中性点不接地系统零序电流方向判定及应用
中性点不接地系统在线故障定位的零序相量法
中性点不接地系统在线故障定位的零序相量法对中性点不接地配电系统发生单相接地故障进行了分析，得出了各支路零序电流与零序电压之间的幅值相位关系，进一步提出了在线故障定位的零序相量法。
该方法采用了相合成法测量方式，借助GPS和GPRS技术来实现相位差测量，并给出了相合成法实际检测判据。
理论分析和ATP仿真表明了该方法的有效性。
标签：在线故障定位；中性点不接地系统；相位差；零序相量；相合成法0 引言随着用户对供电质量要求的不断提高，在线解决配电网故障定位问题成为供电部门的迫切需要。
然而配电网一般采用小电流接地方式，发生单相接地故障时，接地电流比较小，并且配电网线路接线复杂，分支较多，确定故障点比较困难[1-2]。
文献[3-4]提出了基于故障指示器在线故障定位的方法，该方法对中性点不接地系统短路故障有一定效果，但判别接地故障效果不理想。
文献[5-6]通过检测注入的特殊频率信号来判断故障位置，这种方法易受接地电阻和线路分布电容的影响。
为此，本文提出了中性点不接地系统在线故障定位的零序电流相量法，该方法利用故障线路上故障路径与非故障路径的零序相差及零序电流幅值的不同确定故障分支、故障路径及故障点。
采用了相合成法测量方式，借助GPS和GPRS 技术来实现相位差测量，并给出了相合成法实际检测判据。
理论分析和ATP仿真表明了该方法的有效性。
1 单相接地故障分析以图1所示系统为例，对中性点不接地系统发生单相接地故障后的零序电压和零序电流进行分析。
图1所示系统具有n条出线，出线n上A相经电阻接地，接地电阻为R，接地点将线路分为x和y2部分。
通过对中性点不接地系统单相接地故障的电路分析，得出如下结论：（1）以线路正方向为零序电流的正方向，故障路径上的零序电流相位滞后零序电压，非故障路径上的零序电流超前零序电压。
（2）从电流走向可以看出，沿着故障路径零序电流是逐渐增大的，故障点前最大；故障点后比故障点前零序电流小很多（不包含故障线路极长的情况），且沿线路方向逐渐减小。
2.3 中性点直接接地系统中的零序电流及方向保护
2.3.2零序电压、电流的获取
1、零序电压的获取 基本原理：零序电压滤过器
三个单相式电压互感器
三相五柱式电压互感器 在开口三角（没有闭合的三角
形接线）上取得零序电压
集成电路式保护和数字式保护中
发电机中性点的电压互感器
和成零序电压
2、零序电流的获取 基本原理：零序电流滤过器
三个电流互感器 先变换再求和
电缆线路采用瞬时速断）
原则1：躲开下级线路出口处单相或两相接地短路是可 能出现的最大零序电流整定。 原则2：躲开断路器三相触头不同期合闸时出现的最大 零序电流整定。 原则3：躲开非全相运行状态下发生系统振荡时，所出 现的最大零序电流整定。
灵敏I段：按原则1和2整定，取其中较大值作为整定值。 主要任务是对全相运行状态下的接地故障起保护作用。
灵敏II段：按原则3整定，用于采用单相重合闸的线路。
2.3.4零序电流II段保护（限时速断）
● 保护本线路全长，与本线路零序电流I段组合构成主 保护。 ● 与相邻线路零序电流I段相配合，确定整定值。
● 比相邻线路零序电流I段的动作时限高出一个时间阶 梯。 ● 灵敏度系数按照本线路末端接地短路时的最小零序电 流来校验，应大于等于1.5。 ● 灵敏度系数不满足要求时，考虑与下级线路的零序II 段保护配合。
（2）零序过电流保护较相间过电流保护灵敏度高
（3）零序过电流保护受系统运行方式变化和线路长短的影响小
（4）不受系统振荡、过负荷等因素（只要三相对称）的影响。 零序过电流保护只反应零序电流
（5）方向性零序保护没有电压死区。因为故障点的零序电压最 高。
缺点： （1）对运行方式变化很大或接地点变化很大的电网，往往不能 满足要求；
2.3.6方向性零序电流保护
正序、负序、零序电流的关系及相关保护
正序、负序、零序电流的关系及保护对称分量法零序、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。
中性点不接地系统电容电流
中性点不接地系统电容电流中性点不接地的运⾏⽅式，电⼒系统的中性点不与⼤地相接。
我国3～66kV系统，特别是3～10kV系统，⼀般采⽤中性点不接地的运⾏⽅式。
中性点不接地系统正常运⾏时，各相对地电压是对称的，中性点对地电压为零，电⽹中⽆零序电压。
由于任意两个导体之间隔以绝缘介质时，就形成电容，所以三相交流电⼒系统中相与相之间及相与地之间都存在着⼀定的电容。
