零序保护的问题
主变后备保护中，零序电流和零序电压各起什么作用？只是用来进行接地保护的吗？为什么零序电压和零序电流还要相互闭所，难道有方向性吗？
中性点经放电间隙接地构成中性点间隙零序电压保护，当零序电压大于整定值时零序电压保护动作，如果电压过高导致间隙击穿时就由间隙零序电流保护动作
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你的这个问题，现在已经没有多少人知道了。因为间隙保护已经有了很大的发展，已经能够满足电网变压器运行的要求，所以它已代替了变压器的零序电压保护。
在间隙保护性能不够稳定的那个年代，变压器的零序电压保护是大电流接地系统中中性点不接地变压器的一个重要的接地故障后备保护。
当时系统中的变压器多是半绝缘变压器，中性点是变压器绝缘最薄弱的地方，最怕受到过电压的侵害。
一般的变电站都有两台变压器，一台中性点接地，一台不接地，中性点接地的变压器要求投入零序电流保护，中性点不接地的变压器投入零序电压保护，当系统发生接地故障时，在主保护不动的情况下，由它来跳开变压器的三侧开关。但此时一般情况下故障并没有切除，（因为那个时候的变压器零序电流保护不跳母联断路器），还因为系统失去了中性点，使运行中的中性点不接地变压器的中性点电位有了很大的升高，直接威胁该变压器的绝缘。
为了避免这种情况发生，保护设计人员的对策是：加大零序电流保护的动作时限，缩短零序电压保护的动作时限。当系统中发生单相接地故障时，零序电流保护首先起动，并开始计时，同时通过常开触点为专设的直流小母线提供直流正电源，此时中性点不接地变压器的零序电压保护也启动，触点闭合，得此由中性点接地的变压器过来的正电源直接启动出口中间继电器率先出口先切除中性点不接地变压器，接着，中性点接地的变压器零序电流经过整定时限后，也动作出口，切除中性点接地的变压器。
也就是那个时候如遇到系统单相接地故障，主保护又拒绝动作时，会将该变电站中的主变压器全部切除。
至于两种保护的互相闭锁，是这样实现的：零序电压保护中过电压继电器的常开触点与零序电流保护中电流继电器的常闭触点串联去启动零序电压保护的时间继电器的。也就是说，当变压器中性点接地，零序电流保护投入时，当零序电流保护动作时，其常闭触点断开，自动将自身的零序过压保护闭锁。当变压器中性点不接地时，零序电流保护自动退出，当系统中发生单相接地故障时，零序电流保护不动作，常闭触点闭合，零序电压保护动作，常开触点闭合，启动时间继电器，经整定时限出口跳闸。
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。 最新文件仅供参考已改成word文本。方便更改
零序方向过流保护小结 变压器高压侧（110kV及以上）及中压侧一般为中性点直接接地系统(又称大接地电流系统),当发生接地短路时,将出现很大的零序电流,对变压器的电气性能产生极大的危害,因此必须配备接地短路保护。变压器单相接地短路的主保护为比率制动式差动或零序差动，同时应装设后备保护，作为变压器高压绕组和相邻元件接地故障的后备。 一、变压器接地后备保护概述 变压器因其绝缘水平和接地方式的不同，所配置的接地短路后备保护也不同。 对于全绝缘变压器，中性点装设接地隔离刀闸和避雷器，隔离刀闸闭合为中性点直接接地方式，隔离刀闸断开为中性点不接地运行方式。中性点直接接地运行时用零序过流保护，中性点不接地运行时用零序过压保护。 对于分级绝缘变压器，若其中性点绝缘水平低，中性点必须直接接地，若其中性点绝缘水平较高，则中性点可以直接接地，也可在系统不失去接地点的情况下不接地运行，其大多装设放电间隙。在220kV 系统中的变压器，他们的中性点仅部分接地，另一部分不接地。当发生接地故障时应先跳开不接地变压器，然后跳开接地变压器。因此，这类变压器接地后备保护的配置需要考虑该变压器中性点在系统中的接地情况。对于中性点未装设放电间隙的分级绝缘变压器，若其中性点直接接地，则用零序过流保护，若其中性点不接地，则用零序联跳保护。对于中性点装设放电间隙的分级绝缘变压器，中性点直接接地运行时用零序过流保护，中性点不接地时用间隙零序保护。 综上所述，中性点直接接地变压器的接地故障后备保护无一例外地采用零序过流保护，对高中压侧中性点均直接接地的自耦变和三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。 二、零序方向过流保护逻辑 零序方向过流保护一般由“零序过流元件”和“零序方向元件”相与构成，如果带零序电压闭锁， 所示。 图1 零序方向过流保护逻辑框图 零序电压闭锁元件的零序电压取自TV开口三角。 零序过流元件的零序电流可以自产，也可取自中性点零序TA。 零序方向元件的方向电压，可以取开口三角电压，也可以取自产，但方向电流必须取自产，而不能取中性点专用零序TA的电流。其原因在于，中性点零序电流对方向没有选择性。
