4.1线路零序保护
【国家电网 培训课件】线路保护原理之零序电流保护
当用线路TV时，零序方向电流保护不会误动作
（2）两处断线
M
U0 2
U0 Z NK 0 2
N ZR0
ZS0
I0
U0
U0 I0 ZS0
M U0
2
Z NK 0
U0
2
N ZR0
ZS0
I0
U0
两端非全相运行时:
当用母线TV时，躲不过定值的零序方向电流保护应退出，否则会误动 作 当用线路TV时，零序方向继电器动作与系统参数有关，可能动作也可 能不动
线路保护原理之零序电流保护
零序电 流保护
零序电流 零序方向 方向保护 继电器
基本原理 阶梯形时限特性 影响因素
设置 基本原理 实现方法 性能评述
零序电流 电压获取
一、零序电流方向保护 (一) 基本原理
对保护1来说，显然短路点越近I0’越大。
(二) 时限特性
反应一端电气量的保护 由于无法区分本线路末端短路还是相邻线路始端短路， 为了相邻线路始端短路不越级跳闸，本线路末端短路 只能靠延时段切除， 故反应一端电气量的保护都要做成多段式——阶梯型 时限特性。
方向零序电流保护定值及保护范围说明
零序I段： 整定：按躲过本线路末端接地短路时流过本保护的最大零
序电流整定，不加方向的零序电流I段，还要躲过保护安装 处背后母线接地短路时流过保护的最大零序电流。 保护范围：只能保护本线路的一部分，一般只能保护本线 路全长的85%左右。
零序II段： 整定：带有短延时。 保护范围：尽可能切除本线路范围内的故障。
方向零序电流保护定值及保护范围说明
零序电流III段： 整定：在本线路末端金属性接地短路时有一定的灵敏系数。 保护范围：可靠保护本线路的全长。
零序保护在电缆线路保护中的应用
零序保护在电缆线路保护中的应用零序保护在电缆线路保护中的应用零序保护是电力系统中的一种重要保护手段，主要用于检测和保护电缆线路中的故障。
在电缆线路中，零序保护起着至关重要的作用，能够帮助及时发现和隔离故障，保障电力系统的正常运行。
下面将通过逐步思考，来详细介绍零序保护在电缆线路保护中的应用。
首先，我们需要了解电缆线路中的故障类型。
电缆线路常见的故障有短路故障和接地故障。
其中，接地故障可以分为单相接地故障和双相接地故障。
在电缆线路中，双相接地故障会导致较大的电流流过电缆，对电缆和设备造成严重损伤，因此需要及时检测和隔离。
接下来，我们将介绍零序保护的原理和工作方式。
零序保护通过检测电缆线路中的零序电流来判断是否存在接地故障。
在正常情况下，电缆线路中的零序电流应该接近于零，但当发生接地故障时，电缆线路中的零序电流会迅速上升。
零序保护通过监测电缆线路中的零序电流变化，当电流超过设定阈值时，会发出故障信号，触发保护装置进行相应的动作。
接着，我们将讨论零序保护的应用场景。
在电缆线路中，零序保护可以应用于各种类型的电缆线路，包括低压、中压和高压电缆线路。
无论是城市配电网还是工业用电系统，零序保护都扮演着重要的角色。
它能够及时检测到电缆线路中的接地故障，并迅速切断故障部分，防止故障扩大，保护电力设备和人身安全。
最后，我们需要了解零序保护的配置和调试。
在电缆线路中配置零序保护时，需要选择合适的保护装置，并根据具体的电缆线路特点进行参数设置和调试。
调试时，可以通过人工注入零序电流或使用外部测试设备来模拟故障，观察保护装置的动作情况，确保零序保护能够准确地检测和隔离故障。
综上所述，零序保护在电缆线路保护中起着重要的作用。
通过逐步思考，我们可以了解到零序保护的原理和工作方式，以及它在电缆线路中的应用场景和配置调试方法。
零序保护能够有效地检测和隔离电缆线路中的接地故障，保护电力设备和人身安全，确保电力系统的正常运行。
线路保护原理与配置
4.220kV及以上保护双重化配置原则的要 求
①每套完整、独立的保护装置应能处理可能发生的所有类型 的故障。两套保护之间不应有任何电气联系，当一套保护退出 时不影响另一套保护的运行。
②两套保护的电流回路应分别取自电流互感器互相独立的绕 组，并合理分配电流互感器二次绕组，避免可能出现的保护死 区。
③两套保护的跳闸回路应与断路器的两个跳圈分别一一对应。
110kVLFP-941线路保护装置压板
