2.3中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护

（ 3 ）当线路采用单相自动重合闸时，还应躲过非全 相运行状态下，系统又发生振荡时所出现的最大零序 电流
按照原则（3）整定，其定值较高，正常情况下 （全相运行）发生接地短路时，零序Ⅰ段保护灵敏 性不足，通常设置两个零序Ⅰ段保护。 灵敏Ⅰ段：按照原则（1）（2）整定，针对全相运行 状态下的接地短路起保护作用，非全相运行时退出。 不灵敏Ⅰ段：按照原则（3）整定，针对非全相运行 状态下的接地短路起保护作用，全相运行也起到一定 的保护作用。
接于相间保护电流互感器的中性线上。
不平衡电流：
I I bp a I b I c ) ) )]/n [(I I I A I LA ( B I LB ( C I LC l 1 ) (I I LA LB I LC n l
A B C
3 U 0 U a U b U c
Ua Ub Uc 加法器
3U 0
TV
m n
不输出正序、负序电压，只有零序电压3U0输出。
（2） 微机保护内直接利用程序实现加法器
3 U 0 U a U b U c
2．零序电流的获取
I I I 3 I （1）零序电流过滤器 I r a b c 0
3I0

五、对零序电流保护的评价
相间电流保护三相星形接线也可保护单相接地， 但零序电流保护与之相比，有其独特优点： 1）零序过电流保护（零序Ⅲ段）整定值小，灵敏 性高，动作时限较短
相间短路过电流保护：
按躲过最大负荷电流整定，一般为5～7A；
零序过电流保护：
按躲过不平衡电流整定，一般为2～3A。
灵敏性高，动作时限短
2. 零序电流Ⅱ段保护
零序Ⅱ段首先按照与下级线路零序Ⅰ段保护相配合， 零序Ⅱ段的保护范围不超过下级线路零序Ⅰ段保护范 围的末端。 当相邻两个保护之间的变电站母线上接有中性点接 地的变压器时，需要考虑分支电路对零序电流分布的 影响。
Ⅱ K Ⅰ re l 零序Ⅱ段的动作电流： IⅡ I se . t 1 se . t 2 K 0 .b
（2）零序电流互感器（电缆线路）
I0
一次电流： 优点：无不平衡电流，接线简单
三. 三段式(四段式)零序电流保护
发生单相或两相接地短路时，可以求出零序电流 随线路长度变化的关系，与相间短路电流保护整
定计算类似，确定相应的整定计算原则。
Байду номын сангаас
1．零序电流速断保护（零序Ⅰ段）
（ 1 ）躲开下一条线路出口处单相或两相接地故 障可能出现的最大零序电流 3 I0 . m a x ；
I K 3 I set rel 0 . max
（2）躲开断路器三相触头不同期合闸时出现的最大 零序电流 3 I0. unb
I K 3 I set rel 0 . unb
零序Ⅰ段整定值 应选取以上两者中的较大值；
如果按照原则（2）确定的整定值较大，使得保护 范围缩小，灵敏度降低，此时可考虑使零序Ⅰ段带 有小的延时（0.1s），以躲开三相不同期合闸的时 间。
方向性零序电流保护
方向性零序电流保护的 动作条件必须同时满足： （1）零序电流保护的动作条件； （2）零序功率为正方向，即由线路指向母线。 零序功率方向元件（继电器）的工作原理
3U 0
70 d0
3 U U 0 r arg 110 r I 3 I r 0
第2.3节 中性点直接接地系统中 接地短路的零序电流及方向保护
路 及以下电网 －中性点不接地或非直接接地 35KV
110KV 及以上电网－中性点直接接地 线
电力系统正常运行，三相对称，没有负序和零序分 量，当发生不对称故障时，会伴随故障的发生而产生 相应的负序或零序分量（都是故障分量），构成相应 序分量的保护。
在110KV及以上高压和超高压电网中，单相接地故障 占全部故障的70％－90％，零序电流保护为绝大多 数的故障提供了保护，有显著优越性。
零序电流保护的不足：
1）对于运行方式变化很大或接地点变化很大的电网， 不能满足系统运行的要求。 2）单相重合闸过程中，系统又发生振荡，可能出现较 大零序电流的情况，影响零序电流保护的正确工作。 3）当采用自耦合变压器联系两个不同电压等级的电网, 任一侧发生接地短路都将在另一侧产生零序电流，使 得零序电流保护的整定计算复杂化。
U r arg 0 I0
若 70 ，则 110 k r 110 , 零序方向继电器的最大灵敏角。 sen
U0
Φd
.
-Id0
.
.
Id0
（1）保护安装出口处发生接地故障时，零序功率方向元 件无电压死区； （2）故障点距保护安装点较远时，零序功率方向元件可 能不动，须校验灵敏性。
零序分量总是伴随不对称接地故障的发生而产生， 利用接地短路时将出现较大的零序分量特点，构成：
零序电流保护 零序方向电流保护
零序分量正方向规定： 零序电压：线路－大地 ；零序电流：母线－线路
一. 零序序网的构成
零序分量的特点
（1 ） （ 1零序电压 ）
故障点最高，中性点最低 由故障零序附加电源Ud0 产生; 从故障点流向接地的 变压器中性点。 方向：线路－母线。
3I0

