零序电流保护
零序方向电流保护
05 零序方向电流保护的优缺 点及改进方法
零序方向电流保护的优点
选择性
零序方向电流保护能够根据故障 电流的方向判断故障线路，从而 有选择性地断开故障线路，避免
误操作。
灵敏性
对于接地故障，零序方向电流保护 的灵敏度较高，能够快速检测到故 障并采取保护措施。
可靠性
零序方向电流保护的原理简单，结 构清晰，运行可靠，能够确保电力 系统的稳定运行。
零序电流速断保护
根据系统运行方式和设备参数， 计算出保护装置能够快速切断故 障电流的整定值。
零序过流保护
根据设备正常运行时的负荷电流 和保护装置的可靠系数，计算出 能够保护设备免受过电流损害的 整定值。
零序方向电流保护的时限整定
瞬时速断时限
为了快速切除故障，零序方向电流保护的瞬时速断时限应与线路的短路电流和 继电器动作时间相配合。
在变压器保护中的应用
变压器是电力系统中的重要设备，其 安全运行对于电力系统的稳定至关重 要。
当变压器发生接地故障时，零序方向 电流保护能够快速切断故障绕组，以 减小对变压器的损坏和避免事故扩大。
变压器零序方向电流保护主要用于防 止变压器绕组间的接地故障，通过检 测零序电流的相位和幅值来实现。
在母线保护中的应用
04 零序方向电流保护的应用
在输电线路中的应用
输电线路零序方向电流保护主要用于防止由线 路两侧零序电流相位差引起的接地故障。
当输电线路发生接地故障时，零序方向电流保 护能够快速准确地检测到故障，并切断故障线 路，以减小对整个电力系统的冲击。
零序方向电流保护的配置需要考虑输电线路的 长度、负荷特性以及系统运行方式等因素，以 确保保护的可靠性和选择性。
零序方向电流保护的缺点
变压器保护整定中的零序电流保护配置要点
变压器保护整定中的零序电流保护配置要点在变压器保护整定中，零序电流保护是一项关键的配置要点。
零序电流是指正、负序电流和零序电流的矢量和。
它的存在可能意味着线路中存在故障或其他问题，因此保护系统需要能够准确地检测和识别零序电流，并采取适当的措施来解决问题。
本文将介绍一些重要的变压器保护整定中的零序电流保护配置要点。
1. 零序电流保护原理变压器保护系统中的零序电流保护是通过使用差动保护装置来实现的。
差动保护装置监测变压器两侧电流的差异，当存在零序电流时，差异将超过设定的阈值，触发保护系统采取相应的动作。
因此，正确配置差动保护装置是实现零序电流保护的关键。
2. 零序电流保护配置要点在变压器保护整定中，配置零序电流保护时需要考虑以下要点：a. 阈值的选择零序电流保护的阈值应根据变压器的额定容量和特性进行选择。
通常情况下，阈值设置在变压器额定容量的1-2%之间。
但在实际应用中，也需要根据具体情况进行调整。
b. 动作延时设置为了避免误动作和滤除瞬态零序电流，保护系统应该设置适当的动作延时。
动作延时的设置应该根据变压器的特性和负载情况进行调整，以确保保护系统的准确性和可靠性。
c. 灵敏度设置正确设置零序电流保护的灵敏度对于及时检测故障和准确识别零序电流至关重要。
灵敏度设置应根据变压器的特性和所需保护水平进行调整，以确保保护系统的可靠性和灵活性。
3. 零序电流保护的其他考虑因素除了以上的配置要点外，还有一些其他考虑因素应该被纳入变压器保护整定中的零序电流保护：a. 双重地锁定零序电流保护应采用双重地锁定，以确保保护系统在地故障发生时能够正确地动作。
b. 高阻抗接地系统的特殊配置在一些特殊情况下，变压器的中性点可能采用高阻抗接地系统。
此时，对零序电流保护的配置要求更为复杂，需要根据实际情况进行详细分析和设计。
4. 零序电流保护的实施与测试零序电流保护的实施和测试是保证其有效性和可靠性的重要环节。
在实施过程中，应确保电流传感器的正确安装和连接，保护装置的正确配置和设定。
零序过电流保护线路的范围
零序过电流保护线路的范围一、什么是零序过电流保护零序过电流保护是电气保护中一种常见且非常重要的保护方式。
它可以保证电气设备在故障时及时地断开电路，避免事故的发生。
二、什么是零序电流零序电流指的是三相电路中三相电流的矢量和，它反映的是电气系统中的不对称性和不平衡性。
三、什么情况下需要用到零序过电流保护1. 系统中存在大量的无功负载或不平衡负载时，容易导致电气系统中出现不平衡电流。
2. 电气系统接地形式为中性点接地，需要保护中性点。
3. 电气系统中存在低电阻的故障，例如单相接地故障、双相接地故障等。