系统正常运⾏时，三相电压UA、UB、UC是对称的,三相的对地电容电流Ico.A、Ico.B、Ico.C也是平衡的。
所以三相的电容电流相量和等于0，没有电流在地中流动。
每个相对地电压就等于相电压。
当系统出现单相接地故障时(假设C相接地)，故障电流Id（在下图中实际就是Ic）没有返回电源的通路，只能通过另外两⾮故障相（如A、B相）的对地电容返回电源。
I=U/Xc=ωCU，⽽C∝S/d，即与电容极板⾯积成正⽐、⽽与极板距离成反⽐。
所以线路对地电容，特别是架空线路对地电容很⼩，容抗很⼤，所以Id很⼩，按照规范，不得⼤于20A，同时作为此系统（如10KV 系统）负载⼯作的10KV变电所（10/0.38KV），其保护接地电阻按规范不得⼤于4Ω（交流电⽓装置的接地设计技术规范，DL/T 621），所以低压系统对地电位升⾼有限（⼀般不超80V，保护接地电阻做重复接地时不超50V）。
此时C相对地电压为0,⽽A相对地电压⽽B相相对地电压,同时U'a、U'b相差60度。
由此可见，C相接地时，不接地的A、B两相对地电压由原来的相电压升⾼到线电压（即升⾼到原来对地电压的√3 倍，即1.732倍），相位差60度。
C相接地时，系统接地电流（电容电流）IC应为A、B两相对地电容电流之和。
由于⼀般习惯将从电源到负荷⽅向取为各相电流的正⽅向，所以：。
IC＝√3 ICA⼜因Ica＝U’A／XC＝√3 UA／XC＝√3 IC0，因此IC＝√3Ica= 3IC0，即⼀相接地的电容电流为正常运⾏时每相电容电流的三倍。
零序方向电流保护
➢ 方向为从母线流向发电机
在故障线路II上
各相电流 IAII (IBI ICI IBII ICII IBG ICG )
IBII U B /( jX CII ) jU BC0II
ICII U C /( jX CII ) jU CC0II
线路始端零序电流
特点：
发生单相接地时，全系统都会出现零序电压
在非故障线路上有零序电流，其数值等于该线 路本身的电容电流，方向为从母线流向线路
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，方向从线路流向母线
5. 中性点不接地电网中单相接地的保护
（1）绝缘监视装置
绝缘监视装置是利用单相接地时出现的零序电压，带延 时动作于信号。
IB
IA
Ia Ib
IμB
IμA
Ir I0
Ic
IC
IμC
Ir
Ia
Ib
Ic
1 nTA
[( IA
IμA )
( IB
IμB )
( IC
IμC )]
1 nTA
( IμA
IμB
IμC )
Iunb
2.零序电流滤过器
ABC
电 缆 头
I0
TA0
优点： ✓ 不平衡电流小 ✓ 接线简单
电缆
三、 零序电流速断保护(I段)
*** ** *
灵敏性的校验按下式进行
延时 信号
K sen
3I0 I set
式中 3I0∑--本线路单相接地时， 非故障线路对地电容电流的总
和，应取最小值。要求Klm≥2。
5. 中性点不接地电网中单相接地的保护
（2）零序电流保护
中性点直接接地系统接地短路的零序电流及方向保护
７ ２・
科技 论坛
中性点直接接地系统接地短路的零序电流方向保护
徐 永 峰
（ 国网哈 尔滨供 电公 司 ， 黑 龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ｏ ｏ ｏ ）
摘
要： 本文对 中性 点直接接地 系统接地短路的零序 电流及方向保护进行介绍 ， 通过 分析 零序 电流速断保护 的构成 ， 可 以减 少系统
一
，
接的关系 ， 还与零序电流的分布有着较大的 关系 ， 零序电流的大小与分 求整定。按此原则
布影响着电网线路的零序阻抗 ，还影响着中性点接地变压器的零序阻 整 定 的灵 敏 Ｉ 段 不 在单相 自动重合闸时 ， 自动将灵敏 抗。下面笔者对 中Ｊ ｌ 生 点直接接地系统变压器 『 生 点的接地原则进行简 能躲过非全相振荡出现的零序电流 ， 单的分析。 Ｉ 段闭锁，需待恢复全相运行时在重新投入。通过设置两个零序电流 Ｉ １ ． １ 如果发电厂的低压侧存在 电源变压器 ， 并且电网中只有单台变 段环保 ，解决了全相与非全相运行下保护灵敏ｆ 生和选择之间产生的矛 压器运行 ， 则可以采用中Ｉ 『 生 点接地运行的方式 ， 这种运行方式可以避免 盾。零序电流保护 Ｉ 段的保护最小范围要求不小 于保护线路长度 的 不接地系统的工频出现过电压。 １ ５ ｖ ／ ￣２ ０ ％， 其整定的动作延时为 ０ 。 １ ． ２对于存在 自耦变压器 ，并且有着绝缘要求的变压器存在时， 可 ３ ． ２ 带时限零序电流速断保护。