零序电流的保护与整定
1 绪论
1.1 本课题研究背景及意义
在中性点直接接地的电网中，接地故障占故障总次数的绝大多数，一般在90%以上。线路的电压等级愈高，所占的百分比愈大。母线故障、变压器差动保护范围内高压配电装置故障的情况也类似，一般也约占70%~80%。明显可见，接地保护是高压电网中最重要的一种保护[4]。
该电网为中性点直接接地电网，对于系统中发生的接地故障，必须配置相应的保护装置。一般装设多段式零序电流方向保护，根据重合闸方式的不同，零序电流方向保护可采用三段式或四段式，根据非全相运行时，线路零序电流大小的不同，零序电流保护可能有两个一段或两个二段。对重要线路，零序电流保护的第二段在动作时限和灵敏系数上均应满足一定要求。当电网结构比较复杂时，运行方式变化又很大时，零序保护的灵敏度可能变坏，应考虑选择接地保护，以改善接地保护性能，但是为了保护经高阻抗接地故障时相邻线路有较多的后备保护作用，同时也为选择性的配合，在装设接地保护的线路仍设有多段式零序电流方向保护。
因此合理配置与正确使用零序保护装置，是保障电网安全运行地重要条件。从电网安全运行地角度出发，电网对継电保护装置提出了严格地“四性”要求，即选择性、速动性、灵敏性、可靠性；因此，电网中継电保护定值的整定计算工作，一直是継电保护人员地一项重要工作，它直接关系到电网运行的安全，做好这项工作是电网安全运行地必要条件。
本设计中，我通过零序电流保护和自动装置的设计配置原则，综合运用所学专业知识，对电网的零序电流保护科学地进行整定。
1.2 继电保护的发展概况
机电保护技术是随着电力系统的发展而发展起来的。电力系统中的短路是不可避免的。短路必然伴随着电流的增大，因而为了保护发电机免受短路电流的破坏，首先出现了反应电流超过一预定值的过电流保护。
19世纪90年代出现了装于断路器上并直接作用与断路器的一次式（直接反应于一次短路电流）的电磁型过电流继电器。1901年出现了感应型过电流继电器。1908年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理，导致了距离保护装置的出现，并在20世纪50年代完善了行波保护装置和发展了半导体晶体管式继电保护装置。在80年代后期，标志着静态继电保护从第一代（晶体管式）向第二代（集成电路式）的过渡。90年代向微机保护过渡。目前，微机保护装置已取代集成电路式继电保护装置，成为静态继电保护装置的主要形式。
随着新的零序电流互感器系列的灵敏性不断地完善，用于电力系统产生零序接地电流
时，与继电保护装置或信号装置配合使用，使装置元件动作，实现保护或监控的实用性更强。一些新研究成果如LZH-LJK/LXK 系列零序电流互感器适用于电缆线路，采用ABS 工程塑料外壳，树脂浇注成全密封，绝缘性能好，外型美观，具有灵敏度高，线性度好，运行可靠，安装方便，可根据系统的运行方式（中性点不接地、电阻接地、消弧线圈接地）选用相适应的零序电流互感器已不断诞生[6]。
继电保护是电力学科中最活跃的分支，在20世纪50至90年代的40年时间走过了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式和微机式五个发展阶段。电力系统的快速发展为继电保护技术提出艰巨的任务，电子技术、计算机技术、通信技术又为继电保护技术的发展不断注入新的活力，因此可以预计，继电保护学科必将不断发展，达到更高的理论和技术高度。
1.3 的主要工作
在本的设计初期，通过阅读大量的文献，提高对继电保护理论的理解。由于仿真的需要，也要学习电力系统综合分析软件PSASP的操作。然后对原始材料进行分析，计算系统中各元件的参数，绘制出各序的网络图，并在仿真软件里建系统进行仿真验算，再对系统的运行进行暂态分析和潮流。在设计中期，主要是对零序电流保护的整定。首先，整理继电保护中的大短路电流接地系统中的零序电流保护的整定原则，然后再去提取所要用到的零序电流的数据。其次，根据接地短路时变压器接地方式、非全相运行、三相自动重合闸的影响，整定出一套动作快、灵敏度高、选择性强的零序电流保护。在设计的后期，有两个任务：一是按照格式写，二是按照要求修改。
2 原始资料分析
2.1系统接线图及参数：
D
k V
220R
k V
U e M V A 8.1384.0c o s 5.774==⨯ϕ12
%11/220904=⨯k u k V
M V A
%
6%5.10%
1735/115/2201202===⨯---I I I I I I I I I I I I U U U k V
M V A
%
5.1035/22020K V
M V A
%
1215/220240K V
M V A
%
1211/22060K V
M V A
%
6%
5.10%
1735/115/2201203===⨯---I I I I I I I I I I I I U U U k V
M V A
k V 35k V 35F k V 115k V
220k V 115k V
35k V
220S
A
k V
220k m
60k m
230k m
250k m 170k m 30k m
185W
k V
U e M V A
1183
.0c o s 252==⨯ϕk V
U e M V A 1585
.0c o s 200==ϕ59
135j +←25
120j +3
.108200j +0
≈E
B C
附图1 220KV 系统图
2.2 元件参数标么值计算
取基准容量60B S MWA =,基准电压为平均额定电压B av V V =，根据附图1、附表1和附表2的数据计算各元件的各序电抗标幺值。 2.1.1 发电机的参数
1、W 厂水轮发电机 （1）302⨯MV A 机组
5.0306025.01=⨯
=X 725.030
60362.02=⨯=X （2）295.29MV A 机组 089.09.2356035.01=⨯
=X 129.09
.23560
508.02=⨯=X 2、R 厂水轮发电机
365.011605.778.133.02
2
21=⨯⨯=X 529.011605.778.13435.0222=⨯⨯
=X 3、S 系统
063.0475605.01=⨯=X 077.047660
61.02=⨯=X 1.0300605.01=⨯
=X 122.0300
60
61.02=⨯=X 4、N 系统
07.0428605.01=⨯=X 085.042860
61.02=⨯=X 125.0240605.01=⨯
=X 153.0240
60
61.02=⨯=X 2.1.2 线路的参数
1、60km 线路
03.022*******.0221=⨯
⨯==X X 09.0220
60
6041.032
0=⨯⨯⨯=X 2、230线路
117.022*********.0221=⨯
⨯==X X 352.0220230
23041.032
=⨯⨯⨯=X
3、250线路
127.022*********.0221=⨯
⨯==X X 09.0220
60
6041.032
0=⨯⨯⨯=X 4、185km 线路
1221800.411800.094220X X ==⨯⨯
= 282.0220185
18541.032
=⨯⨯⨯=X 5、30km 线路
015.022*******.0221=⨯
⨯==X X 046.022030
3041.032
=⨯⨯⨯=X 6、170km 线路
086.022*********.0221=⨯
⨯==X X 259.0220170
17041.032
=⨯⨯⨯=X 2.1.3 变压器的参数
1、W 厂
（1）60MV A 变压器
12.060
60
12.0=⨯
=T X （2）240MV A 变压器
03.0240
60
12.0=⨯
=T X （3）20MV A 变压器
315.020
60
105.0=⨯
=T X 2、R 厂
08.090
60
12.0=⨯
=T X 3、系统S 、N
（1）各侧短路电压百分比：（1-高压侧 2-中压侧 3-低压侧）
11
(1710.56)10.752u =+-=
21
(17610.5) 6.252u =+-=
31
(610.517)0.252
u =+-=-
则各侧电抗
054.012060
1075.01=⨯=X 031.012060
0625.02=⨯=X 0120
60
0025.00≈⨯
=X 2.3正（负）零序网络图的绘制
2.3.1 正序、负序、零序等值阻抗
根据2.1系统各元件参数归算结果和变压器中性点接地情况，我们可以画出该系统的正序、负序和零序等值阻抗图，分别如图2-1（a ）、图2-2（a ）和图2-3所示。各元件参数结果（标幺值）一并标示在图中，同时对等值阻抗分别进行简化（简化过程略），简化结果如图2-1（b ）、图2-2（b ）和图2-3所示。
0.08
0.365
0.08
0.365
0.08
0.3650.08
0.365R
S
0.030.089
0.127
