零序电流及方向

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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。

什么是正序、负序、零序电流

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。
通过上述方法大家可以分析出各种系统故障的大概情况，如为何出现单相接地时零序保护会动作，而两相短路时基本没有零序电流。
在这里再说说各分量与谐波的关系。由于谐波与基波的频率有特殊的关系，故在与基波合成时会分别表现出正序、负序和零序特性。但我们不能把谐波与这些分量等同起来。由上所述，之所以要把基波分解成三个分量，是为了方便对系统的分析和状态的判别，如出现零序很多情况就是发生单相接地，这些分析都是基于基波的，而正是谐
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。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是负序电流，什么是零序电流
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。

如何计算零序电流

.
.
ID 3U (C0 C0 C0F)
.
3U C0
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（1）非故障元件
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在非故障线路Ⅰ上,A 相电流为零,B和C相中流有本身的电容电流。因此线路始端所
反映的零序电流为 3I01IB1IC1
ID 3UC0
有效值为
3I013UC01
零序电流为线路Ⅰ本身的电容电流,电容性无功功率方向由母线流向线路。
件整定
I oIp1 K rIel 3I t
如果保护装置的动作时间大于断路器三相不同期合闸的时间, 则可以不考虑这一条件。
两相先合,相当于一相断线。一相先合,相当于两相断线。
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（3）对采用单相自动重合闸的线路，单相短路被切除后(只切除故障相)，系统处于非全相运行，如果此时
相间短路由于TA一次侧流过较大短路电流,TA传变特
202性1/5/变4 差,不平衡电流增大!
10
2. 零序电流互感器 -- 电缆引出的线路
3II00
电流互感器套接于三相电缆的外面,互感器的一次电流是ABC三相电流之和。只当一次侧有零序电流时, 互感器的二次侧才有相应的零序电流输出。
优点: 不平衡电流小,接线简单
.
...
.
.
ID(IAIBIC)IBIC
.
.
(UBDUCD )jC0
3jC0EA
.
3 jC0 U
结论:
从接地点流回的电流 ID为正常运行时,三相对地电容电流的算术和。
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2.多条线路网络
当线路II A相接地时,在此接地电流ID为
.