对称分量法（零序，正序，负序）的理解与计算 1）求零序分量：把三个向量相加求和。即A相不动，B相的原点平移到A相的顶端（箭头处），注意B相只是平移，不能转动。同方法把C相的平移到B相的顶端。此时作A相原点到C相顶端的向量（些时是箭头对箭头），这个向量就是三相向量之和。最后取此向量幅值的三分一，这就是零序分量的幅值，方向与此向量是一样的。 2）求正序分量：对原来三相向量图先作下面的处理：A相的不动，B相逆时针转120度，C 相顺时针转120度，因此得到新的向量图。按上述方法把此向量图三相相加及取三分一，这就得到正序的A相，用A相向量的幅值按相差120度的方法分别画出B、C两相。这就得出 了正序分量。 3）求负序分量：注意原向量图的处理方法与求正序时不一样。A相的不动，B相顺时针转120度，C相逆时针转120度，因此得到新的向量图。下面的方法就与正序时一样了。 对电机回路来说是三相三线线制，Ia+Ib+Ic=0，三相不对称时也成立； 当Ia+Ib+Ic≠0时必有一相接地，对地有有漏电流； 对三相四线制则为Ia+Ib+Ic+Io=0成立，只要无漏电，三相不对称时也成立； 因此，零序电流通常作为漏电故障判断的参数。 负序电流则不同，其主要应用于三相三线的电机回路； 在没有漏电的情况下（即Ia+Ib+Ic=0），三相不对称时也会产生负序电流； 负序电流常作为电机故障判断； 注意了： Ia+Ib+Ic=0与三相对称不是一回事； Ia+Ib+Ic=0时，三相仍可能不对称。 注意了： 三相不平衡与零序电流不可混淆呀！ 三相不平衡时，不一定会有零序电流的； 同样有零序电流时，三相仍可能为对称的。（这句话对吗?） 前面好几位把两者混淆了吧！
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，零序电压超前零序电流的角度为80°；ARG表示的幅角，是分子相量超前分母相量
实习(实训报告 实习(实训名称:电力系统继电保护课程设计学院: 专业、班级: 指导教师: 报告人: 学号: 时间: 2017年 1月 5日 目录 1设计题 目 ...............................................................................................................................3 2分
析设计要求 (4) 2.1设计规定 (5) 2.2本线路保护 计 .......................................................................................................................6 2.3 系统等效电路图.............................................................................. . (7) 3三段式零序电流保护整定计 算 ............................................................................................8 3.1 三段式零序电流保护中的原则 ...........................................................................................9 3.2 M侧保护 1零序电流保护Ⅰ段整定 (10) 3.3 N侧保护 1零序电流保护Ⅰ段整 定 (11) 4 零序电流保护评 价 ..............................................................................................................12 4.1原理与内容………………………………………………… . …………………………… .13 4.2零序电流保护的优缺点………………………………………………………………… ..13 5 总 结 (1) 4 参考文 献 .......................................................................................................................................... 15 1设计题目 如图 1所示为双电源网络中,已知线路的阻抗km X /4. 01Ω=, km X /4. 10Ω=,两侧系统等值电源的参数:
零序电流保护的整定计算 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丫侧断开（如图1所示）。 图1： Y/△联接变压器丫侧接地短路时的零序网络 2、Y0/ △联接变压器 当丫0 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：一部分是变压器丫0侧绕组漏抗上的零序电压降10X1 ,另一部 分是变压器丫0侧的零序感应电势 Ilc0X lc0 （Ilc0 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 ' X Ho 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）（X I +X H ）= （0.8?1 .0）X1 o 本网主变零序电抗一般取 0.8 X1
图3: YO/△联接变压器YO 侧接地短路时的零序网络简化 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: Ibp.js =Kfzq x fwc x ID(3)max 式中Kfzq ――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; fwc ――电 流互感器的10%^差系数，取为0.1 ; ID(3)max ——外部三相短路时的最大短路电流。 ID 图 2: YO/ Xi
电力系统继电保护课程设计 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2012 年7 月 7日
1 设计原始资料 具体题目 系统接线图如下图，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，开机方式为两侧各开1台机，变压器T6 1台运行。参数为： φ115/E = 1.G3 2.G35,X X ==Ω 1.G1 2.G15,X X ==Ω 1.T1 1.T45,X X ==Ω 0.T10.T415,X X ==Ω 1.T615,X =Ω 0.T620,X =Ω A-B 50(138%)km L =?+B-C 40km,L =线路 阻抗120.4/km,Z Z ==Ω 0 1.2/km,Z =Ω I rel 1.2,K =II rel 1.15K =。 系统接线图 试对1、2进行零序保护的设计。 要完成的内容 ⑴ 请画出所有元件全运行时三序等值网络图，并标注参数； ⑵ 分别求出1、2零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的定值，并校验灵敏度； ⑶ 保护1、2零序Ⅰ、Ⅱ是否需要方向元件。 2 分析要设计的课题内容（保护方式的确定） 设计规程 继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，110~220kV 有效接地电力网线路，应按下列规定装设反应接地短路和相间短路的保护装置。 ⑴ 对于接地短路： ① 装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护； ② 零序电流保护不能满足要求时，可装设接地距离保护，并应装设一段或两段零序电流保护作为后备保护。 ⑵ 对于相间短路：
①单侧电源单回线路，应装设三相多段式电流或电压保护，如不能满足要求，则应装设距离保护； ②双侧电源线路宜装设阶段式距离保护。 本设计的保护配置 主保护配置 电力系统正常运行时是三相对称的，其零序、负序电流值理论上是零。多数的短路故障是不对称的，其零、负序电流电压会很大，利用故障的不对称性可以找到正常与故障的区别，并且这种差别是零与很大值得比较，差异更为明显。所以零序电流保护被广泛的应用在110kV及以上电压等级的电网中。 后备保护配置 距离保护是利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反应故障点到保护安装处的距离，如果短路点距离小于整定值，则保护装置动作。 在保护1、2、3和4处配备三段式距离保护，选用接地距离保护接线方式和相间距离保护接线方式。 3 短路电流及残压计算 等效电路的建立 将本题中的系统简化成三序电压等值网络，即正序网络如图1所示；负序网络如图2所示；零序网络，图3所示。