0.1170.030.315F
A
B
0.5
0.5
0.12
0.086
0.094
D W
0.031
0.054E
0.0310.031
0.054
0.054
C 0.015
(0.1)0.063(0.125)
0.07
0.0310.0310.054
0.054
N
（a ）
R
0.094
0.0150.1270.117
B
C
E
D
0.086
0.09
(0.119)0.042
0.07
(0.125)0.028
0.063(0.1)
0.111
(0.148)N
W
S
（b ）
图2-1 正序等值网络图 （a ）等值标么阻抗图，(b)简化图
0.08
0.365
0.08
0.365
0.08
0.3650.08
0.365R
S
0.030.129
0.127
0.1170.030.315F
A
B
0.725
0.725
0.12
0.086
0.094
D W
0.031
0.054E
0.0310.031
0.054
0.054
C 0.015
(0.122)0.077(0.153)0.085
0.0310.0310.054
0.054
N
(a)
R
0.094
0.0150.1270.117
B
C
E
D
0.086
0.12
(0.159)0.042
0.085
(0.153)0.028
0.077
(0.122)0.152
(0.203)N
W
S
(b)
图2-2 负序等值网络图
（a ）等值标么阻抗图，(b)简化图
R
0.282
0.0460.3820.352
B
C
E
D
0.259
0.03
0.054
0.054
0.08
N
S
0.054
0.092
A
0.08
图2-3 零序等值网络图
3 线路短路电流计算
3.1 运行方式的确定原则
各线路保护的运行方式按下列原则确定：
1、对单侧电源的辐射形线路AB,保护的最大运行方式由以下两条件决定：
（1）电源在以下运行情况下运行：W、R水电厂所有机组、变压器均投入，S、N等值系统按最大容量发电，变压器均投入。
（2）系统所有线路和选定的接地中性点均投入。
2、对单侧电源的辐射形线路AB,保护的最小运行方式是：
（1）电源在以下运行方式情况下运行：W厂停2⨯30MVA机组，R厂停77.5机组一台，S系统发电容量为300MVA,N系统发电容量为240MVA。
（2）双回线路BC单回线运行。
3、对双侧电源和多侧电源的环形网路中的线路，保护的最大运行方式是：
（1）电源在以下运行情况下运行：W、R水电厂所有机组、变压器均投入，S、N等值系统按最大容量发电，变压器均投入。环网开环，开环点在线路相邻的下一级线路上。
4、对双侧电源和多侧电源的环形网路中的线路，保护的最小运行方式是：
（1）电源在以下运行情况下运行；W厂停2⨯30MVA机组，R厂停77.5MVA机组一台，S 系统发电容量为300MVA,N系统发电容量为240MVA。
（2）线路闭环运行，停运该线路背后可能的机组和线路。
3.2 短路计算方式的制定
1、各级电压可采用计算电压值或平均电压值，而不考虑变压器电压分接头实际位置的变动。
2、发电机及调相机的正序阻抗课采用t=0时的瞬态值。
3、不计线路电容和负荷电流的影响。
4、发电机电动势标么值可以假定等于1，且两侧发电机电动势相位一致，只有在计算线路非全相运行电流和全相震荡电流时，才考虑相线路两侧发电机综合电动势间有一定的相角差。
5、不考虑短路电流的衰减，不计短路暂态电流中的非周期分量，但具体整定时应考虑其影响。
6、不计故障点的相间电阻和接地电阻[3]。
7、忽略发电机、变压器、架空线路、电缆线路等阻抗参数的电阻部分，并假设旋转电机的负序电抗等于正序电抗。
3.3 短路电流计算举例
根据上述运行方式的确定原则，我们可以计算各线路、各工况下的短路电流。在计算短路电流时，由于工作量非常大，且各条线路的计算方法相同。因此，我仅选取了其中一条线路进行短路电流计算并列出计算过程，求取250km线路的短路电流计算结果列于表3-2中。
最小运行方式下，W厂停2⨯30MVA机组，R厂停77.5MVA机组一台，S系统发电容量为300MVA,N系统发电容量为240MVA；
表3-1 发电机及等值系统的参数
名称每台机额定
容量（MVA）额定电压
Ue(KV)
额定功率因
素cosφ
正序电抗% 负序电抗%
W厂235.29 235.29
2⨯30 15
11
0.85
0.83
0.35
0.25
0.508
0.362
R厂232.5 4⨯77.5 13.8 0.84 0.3 0.435
S系统300 115 0.5 0.61
N系统240 115 0.5 0.61
B母线故障时，计算经250km线路流过C端的短路电流，系统正(负)零序网及零序网络的制定如下：
1、系统正序等值图变换如下：
0.0072
0.127
0.117
B
C
0.09
0.119
0.128S
0.055
0.061
B
C
0.119
0.0587
B
R
0.094
0.0150.1270.117
B
C
E
D
0.086
0.119
0.0420.125
0.0280.10.148
N
W
S R
0.0072
0.1270.117
B
C
E
D
0.0414
0.119
0.00660.1280.148
N
W
S
0.042
图3-1 系统正序等值网络图化简
2、 系统负序等值图变换如下：
0.0072
0.127
0.117
B
C
0.11
0.159
0.115
S
0.066
0.061
B
C
0.159
0.07
B
R
0.0072
0.1270.117
B
C
E
D
0.0414
0.159
0.2016
0.150.203
N
W
S
图3-2 系统负序等值网络图化简
3、系统零序等值图变换如下：
0.022
0.382
0.352
B
C
0.0510.0226
0.027
S
0.02
0.183
B
C
0.0226
0.02
B
0.382
0.352
B
C
E
0.022
0.0226
0.027
0.164
S
0.074
图3-3 系统零序等值网络图化简
4、B 母线故障时，计算线路BC 的短路电流结果如下：（注：各化简过程用图示来表示）
（1）三相短路：
1
17.0360.0587
E I ==
1）正序短路电流：
'
17.0360.119
8.627
0.1190.116
E I ⨯=
=+ 流过250kmBC 线路,通过C 侧的短路电流
4.137
4.1370.1170.127
BC I =
=+
化成有名值
.1 4.13760
0.670()3220
d I KA ⨯=
=⨯
（2）两相短路：
1
7.77
0.05870.07
E I =
=+ 1）正序短路电流：
'
7.770.119
3.970.1190.116
E
I ⨯==+
(1) 3.930.117
1.88
0.1170.127BC I ⨯=
=+
化成有名值
.1 1.8860
0.306()3220
d I KA ⨯=
=⨯
2）负序短路电流：
'7.770.159
7.4830.1590.127
E I ⨯=
=+
(2)7.4830.117
3.5880.1270.117
BC I ⨯=
=+
化成有名值
.2 3.58860
0.502()3220
d I KA ⨯=
=⨯
（3）单相短路
1
6.7250.05870.070.02
E I =
=++
1）正序短路电流：
' 6.7250.119
3.4050.1190.116
E I ⨯=
=+
.(1) 3.4050.117
1.6330.1270.117
BC I ⨯=
=+
化成有名值
.1 1.63360
0.253()3220
d I KA ⨯=
=⨯
2）负序短路电流：
' 6.7250.159
3.7390.1590.127
E I ⨯=
=+
(2) 3.7390.117
1.7930.1270.117
BC I ⨯=
=+
化成有名值
.2 1.79360
0.279()3220
d I KA ⨯=
=⨯
3）零序短路电流：
' 6.7250.0226
0.6740.02260.203
E I ⨯=
=+
(0)0.6740.352
0.3230.3520.382
BC I ⨯=
=+
化成有名值
.00.32360
0.064()3220
d I KA ⨯=
=⨯
（4）两相短路接地
1
13.460.05870.07//0.02
E I =
=+
1）正序短路电流：
'13.460.119
6.8160.1190.116
E I ⨯=
=+
(1) 6.8160.117
3.2680.1270.117
BC I ⨯=
=+
化成有名值
.1 3.26860
0.505()3220
d I KA ⨯=
=⨯
2）负序短路电流：
'13.460.159
7.4830.1590.127
E I ⨯=
=+
(2)7.4830.117
3.5880.1270.117
BC I ⨯=
