发电机(送到电网是升压变压器与系统并网的),就是有很多台变压器并列运行,不光是电源变压器有多台,下面输电变压器同样也有多台,这样,很多台变压器就有很多个中性点(高压系统一般都是Y绕组),为了减小发生接地故障时的故障接地电流,调度控制接地电流的大小,他们会只允许少量(可能只有一台)变压器的中性点接地刀闸合上(接地),其他变压器的中性点接地刀闸都拉开(只在操作时为防止操作过电压而短时合接地刀闸),这样,I=U/R的接地电阻R就大,接地电流I就小(只有接地的一台变压器的阻抗通过接地电流)。
那样,投接地刀闸的一台变压器中性点上就没有零序电压(中性点接地刀闸合上了,直接接地了),而系统的接地电流绝大部分都通过它,它的零序电流保护将决定这个系统的接地保护!如果系统上发生接地故障,这台变压器的零序电流保护就会动作,这台变压器的零序保护跳闸,整个系统的接地电流马上减小(电流路径切断了)。
合接地刀闸的一台主变跳闸了,但系统上其他变压器还在运行,系统还在运行中(没停电),这时,大家会问,接地故障不是还在(没有隔离),是的,这就是我下面要说的事了:
没有合接地刀闸的变压器,在中性点上有零序电压互感器(和过电压保护的避雷器及火花间隙),这时(直接接地的一骀变压器跳闸后),各台没投接地刀闸的变压器的中性点电位马上升高,由于系统的对地电容,离故障点最近的变压器中性点电压(零序电压)最高,它有可能会马上跳闸!(为什么只是有可能跳闸,不是马上跳闸?)因为主变的零序电压保护是系统设备零序(接地)保护的后备保护,系统上有各线路、设备的零序保护,故障线路或设备在检测到发生接地故障时,会立即跳闸(一般是在上面说的主变跳闸之前动作),高压线路和设备,都装有差动保护,差动保护对接地故障是非常灵敏的,一般最长时限为1秒。而主变的零序电流保护会大于1秒。
上面就是零序电压和零序电流保护的过程和原理。至于中压系统,同样是零序电流保护和差动保护,这里不再说了