根据整定的零序 Ｉ Ｉ 段的动作电流不 能躲开非全相运行时的零序电流 ， 则装有综合 自动重合闸的线路 出现 以采用中性点接地的方式运行。 １ ． ３ 采用 Ｔ形式接人线路的变压器， 一般采用的是不接地的运行方 非全相运行时应将该保护退出工作。 或者装设两个零序 Ｉ Ｉ 段保护 ， 其中 式， 如果 Ｔ接变压器 的低压侧存在电源 ， 为了避免不接地系统出现工频 不灵敏的零序 Ｉ Ｉ 段保护按躲过非全相运行时的最大零序电流整定。当 过 电压现象 ， 应采取有效的防治措施 ， 在故 障发生时 ， 对小电源进行解 线路 在单相 自动 重 和 闸过 程 中和非 全相 运行 时不 退 出工作 ，灵 敏 的零 序Ｉ Ｉ 段保护按与相邻线路零序保护配合的条件整定 ，在线路进行单相 裂。 １ － ４ 为 了减少 操作 过 电压 的出现 ， 可 以采用 临 时变压 器 中性点 接地 重和闸过程中和非全相运行时退出工作。 ３ ． ３ 零序过 电流保护。零序过电流保护主要作为本线路零序 Ｉ 段和 的运行方式 ， 在操作完成后， 在断开变压器。 １ ． ５ 为了加强对系统的保护， 在制定保护措施时， 应从整体 出发， 对 零序 Ｉ Ｉ 段 的近后备保护和相邻线路 、 母线 、 变压器节点短路的远后备保 在中陛点直接接地电网中的终端线路上 ， 也可以作为接地短路的主 变压器 中． 陛点的接地运行方式进行调整 ，设计人员应采用同一发 电厂 护。 或者变电站零序阻抗不变 的原则 ， 当系统存在两台及以上变压器时 ， 可 保护。它的动作电流整定计算应当遵循以下原则。 以将其中一台变压器采用 中． ｆ 生点接地的方式运行 ，如果这一变压器停 ３ ． ３ ． １ 躲过相邻线路始端三相短路时， 流过保护的最大不平衡电流 ， 止运行， 则需要将另外 的一台变压器进行中性点直接接地运行 ， 这两台 即 叩 Ｉ ＝础 ， 变压 器不 能出现 在 同一 条母 线上 。 式 中 — — 可靠 系数 ，一般 取 １ ． ２—１ ， ３ ； ２ 零序 电流保 护 的构成 ３ ． ３ ． ２ 与相邻线路零序 Ｉ Ｉ Ｉ 段保护进行灵敏 『 生 配合， 以保证动作 的选 ２ ． １ 零序电流滤过器的不平衡 电流。 零序电流滤过器是零序电流保 Ｉ Ｉ 段的保护范 围不能超过相邻线路 Ｉ Ｉ Ｉ 段的 护的重要构成 ， 利用这一装置， 可以获得零序电流 。如果零序电流保护 择 陛，即本级线路的零序 Ｉ 零序 Ｉ Ｉ Ｉ 段的动作电流必须进行逐级配合。 出现相间短路 ， 并且短路电流含有较大的非周期分量 ， 则会对滤过器造 保护范围。为此 ， 当该保护作近后备保护时，检验 在被保护线路末端 ，灵敏 系数 成ｌ 生 能影 响， 电流互感器的铁芯会 出现饱和， 铁芯的磁化 陛能会发生变 杠 ‘ ｎ ≥Ｉ ． ３—１ ． ５ ； 当该保护作远后备保护时 ，检验｜ 在相邻线路末 化。励磁 电流存在较大的差异 ， 从而出现了不平衡电流。这种不平衡电 丘。 要 求灵敏 系数 Ｋ ≥１ ． ２ 流影响了系统的稳定运行 ， 为了减少故障的发生， 需要在系统中加入保 端 ， 结束 语 护 装置 ， 对不 平衡 电流 进行 调 整 ， 并减 少不 平衡 电流 的 出现 。设计 人员 零序电流方向保护装置可以保证 中性点直接接地系统 的稳定运 可 以选择磁化籽ｌ 生 相同的零序 电流滤过器 ， 减少二次负荷的出现 实现 行， 为了降低系统出现故障的概率 ， 设计人员应合理利用保护装置 ， 确 负荷的均衡 Ｉ 生。 定零序电流的大小。本文对 中． ｆ 生 点直接接地系统变压器中Ｊ 眭点接地原 ２ ． ２ 零序电流保护的接线 。 零序电流保护接线也是其重要的组成之 对零序电流保护的构成进行了介绍 ， 还对三段式零序电 在接地系统中， 多采用的是三段式零序电流保护， Ｉ 段是无时限电流 则进行了分析 ， 希望对相关设计人员提供一定帮助 ， 保证电 速断保护 ， Ｉ Ｉ 段是带时限零序 电流速断保护 ， Ｉ Ｉ Ｉ 段是零序过流保护。三 流 的保护方式进行了探讨 ， 力 系统 的稳定 运行 。 段式 零序 电流保 护原 理接 线图如 图 １ 所示。 参考 文献 零序电流继 电器 １ Ｋ Ａ Ｚ 、 中间继电器 Ｋ Ｍ、 信号继电器 １ Ｋ Ｓ构成零 １ 】 袁兆强， 刘辉冲 性点直接接地电网的 自适应零序 电流速 断保护【 Ｊ Ｊ ． 高 序Ｉ 段 电流保护 ； ２ Ｋ Ａ Ｚ 、 １ Ｋ Ｔ和 ２ Ｋ Ｓ构成零序 Ｉ Ｉ 段 电流保护 ； ３ Ｋ Ａ Ｚ 、 【 电压技术 ， ２ ０ ｏ ７ （ ９ ） ． ２ Ｋ Ｔ 、 ３ Ｋ Ｓ 构成零序 Ｉ Ｉ Ｉ 段电流保护。 ｆ ２ １ 赵志学． 浅谈 １ １ ０ ｋ Ｖ变压器中性点接地方式与零序保护配置叨． 科技 ３ 三段式 零序 电流保 护 ３ ． １ 无时限零序电流速断保护。在装有管型避雷器的线路上 ， 为避 致 富 向导 ， ２ ｍｏ （ ９ ） ． ３ ］ 刘永红． 电力 系统 中性点接地 方式及其零序保护【 Ｊ Ｊ ． 科技 资讯 ， ２ ０ ０ ８ 免在避雷器放电动作时引起保护误动作 ，可在无时限电流速断保护接 ［ 线中装有带小延时的中间继电器，这样可以在时间上躲过继电器三相 ｆ ３ ｏ １ ．