=+
化成有名值
.2 3.58860
0.153()3220
d I KA ⨯=
=⨯
3）零序短路电流：
'13.460.0226
1.3480.02260.203
E I ⨯=
=+
(0) 1.3480.352
0.6460.3520.382
BC I ⨯=
=+
化成有名值
.00.64660
0.092()3220
d I KA ⨯=
=⨯
在C 母线故障时，计算经250KM 线路流过B 端的短路电流。 5、系统正序等值图变换如下：
0.0072
0.127
0.117
B
C
0.09
0.119
0.128
S
0.055
0.061
B
C
0.119
0.042
C
R
0.0072
0.127
0.117
B
C
E
D
0.0414
0.119
0.00660.1280.148
N
W
S
0.167
图3-4 系统正序等值网络图化简
6、系统负序等值图变换如下：
0.0072
0.127
0.117
B
C
0.11
0.159
0.15
S
0.066
0.061
B
C
0.159
0.051
C
R
0.0072
0.1270.117
B
C
E
D
0.0414
0.159
0.2016
0.150.203
N
W
S
图3-5 系统负序等值网络图化简
7、系统零序等值图变换如下：
0.022
0.382
0.352
B
C
0.0510.0226
0.027
S
0.02
0.183
B
C
0.0226
0.018
C
0.382
0.352
B
C
E
0.022
0.0226
0.027
0.164
S
0.074
图3-6 系统零序等值网络图化简
8、C 母线故障时，计算线路BC 的短路电流结果如下：（注：各化简过程用图示来表示） （1）三相短路： 1）正序短路电流
1
23.810.042
E I =
= '
23.810.055
5.5730.0550.18
E I ⨯=
=+
流过250kmBC 线路,通过C 侧的短路电流
5.5730.117
2.6720.1170.127
BC I ⨯=
=+
化成有名值
.1 2.67260
0.419(KA) 3220
d I ⨯=
=⨯
（2）两相短路：
1
10.7530.0420.051
E I =
=+
1）正序短路电流：
'10.7530.055
2.5170.0550.18
E I ⨯=
=+
(1) 2.5170.117
1.2070.1170.127
BC I ⨯=
=+
化成有名值
.1 1.20760
0.191()3220
d I KA ⨯=
=⨯
2）负序短路电流：
'10.7530.066
2.4810.0660.22
E I ⨯=
=+
(2) 2.4810.117
1.190.1270.117
BC I ⨯=
=+
化成有名值
.2 1.1960
0.186()3220
d I KA ⨯=
=⨯
（3）单相短路
1
9.010.0420.0510.018
E I =
=++
1）正序短路电流：
'9.010.055
2.1090.235
E I ⨯=
=
(1) 2.1090.117
1.0110.1270.117
BC I ⨯=
=+
化成有名值
.1 1.01160
0.159()3220
d I KA ⨯=
=⨯
2）负序短路电流：
'9.010.066
2.0790.286
E I ⨯=
=
(2) 2.0790.117
0.9970.1270.117
BC I ⨯=
=+
化成有名值
.20.99760
0.155()3220
d I KA ⨯=
=⨯
3）零序短路电流：
'9.010.02
0.7990.2256
E I ⨯=
=
(0)0.7990.117
0.3830.244
BC I ⨯=
=
化成有名值
.00.38360
0.059()3220
d I KA ⨯=
=⨯
（4）两相短路接地
1
14.0820.0420.051//0.018
E I =
=+
1）正序短路电流：
'18.0820.055
4.2320.235E I ⨯=
=
(1) 4.2320.117
2.0290.1270.117
BC I ⨯=
=+
化成有名值
.1 2.02960
0.317()3220
d I KA ⨯=
=⨯
2）负序短路电流：
'18.0820.066
4.1730.286E I ⨯=
=
(2) 4.1730.117
2.00.1270.117
BC I ⨯=
=+
化成有名值
.2 2.060
0.083()3220
d I KA ⨯=
=⨯
3）零序短路电流：
'18.0820.02
1.6030.2256E I ⨯=
=
(0) 1.6030.117
0.7690.244
BC I ⨯=
=
化成有名值
.00.76960
0.086()3220
d I KA ⨯=
=⨯
表3-2 在系统最小运行方式下BC线路的短路计算结果线路BC（250km）的短路电流计算结果
运行方式短路类型
C母线故障，流过B侧B母线故障，流过C侧保护的电流（KA）保护的电流（KA）
I d.1I d.23I d.0I d.1I d.23I d.0
最小运行方式
(3)
d0.419 0.670
(2)
d0.191 0.186 0.306 0.337
(1)
d0.159 0.155 0.477 0.253 0.279 0.192 (1,1)
d0.317 0.083 0.258 0.505 0.153 0.276
基于时间紧迫，我只验算了BC这段线路的短路电流数据，其他线路由本小组的其他同学验算。
4 中性点直接接地系统的零序保护整定计算
4.1 零序保护的概念与构成特点
4.1.1零序电流保护概念
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，因此利用零序电流来构成接地短路的保护就具有显著的优点。电流增大是电网发生短路故障所呈现出的最主要特点，因此可以通过检测流过保护安装处的零序电流幅值，来判定故障状态。这种反应零序电流增大而动作的保护称为零序电流保护[7]。 4.1.2 接地短路时零序分量的特点
在电力系统中发生接地短路时，可利用对称分量的方法将电流和电压分解为正序、负序和零序分量，并利用复合序网来表示它们之间的关系。零序电流可以看成是在故障点出现一个零序电压而产生的，它必须经过变压器接地的中性点构成回路。对零序电流的方向，仍然采用母线流向故障点为正，而对零序电压的方向，是线路高于大地的电压为正。
零序电流分量的参数具有如下特点：由于零序电流是由零序电压产生的，由故障点经由线路流向大地。当忽略回路的电阻时，按照规定的正方向画出的零序电流.
零序电流的分布，主要决定于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关，当变压器的中性点不接地时，则''0
0I •=。用零序电流和零序电压的幅值以及它们的相位关系即可实现接地短路的零序电流和方向保护[1]。
4.2 零序电流保护的整定原则
零序电流保护和相间电流保护一样，广泛采用阶段式，一般是三段。零序Ⅰ段为瞬时动作的零序电流速断，只保护线路的一部分；零序Ⅱ段为零序电流限时速断，可保护线路全长，并与相邻线路保护相配合，动作一般带0.5秒延时；零序Ⅲ段为零序过电流保护，作为本线路及相邻线路的后备保护。
1、零序电流Ⅰ段保护
在发生单相或两相接地短路时，也可以求出零序电流03I •
随线路长度l 变化的关系曲线，然后相似于相间短路电流保护的原则，进行保护的整定计算。零序电流速断保护的整定原则如下：
（1）躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流30.max I ，引入可靠
系数'
rel K （一般取为1.2～1.3），即
''
0max 3act
rel I K I •= （4.1） （2）躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流30.max I ，引入可靠系数
rel K ，即为
'
0.max 3act
rel I K I = （4.2） （3）按躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流整定。 为此可以设置两个零序电流Ⅰ段保护，一个是按条件(1)和(2)整定(由于其定值较小，保护范围较大，因此，称为灵敏Ⅰ段)，它的主要任务是对全相运行状态下的接地故障起作用，具有较大的保护范围，而当单相重合闸起动时，则将其自动闭锁，需待恢复全相运行时才能重新投入；另一个是按条件（3）整定（由于其定值较大，因此称为不灵敏Ⅰ段），装设它的主要目的是为了在单相重合闸过程中，其它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，当然，不灵敏Ⅰ段也能反应全相运行状态下的接地故障，只是其保护范围较灵敏Ⅰ段小。
（4）特殊情况的整定