2）零序电流保护受系统运行方式变化的影响较小
线路零序阻抗比正序阻抗大，X0＝2～3.5X1，因此 线路始端与末端短路时，零序电流变化显著，曲线 变化较陡，零序Ⅰ段保护范围大且较稳定，零序Ⅱ 段的灵敏性也容易满足要求。
3）零序电流保护不受系统非正常运行状态的影响
如：系统振荡，过负荷等
4）方向性零序电流保护没有电压死区问题
3. 零序电流Ⅲ段保护（零序过电流保护）
（1） 躲开线路末端（下级线路出口处）相间短路时所出现
的最大不平衡电流
''' ''' I K I set rel unb . max
（2）逐级配合: 本保护零序Ⅲ段的保护范围，不能超出相邻
线路零序Ⅲ段的保护范围。整定计算中，当相邻两个 保护之间有分支电路时，同样要考虑分支系数。
（2）零序电流
（3）零序功率
（4）零序阻抗角 ) I 取决于ZB0 ： U A 0 ( 0Z B 1 . 0 （5）运行方式变化
线路、中性点不变，零序网不变； 正负序阻抗变化间接影响零序（Ud1、 Ud2、Ud0 ）
二. 零序电压、零序电流的获取
1. 零序电压的获取
（1） 零序电压过滤器
110
3 I0
P U I 0 r rcos r
是电压相量超前电流相量的角度 所以： P0＜0时表示零序功率为线路→ 母线
规定正方向：
电压：线路→大地 电流：母线→线路
P0＞0时表示零序功率为母线→ 线路。
零序功率方向元件接入零序电压和零序电流，反应
于零序功率方向而动作，动作方程：
0 正 向 故 障 3 U 3 I c o s ( ) 0 0 r s e n 0 反 向 故 障
动作时限（与相邻线路零序Ⅰ段配合）：0.5s 灵敏性校验：
3 Ik.0.m in K 1 .5 sen Ⅱ Iset
若灵敏系数不满足: （1）与相邻线路零序Ⅱ段配合； （2）采用两个灵敏性不同的零序Ⅱ段保护，保留原有 0.5sⅡ段，再增加一个与相邻线路零序Ⅱ段相 配合的Ⅱ段保护； （3）改用接地距离保护。
''' K ''' rel ''' Iset Iset .1 .2 K0.b
灵敏性校验：按近后备和远后备分别校验。 动作时限：为保证动作的选择性，按照阶梯型配 合的原则来确定。
四、方向性零序电流保护
在多侧电源供电系统中，若有多个变压器中性
点接地，零序电流保护有可能发生误动，需要
考虑方向性问题。