电力系统中性点接地方式及其零序保护
电力系统中性点接地方式及其零序保护电力系统中性点是指发电机、变压器的中性点且指变压器Y形接线，通常情况下，接地中性点管理方式主要有两种，中性点不接地和中性点接地，而中性点接地根据接地方式不同又可以分为中性点经消弧线圈接地以和中性点直接接地。
本文主要介绍了中性点三种接地方式的特点及其在单相接地故障发生时，常见零序保护方式及其特点。
标签：中性点接地方式；零序保护；电力系统0 前言电力系统中绝大多数故障都是单相接地故障。
为提高其动作灵敏性，均装设专门的接地保护装置。
该装置构成简单，易于实现。
通常反映接地故障时的零序电流和电压，称为零序保护装置。
零序保护装置的装设可以使相间短路的保护接线用电流互感器不完全星形接法来实现，简化了设备。
而中性点不接地、中性点经消弧线圈接地系统在发生单相接地故障时，由于故障电流小，线电压仍然对称，系统还可以持续运行1-2小时，故称为小电流接地系统。
除非有特殊要求，该系统的接地保护才作用于跳闸，否则接地保护只作用于信号，提醒运行人员注意。
下面就本人在工作学习过程中的知识点，做一简单介绍。
1 中性点运行方式及其特点介绍1.1 中性点不接地系统当出现故障时，造成单相接地现象，单向回路短路，造成使故障相动作电压降低为零，同时非故障相电压相对升高，成为高线电压。
而中性点电压由于发生偏移变化，等同于一相电压。
接地点电流也因此产生变化，等同于非故障相对地电容电流的和，而数值也因此成为正常运行时单相对地电容电流的3倍。
虽然出现中性点的偏移导致电相、电压以及电流的变化，但线压仍然以对称的形式存在保证对称供应，可以连续继续运行2小时以上。
此外，由于中性点发生接地现象，导致接地容性电流的产生并且较强，因此导致接地点在一定范围内产生电弧，对周边安全造成影响。
此种方法为小电流接地系统方法，通常针对与电流相对较小的电力系统，如6kV以下系统。
1.2 中性点接地系统1.2.1 中性点经消弧线圈接地系统当采用中性点经消弧线圈接地系统时，其正常运行状态下电压、电流以均衡、对称额形式存在。
简析中性点非直接接地电网中单相接地故障的零序电压、电流及方向保护
／ ＝ ￣ ／＝ ｏ ／＋
式中 为全系统的对地 电容 电流； 消弧线圈 的电流 ， ，为 设用 Ｌ 表示它的电感 ， 一 “ 则ｊ＝ 止。
由于 和 的相位 大约相 差 １０，因此 厶将 因消弧线圈 的补偿 ， ８０ 式中 ｃ 为全 系统每相对地电容的总和。 而减少。 下面分析各元件 （ 电机 出线端 ， 发 线路始端的） 电流互感器所反应 根据对电容 电流的补偿程度不同 ．消弧线圈可 以有完全补偿 ． 欠 的零序电流。 补偿及过补偿三种补偿方式 。 （ ） 故障线路 Ｉ： １非 Ａ相电流为零 ， 、 中有本身的 电容 电流 ， Ｂ Ｃ相 （） １完全补偿 ， 就是使 ， 接地点 的电流 近似 为零 ， 看来很 因此 ， 线路始端所反应 的零序 电流为 ３。 （ ） ｉ。 ｊ ： ＋ 理想 ， 但是由于 ｏ ＝ － 对 于 ５ Ｈ 交流电感 Ｌ 三相对地 电容 ３ ） — Ｌ ０ｚ 和 ｃ ｊ Ｌ０ ｌ 有效值为 ３ ＝ ｃ ３ 叭 产生 串联谐振 。 从而使电源中性点对地 电压严重升高 ， 这是不允许 即零序 电流的大小为线路本 身对地电容电流 （ 电容性无 功功率 的． 因此在实际上不能采用这种方式 。 的）方 向为 由母线流向线路。 ， （） ２ 欠补偿 ， 这是使 ，ｄ ， ， 补偿 后的接地 点电流仍 然是 电容 的。 （） ２ 故障线路 Ⅱ： Ａ相流出的电流为 Ⅱ 一 ， Ｂ相为 Ⅱ Ｃ相为ｊⅡ ， ，
Ａ相流人 为 ， 。 Ｂ相流出为（ ＋ ）Ｃ相流出为（ ＋ ）因此发 。 ，Ⅱ， Ⅱ， 电机出现端所反应 的零序 电流为
３ ＝３） Ｕ Ｉ ｊｏ Ｃ
式中 为系统的相 电压 ， 大小与电源 电势大小相等 。 在 Ａ相接地时（ 如图 ２ 所示 ）各相地的电压 为 ，