线路末端变压器低压侧有电源的情况，零序保护Ⅰ段一般可按不伸出变压器范围整定。我的。如末端的变压器为两台及以上时，是否仍按上述原则整定可视具体情况比较优缺点后再决定。
端变压器中性点不接地运行，只按躲开变压器低压侧母线相间短路的最大不平衡电流整定，即
'(3)
.max act rel bp fzq d I K K K I = （4.3） 式中 rel K ——可靠系数，取1.3； bp K ——不平衡系数，取0.1； fzq K ——非周期分量系数，取2；
(3)
.max d I ——变压器低压侧三相短路最大短路电流。
2．零序电流Ⅱ段保护
零序电流Ⅱ段保护整定是按躲过下段线路第Ⅰ段保护范围末端接地短路时，通过本保护装置的最大零序电流。同时还带有高出一个t ∆ 的时限，以保证动作的选择性。
（1）按与相邻下一级线路的零序电流保护Ⅰ段配合整定，即
'''
act rel fz act
I K K I = （4.4） 式中 rel K ——可靠系数，取1.15～1.2；
fz K ——分支系数，按实际情况选取可能的最大值；
主变零序保护的知识 1 概述 变压器的零序电流保护、变压器间隙电流保护与变压器零序电压保护一起构成了反应零序故障分量的变压器零序保护，是变压器后备保护中的重要组成部分，同时也是整个电网接地保护中不可分割的一部分。本文就变压器的零序电流保护的一些特点进行介绍。 2 零序电流互感器安装位置对保护的影响 零序电流的产生，对保护所体现的故障范围会有很大的影响(对于自耦变压器，零序电流只能由变压器断路器安装处零序电流互感器产生， 本文不做讨论)。下面按故障点的不同展开如下分析(见图1)： 由上面的三种故障情况我们可以看到，变压器断路器处零序电流保护只能对安装处母线两侧的故障进行区分，变压器中性点处的零序电流保护只能对变压器高压侧与低压侧故障进行区分。如果采用断路器处的零序电流保护，则与线路的零序保护概念上基本是相同的，只不过零序方向可以根据电流互感器的极性选择指向主变或指向母线，指向母线则保护的范围只是断路器电流互感器安装处开始，需与线路零序保护配合且范围较小；指向主变，则要同主变另一侧的出线接地保护相配合，比较麻烦。如果采用主变中性点处的零序电流保护，则保护的范围比断路器处零序电流保护宽一些，同样根据主变中性点零序电流互感器的极性接线可以将中性点零序电流保护分为指向本侧母线或对侧母线，一般采用指向本侧母线，整定配合较清晰方便。我局目前运行的都是主变中性点零序电流保护，断路器处零序电流保护只有在旁路断路器带主变运行时才可能碰到，但如上面提到，对于主变其他侧有出线接地保护的因为整定配合的困难，此时旁路的零序电流保护宜退出，如为了对主变引线段进行保护，也可对旁路零序电流保护段进行适当保留。 3 变压器中性点电流互感器极性试验 一般情况下，零序功率方向要求做带负荷测试，但对于接于变压器中性点套管电流互感器的零序保护，其极性显然是无法用电流二次回路短接人为制造零序电流来检验接线极性正确与否的，因而整组极性试验就显得极为重要。可以利用直接励磁冲击，在电流互感器线圈二次侧产生的直流响应，用直流毫安或微安表观察指针的摆动来确定极性关系，具体做法见图2。
第三章 中性点直接接地系统的零序电流保护 一、零序电流保护及其在系统中的作用 不对称短路的计算相当于在短路点增加了一个额外附加阻抗的三相短路如下: 可见零序电流的大小与系统运行方式有关。但零序电流在零序网罗中的分布只与零序网络的结构以及变压器中性点接地的数目和位置有关。 图3-31（ b ）为其短路计算的零序等效网络。 在零序等效网络中，零序电流看成是故障点F 出现一个零序电压U F0产生的，其方向取由母线流向故障点为正。零序电压的方向采用线路高于大地的电压为正。这样，A 母线的零序是电压表示为。 11)(oT o oA Z I U ∙∙-= （3-48） 该处零序电压与零序电流之间的相位差是由Z 0T1的阻抗角决定的，与线路的零序阻抗无关，线路两端零序功率方向实际上都是由线路流向母线，与正序功率的方向相反
利用零序分量构成线路接地短路的继电保护装置，由于工作原理与结构简单，不受负荷电流影响，保护范围比较稳定，正确动作率高达97%等优点，在我国大接地电流系统的不同电压等级电网的线路上，广泛装设带方向性和不带方向性的多段式零序电流保护，作为反应接地短路的基本保护。 二、中性点直接接地系统变压器中性点接地原则 中性点直接接地系统发生接地短路时，线路上零序电流的大小和分布，主要决定于电网中线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗以及中性点接地变压器的数目和位置，对于变压器中性点接地的原则： （1）发电厂及变电站低压侧有电源的变压器，若变电站中只有单台变压器运行，其中性点应接地运行，以防止出现不接地系统的工频过电压。 （2）自耦变压器和有绝缘要求的其它变压器其中性点必须接地运行； （3）T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。当T接变压器低压侧有电源时，则应采取防止接地故障时产生工频过电压的措施，最好故障时将小电源解裂； （4）为防止操作过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后再将其断开。 （5）从保护的整定运行出发，还应做如下考虑：变压器中性点接地运行方式的安排，应尽量保持同一厂（站）内零序阻抗基本不变，如：有两台及以上变压器时，一般只将一台变压器中性点接地运行，当该变压器停运时，将另一台中性点不接地变压器中性点直接接地 运行，并把它们分别接于不同的母线上，当其中的一台中性点直接接地变压器停运时，将另
阐述零序电流保护的定义 一、零序电流保护的定义及分析 零序电流保护又叫接地保护，其动作电流来源于A、B、C三相和O线的电流。当线路发生单相接地时会导致三相严重不平衡，从而导致保护装置动作。三相的不平衡电流是三相电流的矢量和。将三相电流按照相序进行对称分解，可以得到三相电流的零序分量，即零序电流。 若要实现零序电流保护，需将A、B、C三相经过零序电流保护装置的电流互感器但O线禁入；或者将O线经过电流互感器，A、B、C三相禁入。同时，零序电流保护的动作电流整定值必须大于系统正常运行时的最大三相不平衡电流、谐波电流及正常泄露电流之和，且发生接地故障时必须正常动作。 零序电流保护的最大特点是： （1）零序电流保护的灵敏度高，零序电流保护的动作时限也较相间保护为短； （2）零序电流保护受系统运行方式变化的影响要小得多，零序I段的保护范围较大，也较稳定，零序Ⅱ段的灵敏系数也易于满足要求； （3）当系统中发生某些不正常运行状态时，例如系统振荡，短时过负荷等、三相是对称的，相间短路的电流保护均将受它们的影响而可能误动作，因而需要采取必要的措施予以防止，而零序保护则不受它们的影响； （4）零序功率方向元件无死区。 （5）零序电流保护简单、经济、可靠，因而获得了广泛的应用。 （6）对于短线路或运行方式变化很大的情况，零序电流保护还不能满足系统运行所提出的要求； （7）随着单相重合闸的广泛应用，在重合闸动作的过程中将出现非全相运行状态、再考虑系统两侧的电机发生摇摆，则可能出现较大的零序电流，因而影响零序电流保护的正确工作，此时应从整定计算上予以考虑，或在单相重合闸动作过程中使之短时退出运行；
低压侧中性线零序电流保护使用商榷 低压接地故障保护的设置应能防止人身间接电击以及电气火灾、电气设备损坏、线路损坏等事故。低压侧中性点直接接地的变压器，低压侧单相接地短路应选择下列保护方式，保护装置应带时限动作于跳闸。 一、用高压侧的过电流保护： 高压侧过电流保护灵敏性符合要求时，对低压侧单相接地短路的保护作用。用于校验高压侧过电流保护灵敏性的低压侧短路电流，仅取变压器低压侧母线上的短路电流，也就仅能可靠地保护到变压器低压侧母线。距离变压器再远的低压侧，短路电流小至灵敏性不符合要求时，该处及以远线路处的接地故障就保护不到。高压侧的过电流保护，对低压侧接地短路的保护范围是有限的，并不能保护全低压系统。 二、低压侧中性线上的零序电流保护： 变压器低压侧中性线上所设置的零序电流保护的一次动作电流，应躲过正常运行时，变压器中性线上流过的最大不平衡电流。按国家标准GB1094-1-5《电力变压器》规定：应不超过变压器额定电流的25%。变压器低压侧低压配电回路一般较多，变压器低压侧中性线上的零序电流保护的一次动作电流整定值大，灵敏度低保护范围小；整定电流值小，灵敏度高保护范围大。零序保护的一次动作电流整定值大，如仅保护低压母线，则与高压侧的过电流保护重复；整定电流小，保护