零序方向电流保护

➢ 零序电流为发电机本身的电容电流
➢ 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

零序电流互感器原理及接线方式

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。

浅析零序电流有功分量方向接地选线保护原理

２３首半波原理．该原理是基于接地故障发生在相电压接近最大值瞬间这一假设。它利用故障线路中故障后暂态零序电流第一个周期的首半波与Ｏ引言非故障线路相反的特点实现选择性保护。但该原理不能反映相电压小电流接地系统的优点是单相接地电流较小，单相接地时不形较低时的接地故障，且受接地过渡电阻影响较大，同时也存在工作死成短路回路，电力系统安全运行规程规定可继续运行１ｈ但是长～２，区。时间的接地运行极易形成两相接地短路，弧光接地还会引起全系统２４谐波电流方向原理由于电力电子传动装置在供电网中的．过电压。因此，接地选线保护装置近年来在现场得到了广泛应用，为推广应用，以及电源变压器铁芯非线性的影响，电网中除存在基波成保证电网的安全运行起到了积极的作用。目前，分装置在使用中的部分外，然还包含一系列谐波成分。故可利用５次或７次谐波电流必表现并不能令人满意，动、动现象时有发生，需要有新的接地误拒这的大小或方向构成选择性接地保护。对于中性点经消弧线圈接地系选线保护方法。本文在对常用的接地选线保护原理进行分析比较的统，消弧线圈的作用是对基波而言的，或７次谐波电流的分布因５次基础上，提出一种新的保护考虑方向— — 零序电流有功分量方向保规律与中性点不接地电网一样，该原理仍然可行。由于５次或７故但护，弥补现有装置的不足。次谐波含量相对基波而言要小得多，各电网的谐波含量大小不一，且１国内外研究现状故以此原理构成的保护其零序电压动作值往往很高，灵敏度较低，在国外对接地保护的处理方式各不相同。俄罗斯的小电流接地系接地点存在一定过渡电阻的情况下将出现拒动现象。统采用中性点不接地方式和经消弧线圈接地方式，主要采用零序功３零序电流有功分量方向原理率方向和首半波原理。针对上述各种理论存在的不足，采用零序电流有功分量方向原日本的小电流接地系统中高阻抗和不接地方式均有采用，但电理，弥补其不足。为说明该原理，以中性点经电阻接地的系统为可先阻接地方式居多。选线原理较为简单，其不接地系统主要采用功率方例进行说明。流过故障线路始端的零序电流可分２部分：中性点电向继电器，电阻接地系统则采用零序过电流保护瞬间切除故障线路。阻器ＲＮ产生的有功电流，相位滞后于零序电压９。流过非故障线０近年来，在如何获取零序电流信号以及接地点分区段方面作了不少路的零序电流只有由本支路对地电容产生的容性电流，相位超前零工作，已将人工神经网络应用于接地保护。并序电压９。Ｏ美国由于历史原因，电网中性点主要采用电阻接地方式，也利用由于有功电流只流过故障线路，与非故障线路无关，因此，只要零序过电流保护瞬间切除故障线路。但是，故障跳闸仅用于中性点经以零序电压作为参考矢量，此有功电流取出，可十分方便地实现将就低阻接地系统，对高阻接地系统接地时仅有报警功能。接地选线保护。这就是零序电流有功分量方向保护的基本原理。有功法国过去以低电阻接地方式居多，采用零序过电流原理实现接分量的取出，可采用软件或硬件相敏整流的方法即可方便实现。地故障保护。随着城市电缆线路的不断投入，电容电流迅速增大，故对中性点经消弧线圈接地系统，目前主要采用消弧线圈并（串）已开始采用自动调谐的消弧线圈以补偿电容电流。为解决此系统的电阻运行的派生接地方式，且消弧线圈本身的有功成分较大（实测单接地选线问题，提出了利用Ｐｏｙ方法和小波变换以提取故障暂态相接地时其有功电流达２～３。当此系统发生接地故障时，ｒｎＡ）故障线信号中的信息（如频率、幅值、相位）以区分故障与非故障线路的保路始端所反映的零序电流除增加一部分电感性电流外，其余二部分，护方案，还未应用于具体装置。但与电阻接地系统相同，此上述原理仍然可行。因挪威一公司采用测量零序电压与零序电流空间电场和磁场相位对于中性点不接地系统，当发生接地故障时，过故障和非故障流的方法，研制了一种悬挂式接地故障指示器，分段悬挂在线路和分叉线路的零序电流皆为容性，方向相反。且此时，可采用移相的方法，使点上；加拿大一公司研制的微机式接地故障继电器，也采用零序过电故障、非故障线路的零序电流分别与零序电压反相位、同相位，当相流的保护原理，其软件算法部分利用了沃尔什函数，以提高计算接地于将它们变成了有功电流。因此，于中性点不接地系统，保护原对该故障电流有效值的速度。理实质上是零序功率方向原理的延伸，但经过上述处理后，当于将相我国配电网和大型工矿企业的供电系统大多数采用中性点不接原有的零序电压、零序电流比相范围从原有的９０扩大到１０从而８地或经消弧线圈接地的运行方式，近年来，一些城市电网改用电阻接创造了更好的选线条件。地的运行方式。矿井６～１Ｖ电网过去也一直是用中性点不接地Ｏｋ可见，用此种保护原理，满足各种中性点接地方式下的接地采可方式，随着井下供电线路的加长，电容电流增大，近年来消弧线圈在选线保护问题。此原理研制成功的接地选线保护装置，以目前已在我矿井电网得到了推广应用，主要采用消弧线圈并、电阻的接地方国大部分矿井电力网得到应用，到了很好的保护效果。并串收