。Ｏ ＝
中性点非直接接地系统单相接地零序保护
中性点非直接接地系统单相接地零序保护在高压电力系统中，常常采用中性点非直接接地系统，以降低接地电流和提高系统可靠性。
然而，在系统中出现单相接地故障时，不及时进行保护会对设备和人员造成极大的危害。
因此，在中性点非直接接地系统中，单相接地零序保护尤为重要。
中性点非直接接地系统传统的电力系统接地方式是直接接地，即将变压器中性点直接接地。
这种方式可以很好地保护设备和人员，但接地电流较大，同时因为接地电阻的存在，也会对系统的可靠性造成影响。
为了降低接地电流和提高系统可靠性，中性点非直接接地系统被广泛应用。
中性点非直接接地系统采用了电容接地方式，即将中性点通过电容器接地。
由于电容器对于高频电流有很大的阻抗，因此可以阻挡高频电流的流动，从而降低接地电流的大小。
单相接地故障在中性点非直接接地系统中，如果系统的一相短路到地，则会形成单相接地故障。
此时，由于其它两相和中性点并没有短路，因此会形成一个电路回路，使得短路点处的电流呈现出谐波成分，谐波的频率为系统的工频2倍、3倍、4倍、5倍……单相接地故障如果不进行及时保护，会对系统造成很大的危害。
其危害主要有以下几点：•会造成设备的强迫停电；•会对设备造成损坏，如电缆断裂、电缆烧毁等；•会产生电弧，并释放大量的能量，对人员造成威胁。
因此，单相接地零序保护成为了中性点非直接接地系统中的重要保护手段。
单相接地零序保护单相接地零序保护是利用附加变压器来检测和保护单相接地故障的一种保护方式。
其基本原理是通过对电网上三相电流进行比较，产生一个零序电流信号，当零序电流超过一定的阈值时，即可判断为单相接地故障，并给出保护动作信号。
在附加变压器中，起到检测作用的是互感器，其原理图如下：| 1 4 |3 -------> | | --------> 2| 2__3__ |如图，附加变压器主要由一组1-4绕组和两组2-3绕组组成。
其中，1-4绕组主要用于检测电流，其余部分用于耦合，使得1-4绕组的信号可以被传递到2绕组上。
几种单相接地故障选线方法阐述
几种单相接地故障选线方法阐述一、小电流接地系统单相接地故障选线及特点概述当前，在我国配电网中使用最多的是中性点不接地以及经消弧线圈接地系统两种，因此，在这里重点分析这两种接地系统单相接地故障选线的特征。
（一）中性点不接地系统中性点不接地方式有着结构简单、运行方便的优点，如果发生瞬时故障，一方面，其通常可以做到自动熄弧，非故障相的电压不会发生太大的升高，系统的对称性不会因此破坏；另一方面，单相接地电流也往往较小，单相接地不形成短路回路，在系统运行的过程中仍然允许单相接地故障存在一段时间，这就为排除故障赢取了一段时间。
如果发生雷击导致绝缘闪络，绝缘通常可以自行恢复，在一定程度山提高了供电的可靠性。
中性点不接地系统最大的优势在于，如果线路不是太长其可以自动消除单相接地故障，避免了跳闸的发生。
其缺点是由于中性点是绝缘的的缘故，电网对地电容中储存的能量不能得到有效的时方。
在正常运行的情况之下，中性点不接地系统各个线路对地电容基本相同，由此中性点电压为零。
但是一旦发生单相接地故障，其对称性就会遭到破坏，中性点由此悬空，单相接地后中性点电位将发生偏移，最终影响其他两相对地龟压。
通常来说，中性点不接地系统发生单相接地故障时有以下几点：第一，在发生单相接地的时候，故障相对地电压为零，非故障相对地电压为电网的线电压，此时，全系统会出现零序电压，其大小与电网正常工作时的电压相等。
第二，在非故障线路上会存在零序电流，其数值和自身的对地电容电流相等，方向从母线流向线路。
第三，在故障线路上，零序电流等于所有非故障线路的零序电流的和，方向从线路流向母线，相位和非故障线路零序电流的相位相反。
第四，接地故障处的电流和所有线路的接地电容电流的总和相等。
（二）经消弧线圈接地系统消弧线圈消弧的原理是如下：当消弧线圈的电感电流补偿了电网的接地电容电流时，故障点的接地电流大小就会大大减小，变成残余电流。
此时，电弧就容易熄灭；在消弧线圈的作用下，恢复电压的初速度得到降低，故障相电压的恢复时间也得以延长，恢复电压的极值也在一定程度上得到限制，从而使得接地电弧不会重燃，达到彻底消弧的目的。
中性点非直接接地系统单相接地零序保护相关知识培训讲解
在小接地电流系统中发生单相接地 时，一般都允许再继续运行1～2个小时。
要求保护能选出接地线路并及时发出信号。 对人身和设备的安全有危险时，应动作于跳 闸。
主要内容
一、中性点不接地电网中单相接地故障的特点 二、中性点不接地电网中单相接地的保护方式 三、中性点经消弧线圈接地系统单相接地的特点