交流电压断线时发“DX”信号的同时，将距离保护退出运行，同时将 零序方向过流保护的方向元件退出，即将零序四段方向过流保护改为无方向 性跳闸方式。同时投入经延时的相电流过流保护（受投距离压板影响 ），若 将“投距离”压板解除，则此PT断线下的相电流保护不起作用。
三 、不同电压等级线路保护的配置
110kV线路保护装置
装置的正面面板布置如下：
（2）指示灯定义如下： “运行”灯为绿色，装置正常运行时点亮。 “TV断线”灯为 黄色，当发生电压回路断线时点亮。“充电”灯为黄色，当重 合闸充电完成时点亮。 “跳闸”、 “重合闸”灯为红色，当保护动作出口点亮，在 “信号复归”后熄灭。 “跳位”灯为红色，“合位”灯为绿色，指示当前开关位置。
继电保护装置基本要求
1、对继电保护性能的要求
继电保护装置应满足选择性、可靠性、灵敏性和
速动性的要求。 2、继电保护“四统一”原则：统一技术标准；统一原 理接线；统一符号；统一端子排布置。 3、继电保护“六统一”原则：统一技术标准；统一原 理接线；统一符号；统一端子排布置；统一定值单格 式；统一故障报告格式。
RCS900系列保护装置上电后，正常运行时液晶屏幕显示主 画面，格式如下：
保护动作时液晶显示说明：本装置能存储128次动作报告，24次故障录 波报告，当保护动作时，液晶屏幕自动显示最新一次保护动作报告，当一次 动作报告中有多个动作元件时，所有动作元件及测距结果将滚屏显示。
线路零序保护原理
线路零序保护原理
线路零序保护是电力系统中的一种重要保护装置，用于检测和保护线路上的零序故障。
其原理是基于零序电流的特点进行动作保护。
在电力系统中，正常情况下，三相电流应该是平衡的，即三相电流矢量合成为零。
然而，当发生线路零序故障时，会引起零序电流的产生。
线路零序保护利用了变压器原理，通过将线路电流与一个恒流变压器的次级绕组连接，将产生的零序电流变为较大的一次电流。
然后，将变换后的一次电流传送到保护设备中。
保护设备通过对一次电流进行采样、测量和分析，可以判断是否存在线路零序故障。
当检测到零序电流超过设定的阈值或持续一定的时间时，保护设备会发出信号，切断故障线路或触发相应的保护动作，以避免故障进一步发展和对系统造成更大的损害。
总之，线路零序保护利用变压器原理将零序电流转换为较大的一次电流，并通过测量和分析一次电流来判断线路是否存在零序故障，并触发相应的保护动作。
这种保护装置在电力系统中起着重要的作用，保障系统的安全运行。
零序保护
零序保护一、作图正序、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。
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。
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。
零序保护保护范围
零序保护保护范围零序保护是电力系统中的一个重要保护方法，能够有效地保护电力设备的安全运行。
在电力系统中，零序保护的保护范围非常重要，本文将从以下三个方面进行阐述。
一、保护范围的定义零序保护包括电流零序保护和电压零序保护两种，保护范围可以根据系统的需要进行不同的调整。
一般来说，电流和电压零序保护的保护范围应包括变电站的主要电气设备，如变压器、开关柜、高压电缆和母线等。
保护范围的定义需要结合实际情况，考虑到系统的复杂性和安全性等因素。
二、保护范围的影响因素保护范围的影响因素主要包括负载特性、故障类型、保护方式和传输线路的距离等。
在负载特性方面，电力系统的负载变化会对保护范围产生明显的影响，需要密切关注负载变化情况，及时调整保护范围。
在故障类型方面，电力系统中的不同故障类型，如短路和地故障等，对保护范围也会产生明显的影响。
在保护方式方面，电力系统中的保护方式不同，也会对保护范围产生影响。
传输线路的距离也会对保护范围的确定产生影响，长距离传输线路需要进行合理的保护范围设计，以确保系统的稳定运行。
三、保护范围的设计原则设计保护范围的原则主要包括可靠性、经济性和适用性等要素。
在可靠性方面，保护范围应能够可靠地保护主要电气设备免受各种因素的侵害，确保电力系统稳定运行。
在经济性方面，保护范围应该是经济可行的，不能造成不必要的投资和浪费。
在适用性方面，保护范围应能够适应各种不同的电力故障和负载条件，确保系统具有较好的可控性和可靠性。