可深入到个别配电线路不长回路的末端，但也未必能保护到截面远距离回路末端，也不能保证保护全低压系统；不论整定电流大小，选择性很差。低压系统中，只要有一回路的接地故障，变压器零序保护动作，使该变压器全部低压系统停电，扩大了停电范围，各回路全部停电，故障发生在哪一回路，一时难以确定，故障点查找困难，排除故障时间长。从保护分工的角度要求，各保护应对其后的设备、线路起保护作用，保护上下级的整定值、动作时限达到协调配合，才能达到保护可靠、有选择、速动的要求。有一些地区，中性点直接接地的变压器，变压器中性点引出两条母线，一条母线同相母线一同设至变压器低压总断路器，在低压屏底部接地并分设N母线和PE母线；另一条母线在变压器下就近直接接地，这样使单相接地故障电流将通过两条母线回流至变压器中性点，套在变压器中性线上的零序电流互感器中，未流过全部故障电流，零序电流互感器测得的故障电流不准确，保护动作也不可靠。中性点直接接地的变压器中性点不应直接就近接地，应同相母线一同敷设至变压器低压屏底接地。 三、低压侧断路器的三相电流保护： 在变压器低压侧设有各级低压断路器，变压器低压侧的总断路器，一般均选用较先进的带智能控制器的框架式断路器，智能控制器有过载长延时、短路短延时、短路瞬时、接地故障保护功能。低压各配电出线回路还设有分回路断路器，大容量配电回路也会选用带智能控制器的框架式断路器。小配电出线回路会选用低压塑壳断路器，低压塑壳断路器一般带过载长延时和短路瞬时脱扣器。断路器的短路瞬时脱
用好零序电流保护的几项原则 零序电流保护的优点具有简单、可靠、动作正确率高，受弧光及接地电阻影响小，不受负荷及振荡影响，有相继动作的性能，这些优点都只能在选择适当合理的运行方式并正确的整定才能得到发挥。为了用好零序电流保护，提出下列原则： 1.系统变压器中性点接地运行方式应基本保持不变。 (1)变电所只有一组变压器，如果是接地运行，则接地点不应断开。 (2)变电所只有二组变压器，如果不都是自耦变压器，则应只将其中一组变压器中性点接地。 (3)变电所有2组以上变压器，应经常保持中性点接地的变压器组数或容量不变。 2.正常使用的整定值应按照经常出现的运行方式作为依据。每一个变电所一般只考虑一回线停检，不考虑同时两回线停检。 对一年中仅短时出现的特殊运行方式，如由于变压器检修而不能满足接地点保持不变的要求时，则临时处理，如停有关的零序电流保护段或改变定值(有条件的可以多装一些零序电流保护段以备特殊运行方式时使用)也可使零序电流保护临时与高频保护配合等等措施。 3.线路零序阻抗参数以及三相三柱变压器的零序阻抗应以实测值为依据。 4.对零序方向元件的使用问题。 为提高零序电流保护动作的可靠性，尽可能不用零序方向，只有在加零序方向后可以使保护范围或保护相互配合关系上带来显著效果时，才予考虑。 5.适当增加零序电流段数，便于运行中灵活使用(包括运行方式变更时，不必改定值而通过操作压板处理，作为旁路开关保护，在代替不同线路时使用比较灵活)，对短线路配合需要增加段数。 6.变压器220千伏侧的开关，应根据需要装设防止开关非全相运行的保护，以避免由于变压器出现非全相运行使系统零序电流保护误动作。保护可按开关三相位置不对应且有零序电流时，以较短的时限跳闸。零序电流动作值及时间的整定应保证较线路的零序电流保护灵敏。 双母线的母联开关也应根据需要装设上述保护。 7.如果经过制造研究部门及生产使用等部门的共同努力，采取有效措施，使保护的级差时间由原有的0.5秒缩短为0.2～0.3妙，各保护段时间得以相应缩短，这样即使没有装设高频保护，相当一部份线路故障时，也能保证系统稳定。此外，对一些不易整定的短线群，可用适当增加保护段数的方法来解决。
零序电流保护与剩余电流保护（亦称漏电电流保护）的基本工作原理相同，但使用范围、安装等要求却有所不同。 零序电流保护具体应用可在三相线路上各装一个电流互感器（C.T），或让三相导线一起穿过一零序C.T，也可在中性线N上安装一个零序C.T，利用这些C.T来检测三相的电流矢量和，即零序电流Io，IA+IB＋IC=IO，当线路上所接的三相负荷完全平衡时（无接地故障，且不考虑线路、电器设备的泄漏电流），IO=0；当线路上所接的三相负荷不平衡，则IO=IN，此时的零序电流为不平衡电流IN；当某一相发生接地故障时，必然产生一个单相接地故障电流Id，此时检测到的零序电流IO=IN+Id，是三相不平衡电流与单相接地电流的矢量和。 剩余电流保护的具体做法是在被测的三相导线路上与中性N上各装一个C.T，或让三相导线与N线一起穿过一个零序C.T，得到三相导线与中性线N的电流矢量和IA＋IB＋IC＋IN，当设有发生单相接地故障时，无论三相负荷平衡与否，则此矢量和为零（严格讲为线路与设备的正常泄漏电流）；当发生某一相接地故障时，故障电流中会通过保护线PE及与地相关连的金属构件，即IA＋IB＋IC＋IN≠0，此时数值为接地故障电流Id加正常泄漏电流。 零序电流保护和剩余电流保护两者的基本原理都是基于KCL定律：流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零，即ΣI=0.并且都用零序C.T作为取样元件。在线路与电器设备正常情况下，各相电流的矢量和等于零（对零序电流保护假定不考虑不平衡电流），因此，零序C.T的二次侧绕组无信号输出（零序电流保护时躲过不平衡电流），执行元件不动作。当发生接地故障是地，各相电流的矢量和不为零，故障电流的零序C.T的环形铁芯中产生磁通，零序C.T的二次侧感应电压使执行元件动作，带动脱扣装置，切换供电网络，达到接地故障保护的目的。 零序电流保护一般适合使用于TN接地系统。因为当发生一相接地时，对TN-S系统Id回路阻抗包括相线阻抗Z1，PE线阻抗ZPE和接触阻抗Zf，即Zs＝Z1+ZPE+Zf；对于TN-C系统，Id回路阻抗包括相线阻抗Z1，PEN线阻抗ZPEN和接触电阻Zf，即ZS＝Z1+ZPEN+Zf；对于TN-C-S系统，Id回路阻抗包括相线阻抗Z1，PEN线阻抗ZPEN，PE线阻抗ZPE 和接触电阻Zf，即ZS＝Z1+ZPEN+ZPE+Zf，产生的单相接地故障电流Id＝220/ZS，明显大于无故障时的三相不平衡电流，只要整定合适，就可检测出发生接地故障时的零序电流，以切断故障回路。而对IT系统，一般均是使用对供电可靠性要求较高、对单相接地不必要立即切断供电回路、但需发出绝缘破坏监察信号、以维持继续供电一段时间的工矿企业内的不配出中性线的三相三线配电线路。当单相接地时，该故障线路上流过的零序电流是全系统非故障系统电容电流之和，因而容易检测出接地故障电流，故可用零序电流保护装置来监察相对地第一次接地故障。TT接地系统常应用于工农业、民用建筑的照明、动力混合供电的三相四线配电系统中，常发现三相不平衡电流较大，当发生一相接地时，Id回路阻抗包括相线阻抗Z1，PE线阻抗ZPE，负载侧接地电阻RA和电源侧接地电阻RB，接触阻抗Zf，即ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf，接地故障电流Id=220/ZS，由于RA+RB＞＞Z1+ZPE+Zf，且RA+RB数值一般均较大，很明显TT系统的故障环路阻抗大，产生的单接故障电流Id，远远小于不平衡电流，很难检测出故障电流，故不适用于TT接地系统。 由剩余电流保护工作原理分析可知，它的保护动作整定电流可以从mA级到A级，有相当高的动作灵敏性，因此剩余电流保护装置对于TN、TT、IT接地系统均可适用。但剩余电流保护适用于TN接地系统中的TN﹣S系统，不能用于TN ﹣C接地系统的馈电主干线保护。因为TN﹣C接地系统中保护线PE和中性线N合用一根线PEN、PEN在正常工作时流过三相不平衡电流，当单相接地时产生的接地故障电流Id也从PEN线上流过，剩余电流保护装置根本无法检测出是不平衡电流还是接地故障电流，也就是说，已丧失单相接地故障的检测功能。当用于分干线及末端线中时，如果是TN-C接地系统，则应按TN-C-S或局部TT接地处理，剩余电流保护的动作电流整定值（IΔn）一定要躲开正常漏电电流，才可避免误动作。我们在选用时，对于IΔn数值可根据JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》第14.3.11条进行选择，以 适合各种场合和使用要求。
零序电流互感器知识精讲 一、10kV零序电流互感器用途 零序电流互感器与普通电流互感器一样都是应用电磁感应原理工作的，但从它们的工作状态来看则有区别。普通电流互感器的一次绕组只与被保护线路的一相连接，并且一次绕组内的电流就是该相的负载电流，二次电流则是一次电流的相应值。而零序电流互感器则不然，它的一次绕组就是被保护线路的三相，在正常工作状态时，由于三相电流的矢量和等于零，铁芯中不会产生磁通，故二次绕组内也不会有感应电流。当被保护线路发生单相接地故障时，三相电流之和不再等于零，它等于每相零序电流的3倍，此时，互感器的铁芯中便产生感应磁通，二次绕组内将有感应电流，从而带动继电器使保护装置动作。 10kV零序电流互感器通常是用于使继电器动作来指示线路发生接地故障的保护装置。根据规程规定，要求在6~10kV的每路出线上都要装设零序电流互感器，以便利用发生单相接地故障时所产生的零序电流使保护装置动作，发出报警信号。 在小接地电流的电力系统中，发生单相接地时，只有很小的接地电容电流，而相间电压仍是对称的，其值也未变，因此可暂时运行。但这毕竟是一种故障，而且由于非故障相的对地电压要升高为正常时的根号3倍，故对线路绝缘是一种威胁，如果长此下去，可能引起非故障相的对地绝缘击穿而导致两相接地短路，引起线路开关跳闸，造成停电事故。为此，小接地电流系统（即中性点不接地或经阻抗接地的系统）中，必须装设无选择性的绝缘监视装置或有选择性的单相接地保护装置，以便在发生单相接地故障时，发出报警信号，使运行值班人员及时发现和处理。 有选择性的单相接地保护又称“零序电流保护”，它利用单相接地所产生的零序电流使保护装置动作，发出信号。当单相接地危及人身安全和设备安全时，则动作于跳闸。 二、接线示意图及适用范围 10kV三芯电缆上，零序电流互感器接线示意图如下图所示。