一、中性点不接地电网中单 相接地故障的特点
I" BII
I" I"L I"CΣ
1. 完全补偿
IL ICΣ
缺点：线路上产生很 高的谐振电压。
实际上不采用
j3L
U" 0 1
j C
U"0 E"A
jCA E"B jCB "EC jCC jCA jCB jC C
E" A E
CA E"B CB CCA CB
"C CC
C
2. 欠补偿
2. 了解电力系统中性点经消弧线圈接地 系统中，发生单相接地的特点及其保 护方式。5Βιβλιοθήκη 故障点的零序电压E·B
U·0
1 3
(U·A
U·B
U·C )
E·A
在非故障线路I上 （图）
各相电流 I·AI U·A /( jX CI ) 0 I·BI U·B /( jX CI) jU·BC 0I
I·CI U·C /( jX CI) jU·CC 0I
线路始端反映的零序电流
3I·0I
I·AI
I· BI
I· CI
j(U·
U· )C
B
C
j3U·C
0I
0
0I
有效值
3I0I 3U0C0I
在非故障线路I上 （图）
中性点非直接接地系统的零序保护
中性点非直接接地系统的零序保护（一）中性点不搪地系统的零序保护1、单相接地故障的特点中性点不接地系统，正常运行时三相对称，中性点对地电压等于零，全系统没有零序电压和零序电流。
当系统发生单相接地时，系统各处故障相的对地电压等于零。
三相对地电压不平衡，出现零序电压；系统电流分布如图3-17所示。
图示为三条线路L1、L2和L3，假设均未带负荷，在线路L3上发生A相单相接地故障，由于系统中性点不接地，发生单相接地短路时，系统没有其他的直接接地点，短路电流只能通过单相接地故障点和各条线路非故障相对地分布电容构成通路，根据图示电流分布，中性点不接地系统发生单相接地故障时有如下特点：1)故障相对地电压等于零，系统出现零序电压；2)所有线路出现接地电流(零序电流)，接地电流为容性电流；故障点接地电流等于所有线路的对地电容电流之和；3)故障线路的零序电流等于所有非故障线路的电容电流之和，方向由线路流向母线；4)非故障线路的零序电流等于本身线路非故障相的对地电容电流，方向由母线流向线路。
可见，中性点不接地系统发生单相接地故障时的零序电流数值不大，三相电压之间的线电压仍然对称，能够对负荷供电，因此不必立即跳闸，可以连续运行l～2h。
为了防止故障发展扩大，要求此时继电保护动作发出信号。
2．单相接地保护目前，对于中性点不接地系统，通常采用绝缘监视和接地选线的方式实现单相接地保护。
(1)绝缘监视装置。
绝缘监视装置反应中性点不接地系统发生单相接地故障时，系统出现零序电压而动作发出信号，也称为零序电压保护，原理接线图如图3-18所示。
电压互感器二次有两组绕组，其中一组接成星形，接三个电压表，用于测量各相对地电压；另一组接成开口三角形，用于测量零序电压，用过电压继电器KV反应零序电压。
系统正常运行时，三相对称，无零序电压，过电压继电器KV不动作，三个电压表指示相同，为相电压；发生单相接地，系统出现零序电压，过电压继电器KV动作后接通信号回路，发出接地故障信号，此时接地相电压降低，根据电压表PV的读数可判断接地相。
中性点直接接地非直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护)分析
中性点直接接地非直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护)分析一、中性点直接接地系统中的接地短路1.零序电流的产生原因当中性点直接接地的系统遭遇接地故障时，故障点会产生电流流入地下，并经过接地电阻返回中性点，形成一个环回电路。
这种环回电路可以产生零序电流。
2.转动方向保护的原理转动方向保护是对中性点直接接地系统中接地短路进行保护的一种方法。
其原理基于电流的方向差异。
当接地短路发生在导线的上游（电源侧），即电流方向从电源经过导线流向接地短路点，由于电流在导线和接地电阻中的阻抗相同，所以阻抗差异不大，无法通过阻抗差异实现保护。
当接地短路发生在导线的下游（负载侧），即电流方向从负载经过导线流向接地短路点，此时导线和接地电阻的阻抗差异很大，可以通过阻抗差异实现保护。
具体步骤如下：（1）对接地电阻进行接地电流测试，得到接地电流的大小和方向。
（2）监测导线上的电流和方向，将其与接地电流进行比较。
（3）如果电流方向一致并且电流大小大于接地电流，则表示发生了接地短路。
以上为中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护方法。