4. 针对一些对电气系统中断电时间要求比较高的设备，例如医疗设备、计算机等，需要额外的过电流保护。
四、零序过电流保护的范围零序过电流保护的保护范围通常应该覆盖整个电气系统中的所有中性点，并且需要包括所有的电容和电感元件。
此外，在保护范围内还需要对所有的高影响电力设备（例如变压器、发电机等）进行保护。
五、零序过电流保护的选用标准1. 零序过电流保护应该与同一台变压器的差动保护进行配合，保护范围应该一致。
2. 零序过电流保护应该具有良好的选择性和可靠性，保护范围应该经过仔细的计算和测试，以确保保护动作准确。
3. 零序过电流保护应该具备良好的抗干扰性和快速响应性，能够在最短的时间内探测到故障并及时断电。
4. 零序过电流保护应该能够进行在线监测和故障诊断，确保保护系统长期稳定可靠。
六、总结零序过电流保护是电气保护中重要的一种保护方式，应用广泛。
在选用和使用时，需要统筹考虑整个电气系统的特点和需求，确保保护效果良好、可靠稳定。
继电保护-零序电流保护
=
C0m I0M
=
1 K0b.m
I0M
39/58
三、零序电流Ⅲ段保护
躲过下一级线路出口相间短路所产生的最大不
平衡电流。
I III set
>
Iunb
=1 nTA
IµA + IµB + IµC
=
(0.1/
2)⋅
I (3) K .max
nTA
(三相互感器为同型号 时，下图说明)
目前的工程中，通常取一次的零序电流为300～
IA
Ia'
( ) = 1
nTA
IA − IµA
三相二次、一次I关系：
误 不IZ差 平µ1 A， 衡称 电ZµZ为 流2 ：IunZb L
3I0 = Ia + Ib + Ic
( ) ( ) = 1
nTA
IA + IB + IC
−1 nTA
IµA + IµB + IµC
15/58
TA的误差曲线：
二次侧 I2
国家标准规定，最大的过渡电阻按照下面
考虑：110kV—— 75Ω 220kV——100Ω
实质是反映：
500kV——300Ω
I K ≥ 1kA
43/58
2.3.6 方向性零序电流保护 通常为多接地点——类似于“多电源”点。
因此，需要方向元件。 回顾一下零序方向特征：
44/58
分析1上图，并归2 纳后，可以1 知道： 2 1）内部接地时 2）N侧外部接地时
Ia'
( ) = 1
nTA
IA − IµA
三相二次、一次I关系：
Z1
IµA
什么是零序电流、什么是剩余电流、零序电流保护与剩余电流保护的异同
什么是零序电流、什么是剩余电流、零序电流保护与剩余电流保护的异同为了防止人身间接触电以及配电线路由于各种原因而遭损坏，引起火灾等事故，保证设备和线路的热稳定性，我国现行的电气设计、施工等有关规范都提出了在低压配电线路中需设置接地故障保护。
在国家标准GB50054－95《低压配电设计规范》第4.4.10条明确指出了采用接地故障保护的两种方法，零序电流保护与剩余电流保护（亦称漏电电流保护）。
这两种电流保护的基本工作原理相同，但使用范围、安装等要求却有所不同）。
零序电流保护具体应用可在三相线路上各装一个电流互感器（C.T），或让三相导线一起穿过一零序C.T，也可在中性线N上安装一个零序C.T，利用这些C.T来检测三相的电流矢量和，即零序电流Io，IA+IB＋IC=IO，当线路上所接的三相负荷完全平衡时（无接地故障，且不考虑线路、电器设备的泄漏电流），IO=0；当线路上所接的三相负荷不平衡，则IO=IN，此时的零序电流为不平衡电流IN；当某一相发生接地故障时，必然产生一个单相接地故障电流Id，此时检测到的零序电流IO=IN+Id，是三相不平衡电流与单相接地电流的矢量和。
剩余电流保护的具体做法是在被测的三相导线路上与中性N上各装一个C.T，或让三相导线与N线一起穿过一个零序C.T，得到三相导线与中性线N的电流矢量和IA＋IB＋IC＋IN，当设有发生单相接地故障时，无论三相负荷平衡与否，则此矢量和为零（严格讲为线路与设备的正常泄漏电流）；当发生某一相接地故障时，故障电流中会通过保护线PE及与地相关连的金属构件，即IA＋IB＋IC＋IN≠0，此时数值为接地故障电流Id加正常泄漏电流。
从以上分析可看出，零序电流保护和剩余电流保护两者的基本原理都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ΣI=0，并且都用零序C.T作为取样元件。