零序保护 一、选择题 1、某变电站电压互感器的开口三角形侧B 相接反，则正常运行时，如一次侧运行电压为110KV ，开口三角形的输出为（C ） A ：0V ； B ：100V ； C ：200V ； D ：220V 2、由三只电流互感器组成的零序电流滤过器，在负荷电流对称的情况下有一组互感器二次侧断线，流过零序电流继电器的电流是（C ）倍负荷电流。 A ：3； B ：2； C ：1； D 。 3、在大接地电流系统中，故障电流中含有零序分量的故障类型是（C ） A ：两相短路 B ：三相短路 C ：两相接地短路 D ：与故障类型无关 4、接地故障时，零序电压与零序电压的相位关系取决于（C ） A ：故障点过渡电阻的大小 B ：系统容量的大小 C ：相关元件的零序阻抗 D ：相关元件的各序阻抗 5、在大接地电流系统中，线路发生接地故障时，保护安装处的零序电压（B ） A ：距故障点越远越高 B ：距故障点越近越高 C ：与距离无关 D ：距故障点越近越低 6、不灵敏零序I 段的主要功能是（C ） A ：在全相运行情况下作为接地短路保护； B ：作为相间短路保护； C ：在非全相运行情况下作为接地短路保护； D ：作为匝间短路保护。 7、在大接地电流系统中，线路始端发生两相金属性接地短路时，零序方向过流保护的方向元件将（B ） A ：因短路相电压为零而拒动； B ：因感受零序电压最大而灵敏动作； C ：因短路零序电压为零而拒动； D ：因感受零序电压最大而拒动。 8．在中性点非直接接地系统中，当发生B 相接地短路时，在电压互感器二次开口三角绕组两端的电压为（C ）。 A.B E B.B E C.B E 3 9.在小电流接地系统中，某处发生单相接地时，母线电压互感器开口三角形的电压为（C ）。 A.故障点距母线越近，电压越高 B.故障点距母线越近，电压越低
接地距离保护须与零序电流保护共同配合才能构成完整的接地保护一、在大短路电流接地系统中发生接地故障后,就有零序电流、零序电压和零序功率出现,利用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。三相星形接 线的过电流保护虽然也能保护接地短路,但其灵敏度较低,保护时限较长。采用零序保护就可克服此不足,这是因为:正常运行和发生相间短路时,不会出现零序电 流和零序电压,因此零序保护的动作电流可以整定得较小,这有利于提高其灵敏度;Y/△接线降压变压器,△侧以后的故障不会在Y侧反映出零序电流,所以零序 保护的动作时限可以不必与该种变压器以后的线路保护相配合而取较短的动作 时限。1.当电流回路断线时,可能造成保护误动作。这是一般较灵敏的保护的共 同弱点,需要在运行中注意防止。就断线机率而言,它比距离保护电压回路断线的机率要小得多。如果确有必要,还可以利用相邻电流互感器零序电流闭锁的方法 防止这种误动作2.当电力系统出现不对称运行时,也要出现零序电流,例如变压 器三相参数不同所引起的不对称运行,单相重合闸过程中的两相运行,三相重合闸和手动合闸时的三相断路器不同期,母线倒闸操作时断路器与隔离开关并联过程 或断路器正常环并运行情况下,由于隔离开关或断路器接触电阻三相不一致而出 现零序环流,以及空投变压器时产生的不平衡励磁涌流,特别是在空投变压器所在母线有中性点接地变压器在运行中的情况下,可能出现较长时间的不平衡励磁涌 流和直流分量等等,都可能使零序电流保护启动.另外，零序保护一般分为三段或四段。零序保护的 II 段是与保护安装处相邻线路零序保护的 I 段相配合整定的，它不仅能保护本线路的全长，而且可以延伸至相邻线路二、距离保护是反映 短路点至保护安装处距离长度的，动作时限是随短路点距离而变的阶段特性， 当短路电流大于精工电流时，保护范围与通过保护的电流大小无关。距离保护 测量的是阻抗值。距离保护一段不受系统运行方式变化影响。其余各段受运行 方式变化影响也较小，躲开负荷电流的能力较大，因而它对运行方式的适应能 力较强。当电流电压保护不能满足要求时，可采用距离保护，通常距离保护都 是成套使用的，其中一、二段担任主保护段，三段担任后备保护段。也有四段 式的保护或二段式的保护。其实零序保护和距离保护只能从定义上区分，零序 保护的灵敏度高一些。