二、中性点非直接接地系统中的接地短路中性点非直接接地系统是指中性点通过绕组或设备间接接地的系统，如通过绕组接地、通过无功补偿设备接地等方式。
在这种系统中，接地短路同样可能导致零序电流的产生。
1.零序电流的产生原因中性点非直接接地系统中接地短路导致的零序电流产生原因与中性点直接接地系统类似，即故障点产生电流流入地下并返回中性点，形成环回电路，产生零序电流。
2.方向保护的原理中性点非直接接地系统中，方向保护的原理相对复杂一些，需要考虑绕组和无功补偿设备的接地情况。
具体步骤如下：（1）通过对接地设备的综合性能测试，得到绕组的阻抗值和接地电流的参考值。
（2）监测绕组的电流和方向，并将其与接地电流进行比较。
（3）如果电流方向一致并且电流大小大于接地电流参考值，则表示发生了接地短路。
需要注意的是，在中性点非直接接地系统中，由于绕组和无功补偿设备的阻抗增加了接地电流的路径，所以接地电流的大小可能会相对较小，需要设置合适的灵敏度来实现准确的接地短路保护。
中性点不接地系统零序过电流及零序无功功率方向型接地保护原理
中性点经消弧线圈接地：原理：单相接地电流主要是电容电流。
如果能够在发生单相接地时用电感电流部分或全部抵消掉电容电流，则单相接地电流将大减小。
消弧线圈：消弧线圈是一个可调电感线圈，线圈的电阻很小（消耗功率小），电抗很大（保证对地绝缘水平），电抗值改变可采用多种方法。
消弧线圈补偿原理：发生单相接地故障时，通过消弧线圈使接地处流过一个与容性接地电流相反的感性电流，从而减小、甚至抵消接地电流，消除接地电弧引发的问题，提高供电可靠性。
消弧线圈的补偿方式：固定欠补偿电感电流小于接地电容电流，单相接地时接地电流为容性。
因线路停电或系统频率降低等原因使接地电流减少，可能出现完全补偿。
故一般也不采用。
固定全补偿消弧线圈提供的电感电流等于接地电容电流，接地处电流为0。
易满足谐振条件，形成串联谐振，产生过电压。
固定过补偿电感电流大于接地电流，单相接地电流为感性。
固定过补偿方式在电网中得到广泛使用。
但过补偿程度要合适。
自动跟踪补偿时刻跟踪电网电容电流变化，调节电感量，达到预设补偿量，一般设定为跟踪全补偿方式。
自动跟踪补偿消弧线圈在目前电网中占据主要地位。
零序过电流原理原理：在中性点不接地系统中，发生单相接地故障时，故障相流过零序电流互感器的电流为非故障相电容电流之和，大于零序过电流保护整定值。
整定：整定值应按躲过本支路电容电流整定。
适用范围：适用于中性点不接地系统优点：保护原理简单，通过零序电流互感器检测出该零序电流的大小，在超过整定值时使继电器动作，切断故障线路电源缺点：三相出线电容电流要均匀。
零序无功功率方向原理原理：利用故障线路零序电流（线路流向母线）滞后零序电压90 、非故障线路零序电流（母线流向线路）超前零序电压90 的特点来实现。
适用范围：适用于中性点不接地系统。
优点：这一原理对零序电流的大小要求降低，使之在实际电网中得到广泛应用。
缺点：对零序电流互感器的角特性要求较高。
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中性点 的 电压 为 零 。导 线 全长 都 分 布 了电容 ， 假 定 各相 导线 对地 的电 容是 相 等 的 ， 故 各 相所 流过 的 电容 电流 也是对 称 的 。
１ ． １ 零序 电压 的变 化 当 中性 点不 接 地 系统 发 生 单 相 接地 故 障时 ，
系统基本 以中性点不 接地方式运行 ， 这些 系统大部 分 已运行 超过 ２ ０年 。由于电缆终端 头或 电缆 中间 接 头的老化 、 电机 长时间或周期性过 热致绝 缘状况 恶化 等因素 ， 上海石化 近期多次 出现 中性点 不接地 系 统在运行期 间发 生单 相 接地 故 障。发 生 的故 障 中， 由于接线错误 ， 造 成 了高 压 电动机 开关 错误 跳 闸， 或 由于在零 序 电流方 向设 置 方 面 的不完 善 ， 系 统保护启动后因发生误报、 不报等错误信息 ， 加大 了故障判断 的难度 ， 延长 了故 障处理 的时 间 ， 这 对 于系统非故 障相长 时 间处在 线 电压运 行 带来 隐 患 （ 如极 易扩 大 事 故 范 围等 ） ， 或 因绝 缘 长 时承 压 对 系统 １ ３ 后 的运行 埋下隐患 。 中性点 不接 地 系统 发 生 单 相 接地 时 ， 故 障 电 流 只是 各元 件对 地 电容所 流过 的 电流 ， 数值 较小 ， 采用零序电流互感器 （ Ｔ Ａ ） 并使用符合灵敏度要 求 的接地故障检测元件 ， 依据电流 、 电压量输入 ， 这样的灵敏接地故障保护可以实现零序电流和零 序 电压接地 故 障检测 、 接地 选相 、 接地 方 向判定 等 功能 。本文 着重 对零 序 电流方 向保护 原理进 行 分 析， 并 举例 介绍 中性 点 不 接 地 系 统 单相 接 地 的 继