在线路与电器设备正常情况下，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C.T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。
(试讲正式)线路零序方向电流保护原理
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。
4.大电流接地系统与小电流接地系统比较
5.零序电流方向保护的时限特性
零序反时限过电流保护特性方程为
：
TP—时间系数； IP—零序电流反时限启动定值
；
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
谢谢！
大接地电流系统线路零序 电流方向保护原理
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。
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。
3.零序电压、电流和序电压最高，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 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。
第三章-电网的零序电流保护技术
返回目录第三章电网的零序电流保护技术第一节零序电流与零序电压零序电流保护概述综合考虑供电可靠性、过电压、系统绝缘水平、继电保护要求，对弱电通信线路的干扰，以及系统的稳定要求等因素，我国采用的中性点接地方式有中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点不接地等三种方式。
在中性点直接接地的系统中，当发生一点接地故障时，即可构成单相接地短路，接地短路电流大于500 A，称之为大接地电流系统。
这个很大的故障电流，将危及电气设备的安全。
因此，要求装设灵敏度较高的保护装置，并动作于断路器跳闸。
在大接地电流系统中，当过电流保护采用三相星形接线方式时，也能保护接地短路。
但若采用零序保护会更好。
因为它只反应接地短路时，所特有的零序电压或零序电流。
由于系统正常运行和发生相间短路时，不会出现零序电流或零序电压，因此零序保护的动作电流可以整定得较小。
而当发生接地短路时，会有相当大的零序电流和零序电压，这样保护装置动作就比较灵敏。
同时按动作时间配合以获得选择性的零序保护，不必与Y，d 接线的降压变压器以后的线路保护配合，动作时间可以大大地缩短。
根据运行经验统计，在大接地电流系统中，单相接地故障占总事故的60％～70％，甚至更高，因此，接地保护在大接地电流系统中显得特别重要。
对3～6 kV 电网，采用中性点不接地或经消弧线圈接地或经高阻值接地的方式。
在这种电网中，当一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，所以，这种系统又叫小接地电流系统。
当小接地电流系统发生单相接地故障时，并不破坏系统线电压的对称性，系统还可以继续运行。
但为了防止故障扩大，当发现接地故障时，必须及时采取措施加以消除。
一般允许带着一点接地故障运行1～2 h 。
通常在小接地电流系统中，只装设一套绝缘监视装置。
只有在多出线的复杂电网才装设零序电流保护。
零序电流和零序电压的分布我们由对大接地电流系统的单相接地短路的分析可得(假如是A 相接地故障)I ·k0 1 3 I ·kA U ·k0 1 3 ( U ·kB U ·kC)式中I ·k0——故障点零序电流；I ·kA——故障相短路电流；U ·k0——故障点零序电压；U ·kB U ·kC——非故障相故障点电压。
零序电流保护的原理
零序电流保护的原理
零序电流保护是一种用于保护电力系统中绕组发生接地故障时的一种保护装置，其原理如下：
1. 检测：零序电流保护通过电流互感器或电流传感器检测电力系统中的零序电流。
零序电流是指通过电力系统中所有相和中性点(或通过接地故障而引起的中性点电压)的总和。
2. 比较：零序电流保护将检测到的零序电流与设定的保护值进行比较。
3. 判断：如果检测到的零序电流超过设定的保护值，则判断为发生接地故障。
4. 响应：一旦判断为发生接地故障，零序电流保护将发出信号，触发相应的断路器或切断电源，以切断故障电路，并防止接地故障进一步扩大。
总的来说，零序电流保护通过检测、比较、判断和响应等步骤，实现对电力系统中接地故障的快速检测和切断故障电路的功能，从而保护电力系统的正常运行和设备的安全。