假如相间短路零序保护就不会动作，这时距离保护会动作，但是在三相电流不平衡时距离保护就不会动作，零序保护动作，只能说零 序保护和距离保护互相配合，使线路保护更完善。也就是说零序保护和距离保 护的动作方式不一样，零序保护动作于电流(零序方向保护、和零序功率保护需 要与零序电压相配合），距离保护动作与线路的阻抗大小，与电压和电流共同 影响阻抗的大小，也就是说电流大但是阻抗只不一定小，距离保护和安装保护 的距离有关。零序保护只反映电流的大小。三、接地距离和相间距离是距离 保护的两种分类，前者保护的是接地短路，后者保护的是相间短路。两者的区 别在于故障环的选取不同，也就是测量阻抗的计算方法（计算表达式）上不同。两者的区别主要在于采用的电气量不同，接地距离保护是利用短路电压和电流 的比值，即测量阻抗的变化来区分系统的故障与正常运行状态。而零序保护利
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
接地故障保护与漏电故障保护的区别 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
1采用零序方向保护的意义 我国电力系统中性点接地方式有3种：中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点不接地方式。110 kV及以上电网的中性点均采用第1种接线方式，在这种系统中发生单相接地故障时接地短路电流很大，故称其为大接地电流系统。在大接地电流系统中发生单相接地故障的概率很高，可占总短路故障的70%左右，因此要求其接地保护能灵敏、可靠、快速地切除接地短路故障，以免危及电气设备的安全。 大接地电流系统接地短路时，零序电流、零序电压和零序功率的分布与正序分量、负序分量的分布有明显区别： a.当系统任一点单相及两相接地短路时，网络中任何处的三倍零序电流和电压都等于该处三相电流或电压的矢量和，即： 3U0=UA+UB +UC 3I0＝IA＋I B＋IC b.系统零序电流分布只与中性点接地的多少及位置有关，图1为系统接地短路时的零序等效网络。 式中EΣ——电源的合成电动势； Z0T1、Z0T2——变压器T1、T2的零序阻抗； Z01、Z02——短路点两侧线路的零序阻抗。 当发电厂M侧的变压器中性点接地点增多时，Z0T1将减小，从而使I0和I01增大，I02减小。反之，I0和I01减小，I02增大。如果发电厂N侧的中性点不接地，则Z0T2=∞，I01也将增大且等于I0。 两相接地短路时也可得到相应的结论。 c. 故障点的零序电压最高，变压器中性点接地处电压为0，保护安装处的电压U0A=-I0Z0T1，如图2所示。
d. 零序功率S0=I0U0。由于故障点的电压U0最高，对应故障点的S0也最大。越靠近变压器中性点接地处S0越小。在故障线路上，S0是由线路流向母线。 综上所述，中性点直接接地系统发生接地短路时，将产生很大的零序电流分量，利用零序电流分量构成零序电流保护，可作为一种主要的接地短路保护。因为它不反映三相和两相短路，在正常运行和系统发生振荡时也没有零序分量产生，所以有较好的灵敏度。如线路两端的变压器中性点都接地，当线路发生接地短路时，在故障点与各变压器中性点之间都有零序电流流过。为保证各零序电流保护有选择性地动作和降低定值，必须加装方向继电器，使其动作带有方向性。 零序功率方向是零序电流保护中的关键环节。在运行实践中，因方向继电器接线错误而造成的保护误动时有发生。因此做好零序功率方向的校验和接线正确性的判定至关重要。 2 零序功率方向继电器的接线 零序功率方向继电器的正确接线，应使其动作特性为：当被保护线路或元件发生正方向接地故障时，零序电压和零序电流的相位关系应可靠进入继电器的灵敏动作区，而反方向接地故障时，继电器可靠不动作。 传统习惯规定电流正方向为母线流向线路，同时取母线电压为电压升。当发生正方向接地故障时，零序电流超前零序电压为(180°-θ)，θ为系统零序电源阻抗角。一般θ角约在85°左右，则零序电流超前零序电压约为95°。 传统的零序功率方向继电器，其动作最灵敏角有电流超前电压110°和电流滞后电压70°两种，即灵敏角为-110°和+70°，一般采用后者。对于灵敏角为-70°的继电器，由于其动作特性与故障情况相反，现场接线方式上考虑将零序电压的极性反向接入，零序电流正极性接入，这样就能够使继电器正确反应故障状态了。 对于微机零序保护装置，其零序电流电压的接入分自产和外接两种情况。微机线路保护装置的零序电压电流均为自产，三相电压电流正极性接入即可。微机变压器保护中不同厂家的产品对零序电压电流的接入有不同要求，其中需要外接零序电压的，必须是正极性接入，这是和传统继电器的区别。 3 用负荷电流及工作电压测量零序功率方向继电器 利用负荷电流及工作电压检验零序功率方向继电器接线正确性之前，必须对电压互感器开口三角引出的L、N线的极性进行核查。 在正常情况下电压互感器开口三角两端电压UNL=0，故ULS=UNS，但L、N无法用试验的方法区分，因此，利用负荷电流及及工作电压检验零序功率方向