后， 如果 忽 略了负 荷 电 流 和 电容 电流在 线 路 阻抗
上 的压 降 ， 则全 系统 Ｃ相对地 电压 均为零 ， 从而 Ｃ 相对 地 的电容 电流亦 为零 。
（ １ ） 非 故 障线路 由图 ３可见 ： 在非 故 障线 路 Ｉ 上， Ｃ相 电流 为
零， Ａ相和 Ｂ相中流过其 自身的电容电流为 ， 和
零 序 电压将 发生 明显 变化 ， 具 体 见图 １ ， ２ 。
， ｃ Ａ 、 ， ｃ Ｂ— Ａ相 、 Ｂ相 电 源 对 地 电 容 电流 ； ， ｃ 一接 地 点 Ｋ流 过
的 Ａ相 、 Ｂ相电容 电流之和 ； Ｖ ｏ一中性点对地 电压
图１ 中性点不接地系统单相接地接线情况
收 稿 日期 ： ２ ０ ｔ ３— ０ ９—２ ９ 。
（ 上 海炼安 工业设备 安装 有 限公 司 ， ２ ０ １ ５ １ ２ ）
摘 要： 中性点不接地系统发生单相接地故 障时 ， 故 障电流只是 各元件对 地电容所 流过的 电流。通 过分析
电容 电流的分布情况及其系统电压 的变化 ， 对 取得 的零序 电流和零 序电压 的幅值及方 向进行判定 ， 可以确
点也非 常明显 ， 会 产 生弧光 重 燃过 电压 ， 所 以对 系
中性点 不接地 的三 相 系统 在 正 常运 行 时 ， Ａ、 Ｂ、 Ｃ三 相 电源相 电压 Ｕ Ａ 、 Ｕ 、 Ｕ ｃ是 对 称 的 ， 电 源
统绝缘水 平 的要求 较 高 。 中国石化 上 海石 油化
工股份有 限公 司（ 以下 简称 上海 石化 ） １ ０ ｋ Ｖ ／ ６ ｋ Ｖ
石 油 化 工 技 术 与 经 济
Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ＆ Ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍｉ ｃ ｓ ｉ ｎ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｓ
第３ ０ 卷
第１ 期
２ ０ １ ４ 年 ２ 月
中性 点 不 接地 系统 零 序 电流方 向判 定 及 应 用 孙 Nhomakorabea建 忠
ＵＫ ｃ＝０ ，
当电力 网 中线 路 有 多条 时 ， 上述 结 论适 用 于 每一 条非 故 障线路 。
在实 际运行 中 ， 电力 网 中有 电源及 多条线 路 ， 当发 生单 相 接地 故 障时 ， 电容 电流 的分 布 如 图 ３ 所示 。电 源 和 每 条 线 路 均 有 对 地 电 容 存 在 ， 以
Ｃ Ｃ Ｉ 、 Ｃ Ⅱ 和Ｃ Ⅲ 等集 中电容来表示。 在线 路 Ⅲ上 ｃ相 的 Ｋ点 发 生 单 相 接 地 故 障
中图分 类号： Ｔ Ｍ１ ３ ３
中性点不接 地系统发生单相 接地故 障时 ， 其优 点是不形 成短路 回路 ， 通 过接地点 的电流仅 为接地
电保护应 用及 系统 改进 。
１ 零序 电压 和零序 电流
电容电流， 系统可 以带故障运行一段时间， 以便查
找故 障线 路 ， 因而 大 大提 高 了供 电可 靠性 ； 但其 缺
Ｕ Ｋ Ａ 、 Ｕ Ｋ Ｂ— Ａ 相 、 Ｂ相 电源 对 地 电压
， Ｂ Ｉ ＇ 因此在该线路始 端所反应 的零序 电流 ， ０ Ｉ 为： ３ Ｉ ｏ Ｉ ＝Ｉ ｃ Ａ Ｉ＋ ， ｃ Ｂ Ｉ （ ３ ）
图２ 中性 点 不 接 地 系统 的 单相 接地 向 量 圈
当 Ｃ相 在 Ｋ点发生 金 属性 接 地 时 ， 三 相 电源 对 地 电压 分别 为 ：
保接地故障检测元件对方向能正确识别 。此外还介绍了继电保护在系统 中的应用 ， 并针对 系统保护存在 的
薄 弱环 节 提 出 了解 决 方 案 。
关键词 ： 中性点不接地系统
单相接地
零序
方 向判定
应用 文献标识码 ： Ａ
文章编 号： １ ６ ７ ４一ｌ Ｏ ９ ９ （ ２ ｏ １ ４ ） Ｏ ｌ一 ０ ０ ３ ６— ０ ６
作者简介 ： 孙建忠， 男， １ ９ ７ ４年 出生， １ ９ ９ ４年 毕业于上海石 油
化工学校 石油化 工电气化专业 ， 工程师 ， 现 为项 目副主 管， 从 事生产管理工作。
第 １ 期（ ２ ０ １ ４ ）
孙建忠 ．中性点不接地系统零序 电流方 向判定及应用
１ ． ２ 零序 电流 的变化