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T1
A
2
I k0.AB
B1
I k0.BC
T2
3I0
Ik0.AB
Ik0.BC
I sIeI t2
kC
IsIeIt2 KrIeIlIsIet1 / K0.b t0II2 t0I 1 t
IsIet1 l
三、三段式零序电流保护
（二）零序电流II段保护 灵敏性校验：
按本线路末端发生接地故障时最小零序电流校验
Ur 3U0
五、对零序电流保护的评价
优点： 1.零序过电流保护的灵敏度高 2.受系统运行方式的影响要小 3.不受系统振荡和过负荷的影响 4.方向性零序电流保护没有电压死区 5.简单、可靠
五、对零序电流保护的评价
缺点：
1.对短线路或运行方式变化很大时，保护往往不 能满足要求
2.单相重合闸的过程中可能误动
Ksen
3I0 min
I
II set2
要求 Ksen≥1.5
若不满足要求
✓ 改与相邻线Ⅱ段配合 ✓ 用两个灵敏度不同的II段 ✓ 改用接地距离保护
三、三段式零序电流保护
（二）零序电流III段保护
躲下级线路出口三相短路时流过保护装置的最大不平衡 电流 Iunb.max
IsIeIIt KrIeIIl Iunb.max
I0
UA0
90
k0 90
I0
夹角取决于保护背后系统的零序阻抗，与被保护线路、故障位置、过渡电阻无关
一、零序分量的特点
T1
k A1
X T1.0 Uk0
A
I0 UA 0
2 B T2
B
X k0
X T2.0
4.零序电压与电流的相位关系
UA0
反方向故障： UA0 I0 ( X k 0 X T2.0 )
k0 90
I0
夹角取决于保护面对系统的零序阻抗。
二、 零序电压、电流滤过器
1.零序电压滤过器
3U0 UA UB UC
A B C
*
*
*
*
*
*
Ua
Ub
Uc
m
n
(a) 用三个单相式电压互感器
Umn Ua Ub Uc 3U0'
二、 零序电压、电流滤过器
I IL IC
由于 和IC 的相IL 位相差180°，因此 将因消I 弧线圈的补偿而 减小。根据对电容电流补偿程度的不同，可以分为完全补偿、 欠补偿和过补偿三种补偿方式。
过补偿方式没有发生过电压的危险性。因而得到广泛的应用。
中性点非直接接地系统中单相接地保护
（1）零序电压保护（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
结论：
1. 发生单相接地时，全系统都会出现零序电压； 2. 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。 3. 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，方向为从线路流向母线。
2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护
3、中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障的特点
零序阻抗满足：
我国：
X0 4 ~ 5 X1
有些国家：
X0 3 X1
中性点直接接地系统中发生接地故障几率达 80～90%，零序保护有较好效果。
一、零序分量的特点
K
T1 A 1
2 B T2
X T 10 A
X k0 I0
X k0
B X T 20
Uk 0 I0
零序网络：与线路、接地变压器的数目和位置相关， 和发电机没有关系。
电网接地故障的电流/电压保护
主要内容
• 一、零序分量的特点 • 二、零序电压、电流滤过器 • 三、多段式零序电流保护 • 四、方向性零序电流保护 • 五、对零序电流保护的评价
变压器中性点接地方式
大电流接地系统 小电流接地系统
35kV及以下电网：中性点不接地或不直接接地 小接地电流系统
110kV及以上电网：中性点直接接地 大接地电流系统
1.零序电压滤过器
***
***** abc
m
* n
(b) 用三相五柱式电压互感器
Umn Ua Ub Uc 3U0'
二、 零序电压、电流滤过器
1.零序电压滤过器
Ua Ub
加
3U0
法
**
m
Uc
器
n Umn Un' U0'
(c) 接于发电机中性点的单相电压互感器
Ir 3I0 , Ur 3U0
四、方向性零序电流保护