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 a 25 . 2 l Ica
零序保护 一、选择题 2、由三只电流互感器组成的零序电流滤过器，在负荷电流对称的情况下有一组互感器二次侧断线，流过零序电流继电器的电流是（C ）倍负荷电流。 A ：3； B ：2； C ：1； D 3、在大接地电流系统中，故障电流中含有零序分量的故障类型是（C ） A ：两相短路 B ：三相短路 C ：两相接地短路 D ：与故障类型无关 4、接地故障时，零序电压与零序电压的相位关系取决于（C ） A ：故障点过渡电阻的大小 B ：系统容量的大小 C ：相关元件的零序阻抗 D ：相关元件的各序阻抗 5、在大接地电流系统中，线路发生接地故障时，保护安装处的零序电压（B ） A ：距故障点越远越高 B ：距故障点越近越高 C ：与距离无关 D ：距故障点越近越低 6、不灵敏零序I 段的主要功能是（C ） A ：在全相运行情况下作为接地短路保护； B ：作为相间短路保护； C ：在非全相运行情况下作为接地短路保护； D ：作为匝间短路保护。 7、在大接地电流系统中，线路始端发生两相金属性接地短路时，零序方向过流保护的方向元件将（B ） A ：因短路相电压为零而拒动； B ：因感受零序电压最大而灵敏动作； C ：因短路零序电压为零而拒动； D ：因感受零序电压最大而拒动。 8．在中性点非直接接地系统中，当发生B 相接地短路时，在电压互感器二次开口三角绕组两端的电压为（C ）。 A.B E B.B E C.B E 3 9.在小电流接地系统中，某处发生单相接地时，母线电压互感器开口三角形的电压为（C ）。 A.故障点距母线越近，电压越高 B.故障点距母线越近，电压越低 C.不管距离远近，基本上电压一样高 D ：不定。 11.电力系统发生A 相金属性接地短路时，故障点的零序电压(B )。 A ：与A 相电压同相位 B ：与A 相电压相位相差180°
零序方向过流保护小结 变压器高压侧IQOkV及以上）及中压侧一般为中性点直接接地系称大接地电流系统当发生接地短路时,将出现很大的零序电,流对变压器的电气性能产生极大的,危因害此必须配备接地短路保护。 变压器单相接地短路的主保护为比率制动式差动或零序差动，同时应装设后备保护，作为变压器高压绕组和相邻元件接地故障的后备。 、变压器接地后备保护概述 变压器因其绝缘水平和接地方式的不同，所配置的接地短路后备保护也不同。 对于全绝缘变压器，中性点装设接地隔离刀闸和避雷器，隔离刀闸闭合为中性点直接接地方式，隔离刀闸断器， 开为中性点不接地运行方式。中性点直接接地运行时用零序过流保护，中性点不接地运行时用零序过压保护。 对于分级绝缘变压器，若其中性点绝缘水平低，中性点必须直接接地，若其中性点绝缘水平较高，则中性点可以直接接地，也可在系统不失去接地点的情况下不接地运行，其大多装设放电间隙。在系统中的变压器，他们的中性点仅部分接地，另一部分不接地。当发生接地故障时应先跳开不接地变压器，然后跳开接地变压器。因此，这类变压器接地后备保护的配置需要考虑该变压器中性点在系统中的接地情况。对于中性点未装设放电间隙的分级绝缘变压器，若其中性点直接接地，则用零序过流保护，若其中性点不接地，则用零序联跳保护。对于中性点装设放电间隙的分级绝缘变压器，中性点直接接地运行时用零序过流保护，中性点不接地时用间隙零序保护。 综上所述，中性点直接接地变压器的接地故障后备保护无一例外地采用零序过流保护，对高中压侧 中性点均直接接地的自耦变和三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。 、零序方向过流保护逻辑 零序方向过流保护一般由“零序过流元件”和“零序方向元件”相与构成，如果带零序电压闭锁, 则由“零序过流元件“零序方向元件”和“零序电压闭锁元件”相与构成。其逻辑所示图 零序方向过流保护逻辑框图