零序、正序、负序电流

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。

零序电压,零序电流.负序电流.正序电流怎么理解

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：A,B,C三相相位相同，哪一相也不领先，也不落后。
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，系统里有正序，负序和零序分量。
什么叫不对称运行?产生的原因及影响是什么?
任何原因引起电力系统三相对称(正常运行状况)性的破坏，均称为不对称运行。如各相阻抗对称性的破坏，负荷对称性的破坏，电压对称性的破坏等情况下的工作状态。非全相运行是不对称运行的特殊情况。不对称运行产生的负序、零序电流会带来许多不利影响。电力系统三相阻抗对称性的破坏，将导致电流和电压对称性的破坏，因而会出现负序电流，当变压器的中性点接地时，还会出现零序电流。当负序电流流过发电机时，将产生负序旋转磁场，这个磁场将对发电机产生下列影响: ⑴发电机转子发热; ⑵机组振动增大; ⑶定子绕组由于负荷不平衡出现个别相绕组过热。不对称运行时，变压器三相电流不平衡，每相绕组发热不一致，可能个别相绕组已经过热，而其它相负荷不大，因此必须按发热条件来决定变压器的可用容量。不对称运行时，将引起系统电压的不对称，使电能质量变坏，对用户产生不良影响。对于异步电动机，一般情况下虽不致于破坏其正常工作，但也会引起出力减小，寿命降低。例如负序电压达5%时，电动机出力将降低10∽15%，负序电压达7%时，则出力降低达20∽25%。当高压输电线一相断开时，较大的零序电流可能在沿输电线平行架设的通信线路中产生危险的对地电压，危及通讯设备和人员的安全，影响通信质量，当输电线与铁路平行时，也可能影响铁道自动闭锁装置的正常工作。因此，电力系统不对称运行对通信设备的电磁影响，应当进行计算，必要时应采取措施，减少干扰，或在通信设备中，采用保护装置。继电保护也必须认真考虑。在严重的情况下，如输电线非全相运行时，负序电流和零序电流可以在非全相运行的线路中流通，也可以在与之相连接的线路中流通，可能影响这些线路的继电保护的工作状态，甚至引起不正确动作。此外，在长时间非全相运行时，网络中还可能同时发生短路(包括非全相运行的区内和区外)，这时，很可能使系统的继电保护误动作。此外，电力系统在不对称和非全相运行情况下，零序电流长期通过大地，接地装置的电位升高，跨步电压与接触电压也升高，故接地装置应按不对称状态下保证对运行人员的安全来加以检验。不对称运行时，各相电流大小不等，使系统损耗增大，同时，系统潮流不能按经济分配，也将影响运行的经济性。

零序电流及方向保护

常要求：每个变电站的接地阻抗尽可能变化
小。如：一个变电站有2台变压器，那么,平常
只允许一台接地，另一台不接地。当接地的
变压器检修(退出运行)时，才将不接地的变
压器改为接地。尽量满足上述的要求。
这是继电保护对一次系统提出的要求。
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二、零序电流Ⅱ段保护
与下一级线路的零序Ⅰ段电流定值进行
配合（电流、时间两方面的配合）。保护范
M
1 2
N
0M I 0 N I 0N U
Z0 N
Z 0M
0K U
0K
U 0 N U0 N Z0 N I
0N U
0N U
N侧零序相位关系如右图
0M U
0
0 N I
0为Z 0 N 的角度
5/57
1）内部接地时
1 2
2）N侧外部接地时
1 2
0M U
0 M I
Z0 N 0 K 0 K C 0 M I I Z0M Z0 N
19/57
其中，
C0 M
Z0 N — M侧零序电流分配系数。 Z0M Z0 N
I 0.set
I
K rel I 0.max K rel C 0 M .max I 0 K .max
整定时，取： 1）Z 0 N 为最大，Z 0 M 为最小； E0 E0 2）I 0 K .max max , 2 Z1 Z 0 Z1 2 Z 0
分解出零序分量之后,零序电压的分布如下：
M
1 2
N
0 N Z0 N I 0 N U
Z0 N
Z 0M
0M I
0K U