总之，保护范围在电力系统中是非常重要的一个概念。
通过定义保护范围，理解其影响因素，并遵循相关的设计原则，能够保证电力系统的稳定运行，确保电气设备的安全，也能够保证电力系统的生产力和经济效益。
零序保护原理
选择合适的继电器
根据整定值选择合适的出口继电 器，以确保在接地故障时能够可 靠地执行保护动作。
校验保护置的灵
敏度
通过模拟接地故障的方式，校验 零序保护装置的灵敏度，确保在 接地故障时能够及时地执行保护 动作。
04
零序保护的优缺点与改进方 向
零序保护的优点
快速性
零序保护基于电流的瞬时值进行判断，动作速度 快，能够快速切除故障。
THANKS
零序保护原理的应用场景
中低压配电网
中低压配电网的接地故障发生率较高，因此零序保护原理在中低压 配电网中得到了广泛应用。
高压电网
虽然高压电网的接地故障发生率较低，但零序保护原理在高压电网 中也有一定的应用，例如在变压器、母线等设备的接地保护中。
特殊场合
在某些特殊场合，如矿井、化工企业等，由于对供电可靠性要求较高， 零序保护原理也有一定的应用。
零序保护原理的重要性
提高供电可靠性
零序保护原理能够快速检测到接地故障，并采取相应的保护措施， 减少停电时间，提高供电可靠性。
防止故障扩大
接地故障如果不及时处理，可能会引起短路、过流等严重事故。零 序保护原理能够迅速隔离故障区域，防止故障扩大。
保障人员安全
接地故障可能导致设备损坏、漏电等危险情况，零序保护原理能够 及时切断电源，保障人员安全。
零序保护原理
目录
• 零序保护原理概述 • 零序电流的产生与传输 • 零序保护装置的工作原理 • 零序保护的优缺点与改进方向 • 实际应用案例分析
01
零序保护原理概述
零序保护原理的定义
零序电流
在三相系统中，当发生接地故障时， 三相电流不平衡，产生一个大小相等 、方向相反的零序电流。
线路零序方向电流保护原理
2021/10/10
1
1.零序电流方向保护基本原理
线路正常运行时没有零序电流，只有在故障 时才会产生零序电流：
3I0=（IA+IB+IC） 同时产生零序电压：
3U0=（UA+UB+UC） 通过比较3I0、3U0的相位确定故障发生 的方向。
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2.零序电流方向保护的特点
线路零序电流保护是反应输电线路一端零序电流的保护。 线路零序电流保护一般配置四段式：I段只能保护线路全
长的一部分；II段以较短的延时切尽可能切除本线路故障 ；III段应可靠保护本线路全长；IV段起可靠的后备作用， 兼作下段线路的后备。 零序保护只能反应接地短路，不能相间短路故障。 系统振荡时，零序电流保护不会误动。 同杆并架的两条线路上，非故障线路零序保护可能误动。 零序电流的大小，不仅与零序阻抗大小有关，还与正序、 负序阻抗有关。
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3
3.零序电压、电流和功率的分布
零序电压
零序电源在故障点，故障点的零序电压最高，系统中
距离故障点越远处的零序电压越低，取决于测量点到 大地间阻抗的大小。
零序电流
零序电流的分布，主要决定于送电线路的零序阻抗和
中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位 置无关。
零序功率及电压、电流相位关系
TP—时间系数； IP—；零序电流反时限启动定值
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6.小结
零序电流方向保护基本原理 零序电流方向保护特点 零序电流、零序电压相位关系
2021/10/10对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率
方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线 的。
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(一）基本原理
零序电流方向保护
