零序电流及方向

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。

零序电流互感器原理及接线方式在电力系统中,'零序'这个名词出现在三相交流电不对称短路分析中.如果三相交流电的ABC三相的大小相等,矢量相位差彼此差120度,方向是A到B到C到A,此为'正序',如果方向是A到C到B到A的话,称为'负序'.如果ABC大小相等,方向相同,称为零序.如果A,B,C,的矢量和为0,则称分量中不包括零序分量.在三相系统中三相线电压之和恒为0,故线电压中没有零序分量.在没有中性线的星形接线中,Ia+Ib+Ic=0,因而不存在电流的零序分量.在三角形接法中,线电流是相电流之差,相电流中的零序分量在闭合的三角形中自成环流,线电流中没有零序分量.零序电流必须以中性线(或地线)作为通路,且中性线中的零序电流为一相零序电流的3倍.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∑I=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，零序电流互感器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，零序电流互感器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。

零序电流互感器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。

当前世界上的交流电力系统一般都是ABC三相的，而电力系统的正序，负序，零序分量便是根据ABC三相的顺序来定的。

正序：A相领先B相120度，B相领先C相120度，C相领先A相120度。

负序：A相落后B相120度，B相落后C相120度，C相落后A相120度。

零序：ABC三相相位相同，哪一相也不领先，也不落后。

系统里面什么时候分别用到什么保护？三相短路故障和正常运行时，系统里面是正序。

单相接地故障时候，系统有正序负序和零序分量。

两相短路故障时候，系统有正序和负序分量。

两相短路接地故障时，系统有正序负序和零序分量。

1、零序电流:在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0 如果在三相四线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。

当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流）这样互感器二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。

这里所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。

2、零序电抗：零序参数(阻抗)与网络结构,特别是和变压器的接线方式及中性点接地方式有关。

一般情况下,零序参数(阻抗)及零序网络结构与正、负序网络不一样。

对于变压器,零序电抗则与其结构(三个单相变压器组还是三柱变压器)、绕组的连接(△或Y)和接地与否等有关。

当三相变压器的一侧接成三角形或中性点不接地的星形时,从这一侧来看,变压器的零序电抗总是无穷大的。

因为不管另一侧的接法如何,在这一侧加以零序电压时,总不能把零序电流送入变压器。

所以只有当变压器的绕组接成星形,并且中性点接地时,从这星形侧来看变压器,零序电抗才是有限的(虽然有时还是很大的)。

对于输电线路,零序电抗与平行线路的回路数,有无架空地线及地线的导电性能等因素有关。

正序负序与零序电力 三相不平衡 作图法 对称分量法1：三相不平衡的的电压（或电流），可以分解为平衡的正序、负序和零序 2：零序为3相电压向量相加，除以33：正序将BC 相旋转120度到A 相位置，这样3个向量相加会较长，3个向量相加，除以34：负序将BC 相旋转120度到A 相相反位置，这样3个向量相加会较短，3个向量相加，除以3一：理解1 相序在三相电力系统中，各相电压或电流依其先后顺序分别达到最大值（以正半波幅值为准）的次序，称为相序。

正相序：分别达到最大值的次序为A 、B 、C ； 负相序：分别达到最大值的次序为A 、C 、B 。

对于理想的电力系统，只有正序分量。

以电压为例。

对称的三相系统：三相中的电压Ua 、Ub 、Uc 对称，只有一个独立变量。

如三相相序为a 、b 、c ，由Ua 得出其余两相a c ab U U U U αα== 2式中α为复数算子 j120e =α2不对称运行状态的主要原因（1）外施电压不对称，三相电流也不对称。

（2）各相负载阻抗不对称。

当初级外施电压对称，三相电流不对称。

不对称的三相电流流经变压器，导致各相阻抗压降不相等，从而次级电压也不对称。

（3）外施电压和负载阻抗均不对称。

3对称分量法对称分量法是分析三相不对称运行的基本方法。

任意一组三相不对称的物理量（电压、电流等）均可分解成三组同频率的对称的物理量。

以电流为例，说明如下：理解为：1：一个三相，幅值各不相同,方向差也可能不互为120。

2：我们可以将其分解为3个三相，正序、负序、零序。

3：将新分解产生的每相各自相加，即可还原为源三相的各相电压。

4：正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。

二：作图出正负零序理解及记忆方法（1）零序，三个向量不动。

向量相加后/3（2）正序，将BC相指针拨到与A方向大概一致，这样3个相加会较长。

于是B逆时针拨120度，C顺时针拨120度。

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）三、工频变化量方向（突变量方向）保护原理当系统发生短路故障时，根据叠加原理，短路后状态=短路前状态+短路附加状态以两侧为无穷大系统发生金属性短路为例：则短路后状态UK=0。

零序电压,零序电流.负序电流.正序电流怎么理解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；其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。

前面好几位把两者混淆了吧！正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。

只要是三相系统，一般针对三相三线制的电机回路，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。

对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。

当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知到系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。

下面再介绍用作图法简单得出各分量幅值与相角的方法，先决条件是已知三相的电压或电流（矢量值），当然实际工程上是直接测各分量的。

由于上不了图，请大家按文字说明在纸上画图。

从已知条件画出系统三相电流（用电流为例，电压亦是一样）的向量图（为看很清楚，不要画成太极端）。

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。

零序电流在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0如果在三相四线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。

当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流）这样互感器二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。

这里所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。

产生零序电流的两个条件:1、无论是纵向故障、还是横向故障、还是正常时和异常时的不对称，只要有零序电压的产生；2、零序电流有通路。

以上两个条件缺一不可。

因为缺少第一个，就无源泉；缺少第二个，就是我们通常讨论的“有电压是否一定有电流的问题。

零序公式:3U0=UA+UB+UC,3I0=IA+IB+IC正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。

只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。

对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。

当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知到系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。

下面再介绍用作图法简单得出各分量幅值与相角的方法，先决条件是已知三相的电压或电流（矢量值），当然实际工程上是直接测各分量的。

由于上不了图，请大家按文字说明在纸上画图。

从已知条件画出系统三相电流（用电流为例，电压亦是一样）的向量图（为看很清楚，不要画成太极端）。

(1 ) 求零序分量：把三个向量相加求和。

零序电流在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0如果在三相四线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。

当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流）这样互感器二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。

这里所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。

产生零序电流的两个条件:1、无论是纵向故障、还是横向故障、还是正常时和异常时的不对称，只要有零序电压的产生；2、零序电流有通路。

以上两个条件缺一不可。

因为缺少第一个，就无源泉；缺少第二个，就是我们通常讨论的“有电压是否一定有电流的问题。

零序公式:3U0=UA+UB+UC,3I0=IA+IB+IC正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。

只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。

对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。

当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知道系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。

下面再介绍用作图法简单得出各分量幅值与相角的方法，先决条件是已知三相的电压或电流（矢量值），当然实际工程上是直接测各分量的。

由于上不了图，请大家按文字说明在纸上画图。

从已知条件画出系统三相电流（用电流为例，电压亦是一样）的向量图（为看很清楚，不要画成太极端）。

(1 ) 求零序分量：把三个向量相加求和。