图解正序负序零序

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。

如何计算零序电流

当线路采用单相自动重合闸时,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。
灵敏Ⅰ段: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:针对非全相运行状态下的接地短路起保护作用,对全相运行也起到一定的保护作用。
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(2)限时零序电流速断保护
限时零序电流速断保护其基本原理与相间短路保护相似。 a.与相邻线路零序电流Ⅰ段配合
IO ' PKr' el3I0.max
式中 I 0.— max单相接地短路时的零序电流和两相接地短路时的零
序电流最大值。
思考:如何计算零序电流? a.选择故障点 b.考虑故障类型 c.考虑运行方式
认真复习电力系统分析中短路计算部分。
为什么取3倍零序电流??
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2）应躲开三相断路器触头不同时合闸而出现的三倍零序电流条
加法
3U 0
器
保护装置内部合成零序电压
发生接地故障.时,从mn.端子上.得到的.零序电压为.:
U m nUAU BU C3U 0
不平衡电压: PT误差、三相不完全对称、三次谐波
20※21/5/保4 护应考虑躲开它的影响。
12
5.2 中性点直接接地系统线路接地故障保护
三段式零序电流保护
零序I段
零序Ⅱ段
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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0.5s Ⅱ段,保证在正常、最大方式下快速切除故障;
再增加一个与相邻线路零序Ⅱ段相配合的Ⅱ段保护, 保证在各种方式下切除故障。
3）改用接地距离保护。

电力系统继电保护原理第2章3节中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护

（4）采用单相自动重合闸时，还应躲过非全相运行期间系统发生振荡所出现的最大零序电流 3 I0. f q。
如果 3I0. fq Idz ，I dz是按上述2个条件整定的起动电流
则设立两个零序Ⅰ段，分别为：灵敏Ⅰ段：按（1）（3）条件整定,非全相运行时退出不灵敏Ⅰ段：按（4）整定,非全相运行时不退出
复杂化。
作业： 2-41 复习题：60（做）、65、70、75、77、89、99、104、105
2021/4/4
21
变压器中性点。
（3）零序功率
方向：线路→母线。
（4）零序阻抗角
取决于ZB0 ：
U A0 (I0 )Z B1.0
（5）运行方式变化
线路、中性点不变，零序网不变；
正2021负/4/4序阻抗变化间接影响零序（Ud1、
Ud2、Ud0
）
3
二、零序电压、零序电流的获取
1. 零序电压的获取 3U0 Ua Ub Uc
一次电流： 3I0 IA IB IC 2021/4/4优点：无不平衡电流，接线简单 5
三、中性点直接接地系统的接地保护
中性点直接接地系统发生接地故障时产生很大的零序电流，反应零序电流增大的保护成为零序保护。
零序电流保护可装设在上图中的断路器1和2处。
由于零序电流保护对单相接地故障具有较高的灵敏度。零序电流保护是高压线路保护中必配备的保护之一。
在可能误动的元件上装功率方向元件GJ0。正方向：线路－母线；反方向：母线－线路。 16
功率方向继电器GJ0 ：
输入： U J －3U0 IJ 3 I0
向量图：
正方向短路： 3U0 3I0Zd0
3U 0
110
3 I0
3 I0