变压器零序电流保护整定计算公式 一、介绍 变压器是电力系统中的重要设备，它承担着电能的传输和分配任务。在变压器运行过程中，零序电流保护起着非常重要的作用。通过合理的整定计算公式，能够有效地保护变压器，防止因零序电流问题导致的设备损坏甚至事故发生。本文将深入探讨变压器零序电流保护整定计算公式，并对其进行全面评估和详细阐述，以帮助读者更好地理解和运用这一重要的保护措施。 二、零序电流保护的重要性 在电力系统中，零序电流是指电流的另一种形式，它代表了系统中存在的对称性故障，比如地线故障、对称性短路故障等。变压器作为电力系统的重要组成部分，一旦发生零序电流问题，将会对系统稳定运行产生不利影响，甚至给设备造成严重损害。合理设置零序电流保护的整定值就显得尤为重要。 三、零序电流保护整定计算公式的基本原理 在变压器保护中，零序电流保护是一项常用的保护手段。它的基本原理是通过测量各相零序电流，当出现故障时，保护装置能够根据预先
设定的整定值，及时地采取保护动作，切断故障点，从而保护设备的安全运行。而整定计算公式则是用来根据具体的情况，计算出合理的保护整定值。一般来说，零序电流保护整定计算公式包括定时整定和电流整定两部分。 四、零序电流保护的整定计算公式 1. 定时整定 在变压器零序电流保护的定时整定中，常用的计算公式为： $t_{Th} = K \times \frac{L}{f} + T_d$ 其中，$t_{Th}$为定时整定值，$K$为系数，$L$为变压器对称故障电流，$f$为变压器额定频率，$T_d$为延时时间。 2. 电流整定 在变压器零序电流保护的电流整定中，常用的计算公式为： $I_0 = K_u \times I_t$ 其中，$I_0$为电流整定值，$K_u$为系数，$I_t$为变压器零序电流。
什么是零序电流、什么是剩余电流、零序电流保护与剩余 电工知识 2009-06-14 05:36 阅读557 评论0 字号：大中小 为了防止人身间接触电以及配电线路由于各种原因而遭损坏，引起火灾等事故，保证设备和线路的热稳定性，我国现行的电气设计、施工等有关规范都提出了在低压配电线路中需设置接地故障保护。在国家标准GB50054－95《低压配电设计规范》第4.4.10条明确指出了采用接地故障保护的两种方法，零序电流保护与剩余电流保护（亦称漏电电流保护）。这两种电流保护的基本工作原理相同，但使用范围、安装等要求却有所不同）。 零序电流保护具体应用可在三相线路上各装一个电流互感器（C.T），或让三相导线一起穿过一零序C.T，也可在中性线N上安装一个零序C.T，利用这些C.T来检测三相的电流矢量和，即零序电流Io，IA+IB ＋IC=IO，当线路上所接的三相负荷完全平衡时（无接地故障，且不考虑线路、电器设备的泄漏电流），IO=0；当线路上所接的三相负荷不平衡，则IO=IN，此时的零序电流为不平衡电流IN；当某一相发生接地故障时，必然产生一个单相接地故障电流Id，此时检测到的零序电流IO=IN+Id，是三相不平衡电流与单相接地电流的矢量和。 剩余电流保护的具体做法是在被测的三相导线路上与中性N上各装一个C.T，或让三相导线与N线一起穿过一个零序C.T，得到三相导线与中性线N的电流矢量和IA＋IB＋IC＋IN，当设有发生单相接地故障时，无论三相负荷平衡与否，则此矢量和为零（严格讲为线路与设备的正常泄漏电流）；当发生某一相接地故障时，故障电流中会通过保护线PE及与地相关连的金属构件，即IA＋IB＋IC＋IN≠0，此时数值为接地故障电流Id加正常泄漏电流。 从以上分析可看出，零序电流保护和剩余电流保护两者的基本原理都是基于基尔霍夫电流定律：流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零，即ΣI=0，并且都用零序C.T作为取样元件。在线路与电器设备正常情况下，各相电流的矢量和等于零（对零序电流保护假定不考虑不平衡电流），因此，零序C.T的二次侧绕组无信号输出（零序电流保护时躲过不平衡电流），执行元件不动作。当发生接地故障是地，各相电流的矢量和不为零，故障电流的零序C.T的环形铁芯中产生磁通，零序C.T的二次侧感应电压使执行元件动作，带动脱扣装置，切换供电网络，达到接地故障保护的目的。 零序电流保护一般适合使用于TN接地系统。因为当发生一相接地时，对TN-S系统Id回路阻抗包括相线阻抗Z1，PE线阻抗ZPE和接触阻抗Zf，即Zs＝Z1+ZPE+Zf；对于TN-C系统，Id回路阻抗包括相线阻抗Z1，PEN线阻抗ZPEN和接触电阻Zf，即ZS＝Z1+ZPEN+Zf；对于TN-C-S系统，Id回路阻抗包括相线阻抗Z1，PEN线阻抗ZPEN，PE线阻抗ZPE和接触电阻Zf，即ZS＝Z1+ZPEN+ZPE+Zf，产生的单相接地故障电流Id＝220/ZS，明显大于无故障时的三相不平衡电流，只要整定合适，就可检测出发生接地故障时的零序电流，以切断故障回路。而对IT系统，一般均是使用对供电可靠性要求较高、对单相接地不必要立即切断供电回路、但需发出绝缘破坏监察信号、以维持继续供电一段时间的工矿企业内的不配出中性线的三相三线配电线路。当单相接地时，该故障线路上流过的零序电流是全系统非故障系统电容电流之和，因而容易检测出接地故障电流，故可用零序电流保护装置来监察相对地第一次接地故障。TT接地系统常应用于工农业、民用建筑的照明、动力混合供电的三相四线配电系统中，常发现三相不平衡电流较大，当发生一相接地时，Id回路阻抗包括相线阻抗Z1，PE线阻抗ZPE，负载侧接地电阻RA和电源侧接地电阻RB，接触阻抗Zf，即ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf，接地故障电流Id=220/ZS，由于RA+RB＞＞
WXH-820A系列微机线路保护测控装置 一、应用范围 WXH-820A系列微机线路保护测控装置主要适用于66kV及以下电压等级输电线路的保护及测控。 二、主要特点 H、E、L、L、O品质是许继HELLO系列产品的共同特点， 具体如下： 1、H：即High，高品质包括： ♦高科技：采用现场组态技术（FCT）、可视化的软件开发技术（VLD）。 ♦高质量：以专业的、成熟的软硬件平台为依托，丰富的运行经验和充分验证的原理算法为基础，自动测试为前提，先进的研发管理理念和研发开发管理工具为手段，保证研发、生产、制造过程中各个环节的质量，为用户提高高品质的产品。 2、E：即Easy，工作轻松包括： ♦易选型：装置实现所有被保护对象的功能，通过下载配置文件完成具体被保护对象的保护测控功能，解决用户的选型困难问题。
♦易使用：人机界面友好、仿WINDOWS操作菜单，具有调试向导系统和一键完成定检功能，使现场调试、维护、定检工作变得轻松。 3、L：即Low，低消耗包括： ♦低投入成本：不同的被保护对象共享装置，不同的装置共享插件，降低了购买装置和备件储备成本，同时也降低对维护人员的水平和数量的要求。 ♦低故障率：先进的检测技术和完善的生产质量保障体系，使得产品的故障大大降低，大幅度减少了被保护对象的停运时间。 4、L：即reaLize，实现技术包括： ♦平台化：软件、硬件的设计都采用平台化的思想，使不同电压等级的保护装置可以共享硬件平台，不同的硬件平台可以共享软件，降低了日后硬件、软件的升级和维护工作。 ♦专业化：不同领域的研发工作都由专业人员完成，通过规范的接口集成不同层次、不同领域的研发成果，让用户充分享受到高科技的产品。 ♦模块化：对所有的功能模块分别封装成柔性继电器，不同装置通过配置不同的柔性继电器完成该装置的功能，能够顺速响应不同用户的个性化需求。 5、O：即technOlogy，专利技术包括： ♦ VLD开发技术：VLD开发工具类似与“PLC”的开发环境，在该环境下所有的保护逻辑都是由不同可视化的柔性继电器组成，实现了业界用继电保护语言开发程序的梦想。 ♦双连接器技术：采用后插拨双连接器的技术，强弱电窃底分离的原则，提高了装置硬件电磁兼容能力。 三、保护功能 1、过流（方向或低电压）保护 过流元件按相装设。过流元件可由控制字选择是否带方向或低电压闭锁。