1、定义：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和相邻线路 首端的短路，为了在相邻线路只能靠其他段带延时切除故障。所以反应输 电线路一端电气量变化的保护都要做成多段式的保护。 2、构成多段式的保护的两个条件 （1）能区分正常运行和短路故障两种运行状态。 （2）能区分短路点的远近，以便在近处短路时以较短的延时切除故 障而在远处短路时以较长的延时切除故障，以满足选择性的要求。
(五）零序方向继电器在非全相运期间的动作行为
M
U 0
Z NK 0
N
M
ห้องสมุดไป่ตู้
Z R0
K
Z NK 0
N
Z R0
ZS0
ZS0
I0
U0
U0
I0
U0 I 0 Z S 0
与正方向短路故障相同
U 0 I 0 (Z MK 0 Z R 0 )
与反方向短路故障相同
当用母线TV时，本线路非全相运行时，纵联零序方向保护应退出，否则 会误动作 当用线路TV时，本线路非全相运行时，纵联零序方向保护不会误动作
(二）影响流过保护的零序电流大小的诸因素 1、零序电流大小与接地故障的类型有关 单相接地和两相接地短路时流过短路点的零序电流为
(1)
I F0
(1,1)
UF0 2 Z1 Z 0
I F0
UF0 Z1 2 Z 0
因为零序电流与故障类型有关，所以在校验零序电流保护的灵敏度时， 就要选择在零序电流比较小的一种故障类型来进行计算。
当用母线TV，本线路非全相运行时，相量分析方法
EA
U0
IA
当用母线TV，本线路非全相运行，断开相的电 压为电源电动势，零序电流为－ⅠA，与正方 向短路时，保护安装处的零序电压与零序电流 的方向一致
IC
190 arg
UA
U0
10
I0
UC
IB
UB
100
I0
80
I0
反方向短路时保护安装处的零序电压
U0
正方向短路时保护安装处的零序电压 2、零序方向继电器的实现
90
I 0 e j 80
190 arg
U0
10
I0
I0
180
270
0
90 arg
U0
I0 e
j 80
270
(四）零序方向继电器的性能评述 1、正方向和反方向短路时零序电压和零序电流的夹角截然相反，动作十 分清晰，因此性能良好，有良好的方向性。 2、继电器的动作行为与负花电流无关，与过渡电阻大小无关。 3、系统振荡时不会误动。
M
N
Z MK 0 ZS0
K
Z NK 0
I F0
Z R0
I 0 C0 I F 0
零序分支系数
I0
U K0
C0
Z MK
Z NK Z R 0 Z S 0 Z NK Z R 0
(3)零序电流保护段的划分 快速动作的零序电流I段：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，对于不加方向的零序电流第I 段还要躲过背后母线接地短路流过保护的最大零序电流整定。只能保护 线路的一部分
2、零序电流大小非但与零序阻抗有关而且与正序阻抗有关。 3、零序电流大小与保护背后系统和对端系统中性点接地的变压器多少密 切相关
ES
ZS
Z MK
ES
ZS
Z MK
系统中变压器中性点接地越多，Z0越小，零序电流越大
(三）零序方向继电器的原理、实现方法 1、零序方向元件的设置 如零序I段不加方向元件就在躲过保护背后母线发生接地短路时的最大 零序电流，如加方向元件可能降低零序电流的定值，也可以不考虑与反 方向元件配合的问题。 2、零序方向继电器的原理
M M
N
Z MK 0
K
Z NK 0
I F0
Z R0
K
Z NK 0
N
Z R0
ZS0
I0 U0
ZS0
I0 I F0
U K0
U K0
U0
正方向短路时保护安装处的零序电压
反方向短路时保护安装处的零序电压
U 0 ＝ I 0 ZS0
U 0 ＝I（ZMN0＋ZR0） 0
I0 ZS0 U 0 ＝I（ZMN0＋ZS0） 0
零序电流II段：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III段：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IV段：起可靠的后备作用。
零序反时限：根据零序电流元件计算得到的零序电流值，从IEC标准反时 限特性曲线构成的零序电流保护 I 0 计算得到的零序电流值 0.14 t (I 0 ) Tp 0.02 I P－电流基准值 (I0 I P ) 1 TP－时间常数