零序方向保护原理

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。

中性点直接接地系统中的零序电流及方向保护

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2.3.6方向性零序电流保护
零序功率方向与正序功率方向相反故障线路的零序功率方向从线路流向母线。
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2.3.7零序电流保护的评价
优点：
（1）同一线路上，零序过电流保护较相间过电流保护有较小的动作时限。
Y，d接线变压器低压侧的任何故障都不能在高压侧引起零序电流。零序过电流保护4可以瞬时动作。反应相间短路的过电流保护4则不能。
（1）故障线路零序功率的方向从线路流向母线。（2）故障线路零序功率的方向与正序功率的方向相反。
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•
•'
UA0 (I0)ZT1.0 A母线上的零序电压
ZT1.0 ：变压器T1的零序阻抗
零序电压和零序电流之间的相位差，主要取决于零序电流流过的零序阻抗。
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2.3.2零序电压、电流的获取
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（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 中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护 2.3.1接地短路时零序电压、电流和功率的分布
中性点直接接地系统（又称大接地系统）中发生短路时，将出现很大的零序电流和电压。规定：零序电流的正方向为由母线流向线路；
零序电压的正方向为线路高于大地为正。
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（1）零序网络组成：由线路的零序阻抗和中性点直接接地变压器的零序阻抗。
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正序、负序、零序判别

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。

零序电流的讲解

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。

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）。

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、正序、负序电流解释

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。

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。

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。

零序电流及方向保护

，采用零序电流及方向保护可以有效提高系统的稳定性和可靠性，保障建筑物的正常供电和设备安全。同时，对于一些重要设备如电梯、消防设备等，采用零序电流及方向保护可以进一步提高其供电的可靠性和安全性。
06
零序电流及方向保护的发展趋势
数字化技术的应用
数字化技术提高了零序电流及方向保护的准确性和可靠性，通过高速数据采集和传输，实现对电网故障的快速响应和处理。
零序方向保护的分类
根据零序电流的获取方式，零序方向保护可以分为自产零序电流型和互感器取流型两类。
自产零序电流型保护利用变压器的三相电流合成零序电流，具有不受变压器接线方式影响的优点，但受变压器容量和系统运行方式影响较大。
互感器取流型保护通过互感器从系统中获取零序电流，受变压器容量和系统运行方式影响较小，但受互感器安装位置和接线方式影响较大。
确定保护装置的整定值
确定零序电流速断保护的整定值
根据系统运行方式和设备特性，计算零序电流速断保护的整定值，以确保在发生故障时保护装置能够快速切除故障。
确定零序过流保护的整定值
根据系统运行方式和设备特性，计算零序过流保护的整定值，以确保在发生故障时保护装置能够正确切除故障并避免误动。
04
零序方向保护
集成化保护装置的发展
集成化保护装置是未来发展的趋势，将零序电流及方向保护与其他保护功能集成在一起，实现多功能的综合保护。
集成化保护装置可以简化电网结构和降低设备成本，提高电网运行的稳定性和可靠性。
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灵敏度校验是指检验保护装置在最小运行方式下发生单相接地故障时的灵敏度是否满足要求，一般要求灵敏系
数大于等于1.5。

零序电流及方向保护.pptx

对零序电流保护的评价
与相间电流保护相比，具有独特的优点 • 灵敏度高 • 受系统运行方式变化的影响要小得多 • 系统中发生某些不正常运行状态时，不受影响 • 没有电压死区
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对零序电流保护的评价
缺点 • 对于运行方式变化很大或接地点变化很大的电网，保护往往不能满足系统运行所提出的要求。 • 单相重合闸过程中的非全相运行状态，可能出现较大的零序电流，影响零序电流保护的正确动作 • 采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电网，任一电网中的接地短路都将在另一网络中产生零序电流，

3I0.unb
，引
• 当线路上采用单相自动重合闸时，按能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。
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零序电流II段保护
II
K II
rel I
I I set.2
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K0.b
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零序电流II段保护
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零序电流III段保护
零序过电流保护的整定原则：
– 躲开在下级线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电
流
Iunb.max ，引入可靠系数
K III re l
，即
III
K III
rel
I I set.2
unb. m a x
K0b
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零序电流III段保护
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方向性零序电流保护
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方向性零序电流保护
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零序电流速断保护的整定原则：
• 躲开下级线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电
流 3I0.max ，引入可靠系数K rIel