零序电流保护的原理 零序电流保护的基本原理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，它是用零序C.T作为取样元件。在线路与电气设备正常的情况下，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。当发生接地故障时的各相电流的矢量和不为零，故障电流使零序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。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，
如图2—56而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C ,在相电压的作用下，每相都有一超前于相电压900的电容电流流入 地中，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升高1.732倍，对地电容电流也相应地增大1.732倍，向量关系加图2-57所示。在单相接地时，由于三相中的负荷电流和线电压仍然是对称的，因此．下面不予考虑。而只分析对地关系的变化。
由此可见，由故障线路流向母线的零序电流，其数值等于全系统非故障元件对地电容电流之总和(但不包括故障线路本身)，其电容性无功功率的方向为由线路流向母线，恰好与非故障线路上的相反。 根据上述分析结果，可以做出单相接地时的零序等效网络，如图2—59所示， ，而零序电流的回路是通过各个元件的对地电容构在接地点有一个零序电压U d0 成的，由于送电线路的零序阻抗远小于电容的阻抗，因此可以忽略不计，在中性点不接地电网中的零序电流，就是各元件的对地电容电流．其向量关系如图 表示线路II本身的零序电容电流)，这与直接接地电网2—59(b)所示(图中I 0II 是完全不同的。 图2—59 单相接地时的零序等效网络(对应图2—58)及向量图 （a）等效网络； (b)向量图 对中性点不接地电网中的单相接地故障，利用图25-8的分析，可以给出清晰的物理慨念，但是计算比较复杂，使用不方便，而根据该图的分析方法，得出如图2—59所示的零序等效网络以后．对计算零序电流的大小和分布则是十分方便的。总结以上分析的结果，可以得出如下结论： (1)在发生单相接地时，全系统都将出现零序电压。 (2)在非故障的元件上合零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功率的实际方向为由母线流向线路。 (3)在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和，数值一般较大，电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线。
零序方向保护原理 在系统正常运行时，只有正序分量，没有零序分量，当系统发生接地短路故障或不对称断线故障时才产生零序分量，因此零序分量是构成保护的一种很可利用的故障特征量。 要构成方向保护必须能够区分正、反方向故障。接下来我们分析一下正、反方向短路故障时零序分量的方向性。 规定正方向：电流由母线指向线路为正方向； 电压以电压升为正方向 1、正方向短路故障： 系统接线及零序序网如下图示
通常情况下零序阻抗角按约75度考虑，所以反方向短路时Uo超前Io约75度。 分析序网要切记一点，在计算某点电压时要由高电位点经过无电源端至低电位点构成回路，如果从电源端计算，则等于电源电压加（或减）两点间压降，而电源电压很可能也是一个未知数。对于零序网络来说，短路点电压最高，可以看成是零序回路的电源。 由分析可以看出：在特定的正方向下，零序分量具有明确的方向性。 根据上述推导，如果要构成一个零序方向继电器，使它在正方向短路时动作，反方向短路时不动，则该继电器的最大动作灵敏角应为Uo超前Io约-105度。据
此我们可以画出零序方向继电器的动作特性图： 由动作特性可得动作方程： 165o≤arg3UO/3IO≤－15o 当我们知道动作特性及动作方程后，就可以构成继电器。 二、负序方向保护原理 同样在系统正常运行时，也没有负序分量，当系统发生不对称短路故障或不对称断线故障时才产生负序分量，因此负序分量也是构成保护的一种很可利用的故障特征量。 接下来我们看一下系统正、反方向短路故障时负序序网图： 由图可得：正方向短路 U2=－I2×Xs2 反方向短路U2=I2×(X l2+Xr2) 通常情况下负序阻抗角按约75度考虑，所以正方向短路时U2超前I2约-105度。反方向短路时U2超前I2约75度。 由上述分析可以看出：负序分量同零序方向具有相同的动作特性，在特定的正方向下，具有明确的方向性。（其他分析同零序方向）