10kV变配电站单相接地与零序过电流保护有关问题分析微机保护装置有单相接地保护与零序过电流保护，单相接地保护又称为小电流接地选线。单相接地保护与零序过电流保护是两种完全不同的保护. 1 单相接地保护与零序过电流保护的区别 1.1单相接地保护与零序过电流保护都需要安装零序电流互感器，但二者的作用完全不相同.单相接地保护用于电源中性点不接地的供电系统。对于三相三线制供电系统，由于电源没有中性线（N线），只有三根相线穿过零序电流互感器时，零序电流互感器感应不出三相负荷不平衡电流，即零序电流，只能感应出三相对地不平衡电容电流，正常运行时此电流非常小，但在本供电系统发生单相接地故障后，就增加为全供电系统对地不平衡电容电流,它等于全供电系统一相对地电容电流的三倍. 1.2 零序过电流保护用于电源中性点直接接地，或通过接地变压器接地的供电系统。上述供电系统发生单相接地故障后，电源中性点通过大地和接地故障点形成回路,临时成为三相四线制供电系统，故障电流为非常大的短路电流。所以电源中性点接地的供电系统单相接地故障称为单相对地短路。此时只有三根相线穿过零序电流互感器时,零序电流互感器就可以感应出三相不平衡电流，即零序电流。可以实现零序过电流保护。 2 电源中性点不接地的供电系统单相接地小电流接地选线 2.1 电源中性点不接地的供电系统单相接地保护可选用小电流接地选线装置。二次电路设计时将所有零序电流互感器和Y/Y/△(开口三角形）型电压互感器的开口三角形电压接到小电流接地选线装置的测量端子上,就可以检测出是某一路线路发生单相接地故障，然后进行报警或跳闸.需要跳闸时还应将跳闸输出接到所需要跳闸的回路。二次电路接线比较多。 2。2 微机保护装置都有单相接地保护后，保护原理与小电流接地选线装置完全相同，不仅节省了一套设备,可以直接跳闸，二次电路接线也简化了许多。 3 电源中性点不接地的供电系统单相接地保护的整定 3。1 电源中性点不接地的供电系统发生单相接地故障后，全供电系统接地相对地电压为零，对地电容电流也为零。不接地回路也只有两相有对地电容电流,零序电流互感器就可以感应出对地不平衡电容电流，即零序电流，此电流等于本回路不接地两相对地电容电流的向量和，为一相对地电容电流的3倍.发生单相接地故障后不接地回路单相接地保护不应动作。需要计算出本回路一相对地电容电流，乘以3后再乘以可靠系数，作为本回路单相接地保护的动作电流。 单相接地保护动作的灵敏系数等于发生单相接地故障后全供电系统对地电容电流,减去发生单相接地相对地电容电流后，再除以单相接地保护动作电流。在进行灵敏系数校验是，还需要计算出全供电系统一相对地电容电流。 3.2 电源中性点不接地的供电系统单相接地的整定需要计算全供电系统一相对地电容电流，资料收集不全时，对地电容电流计算就比较困难。单相接地保护动作电流误差就比较大,单相接地保护动作的可靠性就会受到影响。 4 电源中性点接地的供电系统零序过电流保护的整定 随着10kV供电系统电网的不断扩大，对地电容电流也随之增加，发生单相接地故障后故障电流比较大，需要立即跳闸，为了提高单相接地故障后保护跳闸的
电动机零序电流保护整定计算 电动机零序电流保护是电力系统中常用的一种保护方式，用于检测和保护电动机运行过程中可能出现的故障，如绝缘损坏、接地故障等。正确的整定计算是确保电动机零序电流保护可靠工作的关键。 需要了解电动机零序电流的产生原因。电动机在运行过程中，由于绕组绝缘老化、异物进入、湿度过高等原因，可能会导致绕组与地之间发生电气接触，形成接地故障。这时，电动机的零序电流就会通过接地故障点流回到电源系统中，形成一次接地故障。 为了检测和保护电动机的运行安全，需要设置合理的零序电流保护整定值。整定值的选择需要考虑电动机的额定功率、额定电压、绕组参数等因素，并根据实际情况进行调整。 需要确定电动机的额定功率。额定功率是指电动机的额定输出功率，通常以千瓦（kW）为单位。电动机的额定功率越大，其零序电流保护的整定值也应相应增大。 需要确定电动机的额定电压。额定电压是指电动机的额定工作电压，通常以伏特（V）为单位。电动机的额定电压越高，其零序电流保护的整定值也应相应增大。 然后，需要了解电动机的绕组参数。绕组参数包括电动机的电阻和电抗。电阻是电动机绕组的电阻值，电抗是电动机绕组的电抗值。
电动机的绕组参数与电动机的制造厂商和型号有关，可以通过电动机的技术参数手册或询问制造厂商来获取。 在确定了电动机的额定功率、额定电压和绕组参数后，可以进行零序电流保护整定计算。整定计算的基本原理是根据电动机的额定功率、额定电压和绕组参数，计算出电动机的零序电流的理论值，然后根据实际情况进行修正。 整定计算的具体步骤如下： 1. 计算理论零序电流值。根据电动机的额定功率、额定电压和绕组参数，使用电动机等效电路模型进行计算，得到电动机的理论零序电流值。 2. 考虑修正系数。由于电动机的实际运行情况与理论计算存在差异，需要根据经验或实际测量数据，引入修正系数进行修正。修正系数一般取0.8～1.2之间的值，根据实际情况进行调整。 3. 计算整定值。将修正后的理论零序电流值乘以修正系数，即可得到电动机零序电流保护的整定值。 需要注意的是，电动机零序电流保护的整定值应根据实际情况进行调整，以确保保护装置的可靠性和灵敏度。此外，还需要定期对零序电流保护装置进行检查和测试，确保其正常工作。 电动机零序电流保护整定计算是一项关键的工作，需要根据电动机
零序电流及方向保护 一、零序电流方向保护的基本原理； 1、基本原理； 零序电流保护： 在正常运行时没有零序电流，只有在接地短路时才有零序电流。 并且流过保护的零序电流大小反应了短路点的远近； 当短路点越近时，保护动作越快，短路点越远保护动作得越慢。 输电线路零序电流保护是反应输电线路一端零序电流的保护。反应输电线路一端电气量变化的保护由于无法区分本线路末端短路和相邻线路始端的短路，为了在相邻线路始端短路不越级跳闸。 所以反应输电线路一端电气量弯化的保护都要做成多段式保护。零序电流一段的任务： 保护本线路的一部分。它的定值按躲过本线路末端（实质是躲过相邻线路始端）接地短路时流过保护的最大零序电流整定（其他整定条件姑且不论）。 零序电流二段的任务： 能以较短的延时尽可能地切除本线路范围内的故障。 零序电流三段的任务： 应可靠保护本线路的全长，在本线路末端金属性接地短路时有一定的灵敏系数。 零序电流四段的任务：
起可靠的后备作用。第四段的定值应不大于300A，用它保护本线路的高阻接地短路。在110KV的线路上，零序电流保护中的第四段还应作为相邻线路保护的后备。 零序电流保护只能用来保护接地故障，所以对于两相不接地的短路和三相短路不能起到保护作用。另外零序一段保护范围受运行方式的影响也较大，有时可能保护范围缩得很小，这一点比同样保护接地故障的接地距离一段要逊色得多。但是零序电流保护的最后一段——零序过电流保护，由于很灵敏，保护过渡电阻的能力很强，这一点又比接地距离第三段强； 所以，现在有一些高压电网中有线路纵联保护，又配有保护接地短路的三段式的接地距离保护，并有双重化的保护配置，所以，生产一种保护装置的型号，把零序电流保护的第一段省略而只配零序电流保护二、三段； 零序电流保护中： 零序电流的大小与中性点接地的变压器的多少有很大关系。 零序方向继电器的原理、实现方法、性能评述： 零序方向继电器的最基本思想是比较零序电压的零序电流的相位来区分正、反方向的接地短路。 零序电流以母线流向被保护线路的方向为其正方向。 如果系统中各元件零序阻抗的阻抗角为80°，正方向短路时，零序电压超前零序电流的角度为：-100°，反方向短路时，零序电压超前
电网中性点的接地方式及零序电流整定计算 摘要：我国电网中性点接地方式有两种类型，即中性点直接接地和中性点非直接接地。通常110KV及以上电压等级电网都采用中性点直接接地方式，在中性点直接接地的电网中，发生单相接地时，将出现很大的故障相电流和零序电流，故又称大接地电流网。大接地电流网的接地电流的特点、大小、以及零序保护的构成，在此做一些简要分析。 关键词：电网；中性点；接地方式；零序电流 1 中性点直接接地 1.1 中性点直接接地电网的特点 1.1.1 零序电流仅在中性点接地的电网中流通。变压器中性点不接地或三相接成△接线的电网中无零序电流。 1.1.2 零序电流的大小和分布，主要取决于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗及其所处的位置。 1.1.3 零序电压在故障点最高，离故障点越远，零序电压越低，变压器接地中性点处零序电压为零。 1.2 变压器中性点接地原则 1.2.1 每个发电厂或低压侧有电源的变电所至少有一台变压器中性点接地，以防止由于接地短路引起的过电压。 1.2.2 每个电源处有并列运行的变压器时，应将部分变压器的中性点接地。 1.2.3 变压器低压侧无源时，为提高零序保护的灵敏性，变压器应不接地运行。 1.2.4 变压器中性点绝缘较低时，中性点必须接地。 1.3 零序电流的计算 直接接地系统中接地短路电流的大小要用复合序网来计算。