1. 零序功率方向继电器的接线：
3U0
** *
***
LH * * *
KW0 YH
φsen = 70°
**
** *
3I0 3U0
110
Ir 3I0
sen 70
整流型和晶体管型零序功率方向继电器
Ir 3I0 , Ur 3U0
式中
Iunb.max KnpKstKer Ik.max
➢与下级线路零序III段保护在灵敏度上配合
IsIeIIt2 KrIeIIl IsIeIIt1 / K0.bmin
三、三段式零序电流保护
（二）零序电流III段保护
灵敏性校验：
T1 A 1
3I 0 m in
B2 K
T3
C T2 K
1. 近后备:按被保护线路末端短路时，流过保护的最小三倍零序电流校验
在手动合闸以及三相自动重合闸时，使零序I段带有一 个小的延时（约0.1s），这样就无需考虑此条件。
三、三段式序电流保护
（一）零序电流I段保护
（3）当线路上采用单相自动重合闸时
按原则（1）整定，往往不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
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，保护范围缩小
t05
t3
t04
t2
t03
零序过电流保护的时限特性
t1 l
在同一线路上的零序过电流保护与相间短路的过电流保护相 比，将具有较小的时限，这是零序过电流保护的一大优点。
四、方向性零序电流保护
四、方向性零序电流保护
T2 1
k1
2
3
k2 4
T1
I0 .k1
I0.k1
k1点短路时
k2点短路时 I0 .k2
（2）躲断路器三相触头不同时合闸而出现的最大零序电流 3I0.unb
I0I set KIrel 3I0.unb
3I0.unb 的计算：
①两相先合：
3I0.unb 3
EM EN
Z1
Z2 Z0 Z2 Z0
Z2 Z2 Z0
3 EM EN Z1 2Z0
动作于信号。
+
U0
延时 信号
l n 3U0
该保护只能监测出接地故障， 但不能判别出是哪条线路的接 地。为了找出故障线路，还需 要由运行人员依次短时断开各 条线路，再以自动重合闸纠正。 当断开某条线路时，零序电压 信号消失，即说明该线路单相 接地。
中性点非直接接地系统中单相接地保护
（2）零序电流保护 零序电流保护是利用故障线路的零序电流比非故障线路
.
ICI
.
IBI
线路I
G C0I
C0G
L
.
IL
.
ICII
.
.
.
I BG I CG
I BII
Ik IL IC
线路II
C0II
2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护
3、中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障的特点
在中性点接入消弧线圈以后，单相接地时，通过接地点的总 电流为电感电流与全系统总电容电流的向量和。即
3.当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电 网时，将使保护的整定配合复杂化，且将增大 第III段保护的动作时间
2.4 中性点非直接接地系统中 的零序电流保护
2.4 中性点非直接接地系统中的零序电流保护
中性点非直接接地系统(小接地电流系统) ➢中性点不接地 ➢中性点经消弧线圈接地 ➢中性点经电阻接地
B
1
2
3I0
II 0set
I0I set KIrel 3I0.max
(KIrel 1.2 ~ 1.3)
3I 0 m a x l
3I0max 的计算：
①故障点：本线路末端
②故障类型： （假设 X1 ）X2
3I0(1)
3
E 2Z1
Z0
3I0(2,0)
3 Z1
E Z2 Z0 Z2 Z0
Z2 Z2 Z0
3 E Z1 2Z0
当
X0 X1
3I0(1) 3I0(2,0)
当
X0 X1
3I
(1) 0
3I
(2,0) 0
③运行方式
本侧与对侧的电源应是最大运行方式；背后的零序阻抗小， 对侧的零序阻抗大。
三、三段式零序电流保护
（一）零序电流I段保护
(d) 内部合成零序电压
二、 零序电压、电流滤过器
1.零序电流滤过器
I0
** ** **
IB
IA
Ia Ib
IμB
IμA
Ir I0
Ic IC
IμA
Ir
Ia
Ib
Ic
1 nTA
[( IA
IμA )
(IB
IμB)
(IC
Iμ C )]