当系统发生接地故障时，根据对称分量具有的对立性，将故障网络分成三个独立的序网（正、负、零序）来研究。 1.4 零序保护的整定 零序电流保护一般是三段式，有时也可以是四段式。零序电流Ⅰ段为瞬时电流速断，只保护线路的一部分；零序电流Ⅱ段为限时零序电流速断，可以保护线路全长，并与相邻线路零序电流速断保护相配合，通常带0.5S延时，它与零序过流Ⅰ段共同构成本线路接地故障的主保护；零序过流Ⅲ段为后备段，作为本线路和相邻线路的后备保护。 1.4.1 限时零序电流速断保护的整定 由于零序电流速断保护为保证选择性不能保护线路的全长，为快速切除线路其余部分的短路，应装设第二套保护，它的保护范围势必延伸到下一线路。为保证选择性和快速性，该保护应与下一线路的电流速断保护在保护范围和动作时限上相配合，即保护范围不超过下一线路电流速断保护的保护范围，动作时限比下一线路电流速断保护高出一个时限极差。即 IⅡact = KⅡrel IⅠact2 式中 KⅡrel ——可靠系数，取1.1~1.2，IⅠact2——下一线路电流速断保护整定值。 1.4.2 零序电流Ⅲ保护的整定 为使零序过流保护在正常运行和外部相间短路时不动作，其动作电流应躲过下一线路始端三相短路时由零序电流过滤器输出的最大不平衡电流，即 I Ⅲact = KⅢrel Iumb.max 式中 KⅢrel ——可靠系数，取1.1~1.2，Iumb.max——零序电流过滤器输出的最大不平衡电流。 2 中性点非直接接地 2.1 中性点不接地电网零序分量的特点 中性点不接地系统发生接地短路故障时，接地相电压为零，其他两相电压升高√3倍，中性点电压升高至相电压，电网出现零序电压，且电网零序电压处处相等。 A相接地时，A相对地电容电流为零，而非故障相分别产生超前电压90°的电容电流如上
三、零序保护定值整定介绍 X10kV 配电网采用中性点经消弧线圈接地方式。变电站以一段10kV 母线为一个单元，每段母线独立配置消弧线圈.发生单相接地故障时,接地点将流过整段母线非故障线路对地电容电流总和，简单的系统网络图如下： 参考《工业与民用配电设计手册》，10kV 线路电容电流可按以下公式计算： （1） 电缆线路 la U S S Ica r ⨯++= 23.0220044.195 A （1) （2）架空线路 无架空地线单回路 3107.2-⨯⨯=lb U Icb r A （2) 有架空地线单回路 3103.3-⨯⨯=lb U Icb r A 以上公式中 S-—-—电缆芯线标称截面，mm 2; la -—-—电缆线路长度，km; lb ----架空线路长度,km ； Ur —---线路额定线路电压，kV ，取10。5kV; 当电缆线芯为240 mm 2时，按公式(1）计算 la U S S Ica r ⨯++= 23.0220044.195 A =（95+1。44⨯240）⨯10.5⨯la /（2200+0.23⨯240) =2。05la 当电缆线芯为300 mm 2时,按公式(1）计算
la U S S Ica r ⨯++= 23.0220044.195 =（95+1.44⨯300）⨯10。5⨯la /（2200+0.23⨯300） =2.44la X 电缆线芯规格多为240 mm 2和300 mm 2,有的线路是300 mm 2电缆与240 mm 2 混用，为简化计算，取两种电缆芯电容电流的平均值，有： （3） X 现有10kV 架空线多无架空地线，单回架空线采用公式(2）计算电容电流，有： 3107.2-⨯⨯=lb U Icb r A =2。7⨯10。5⨯310-⨯lb =0.028lb 综上，10kV 线路对地电容电流按下式计算： Icb Ica Ic += =2。25la +0.028lb （4） 变电站以一段10kV 母线为一个单元独立配置消弧线圈。正常运行时，变电站内各段10kV 母线分列运行，因此,当系统发生单相接地故障时，接地点处按流过一段10kV 母线上所有线路对地电容电流考虑,即 Icn Ic Ic Ic +++=∑...21 (n 为10kV 母线上10kV 出线总数） 系统运行要求当发生单相接地故障时，消弧线圈按过补偿方式对接地电容电流进行补偿，补偿度kc=5％～10％，X 管辖范围内的变电站投运中的消弧装置广泛使用广州智光和上海思源两家公司产品,这两家公司的消弧选线方案具有很好的代表性。经咨询,这两个公司均按过补偿度为5％调节消弧线圈容量，当系统发生单相接地故障,消弧装置瞬时投入电抗器直到接地故障消失。因此馈线自动化开关零序CT 采样值为补偿后的残余接地电容电流，按过补偿5%计算，流经故障线路零序CT 的残流为: 0Ic =5%∑Ic =5%（Icn Ic Ic ...21++） =5%【2.25(la 1+la 2+…+la n ）+0。 028(lb 1+lb 2+…+lb n )】 （5） 线路正常运行时,对地电容电流均匀分布在整条10kV 馈线中，零序电流整 a 25 . 2 l Ica =
零序电流保护的整定计算 一、变压器的零序电抗 1、Y/△联接变压器 当变压器Y侧有零序电压时，由于三相端子是等电位，同时中性点又不接地，因此变压器绕组中没有零序电流，相当于零序网络在变压器Y侧断开（如图1所示）。 图1：Y/△联接变压器Y侧接地短路时的零序网络 2、Y0/△联接变压器 当Y0侧有零序电压时，虽然改侧三相端子是等电位，但中性点是接地的，因此零序电流可以经过中性点接地回路和变压器绕组。
每相零序电压包括两部分：一部分是变压器Y0侧绕组漏抗上的零序电压降I0XⅠ,另一部分是变压器Y0侧的零序感应电势I lc0X lc0（I lc0为零序励磁电流，X lc0为零序励磁电抗）。由于变压器铁芯中有零序磁通，因此△侧绕组产生零序感应电势，在△侧绕组内有零序电流。由于各相零序电流大小相等，相位相同，在△侧三相绕组内自成回路，因此△侧引出线上没有零序电流，相当于变压器的零序电路与△侧外电路之间是断开的。所以△侧零序感应电势等于△侧绕组漏抗上的零序电压降I0’XⅡ。 Y0/△联接变压器的零序等值电路如图2所示。由于零序励磁电抗较绕组漏抗大很多倍，因此零序等值电路又可简化，如图3所示。在没有实测变压器零序电抗的情况下，这时变压器的零序电抗等于0.8～１.0倍正序电抗。即：X0=(0.8～１.0)(XⅠ+XⅡ)= (0.8～１.0)X1。 本网主变零序电抗一般取0.8 X1。
图2：Y0/△联接变压器Y0侧接地短路时的零序网络 图3：Y0/△联接变压器Y0侧接地短路时的零序网络简化 二、零序电流保护中的不平衡电流 实际上电流互感器，由于有励磁电流，总是有误差的。当发生三相短路时，不平衡电流可按下式近似地计算： I bp.js=K fzq×f wc×ID(3)max 式中K fzq——考虑短路过程非周期分量影响的系数，当保护动作时间在0.1S以下时取为2；当保护动作时间在0.3S～0.1S时取为１.5；动作时间再长即大于0.3S时取为1； f wc——电流互感器的10%误差系数，取为0.1； I D(3)max——外部三相短路时的最大短路电流。
二、变电所多台变压器的零序电流保护
每台变压器都装有同样的零序电流保护，它是由电流元件和电压元件两部分组成.正常时零序电流及零序电压很小，零序电流继电器及零序电压继电器皆不动作，不会发出跳闸脉冲。发生接地故障时，出现零序电流及零序电压，当它们大于起动值后，零序电流继电器及零序电压继电器皆动作。电流继电器起动后，常开触点闭合，起动时间继电器KT1。时间继电器的瞬动触点闭合，给小母线A接通正电源，将正电源送至中性点不接地变压器的零序电流保护。不接地的变压器零序电流保护的零序电流继电器不会动作，常闭触点闭合。小母线A的正电源经零序电压继电器的常开触点、零序电流继电器的常闭触点起动有较短延时的时间继电器KT2经较短时限首先切除中性点不接地的变压器.若接地故障消失，零序电流消失,则接地变压器的零序电流保护的零序电流继电器返回，保护复归.。若接地故障没有消失，接地点在接地变压器处，零序电流继电器不返回，时间继电器KT1一直在起动状态，经过较长的延时KT1跳开中性点接地的变压器。 零序电流保护的整定计算： 动作电流: （1)与被保护侧母线引出线零序电流第三段保护在灵敏度上相配合，所以 （2）与中性点不接地变压器零序电压元件在灵敏度上相配合，以保证零序电压元件的灵敏度高于零序电流元件的灵敏度。 设零序电压元件的动作电压为U dz.0，则 U dz.0=3I0X0.T 零序电流元件的动作电流为 动作电压整定:按躲开正常运行时的最大不平衡零序电压进行整定。根据经验,零序电压继电器的动作电压一般为5V.当电压互感器的变比为nTV时,电压继电器的一次动作电压为 U dz.0=5n TV 变压器零序电流保护作为后备保护，其动作时限应比线路零序电流保护第三段动作时限长一个时限阶段。即 灵敏度校验：按保证远后备灵敏度满足要求进行校验 返回 第二节微机保护的硬件框图简介 微机保护硬件示意框图如下图所示。