零序保护

电力科学词汇

零序保护是指在大短路电流接地系统中发生接地故障后，就有零序电流、零序电压和零序功率出现，利用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置统称。

原理介绍

三相电流平衡时，没有零序电流，不平衡时产生零序电流，零序保护就是用零序互感器采集零序电流，当零序电流超过一定值（综合保护中设定），综合保护接触器吸合，断开电路。

零序电流互感器内穿过三根相线矢量。正常情况下，三根线的向量和为零，零序电流互感器无零序电流。当人体触电或者其他漏电情况下：三根线的向量和不为零，零序电流互感器有零序电流，一旦达到设定值，则保护动作跳闸。

工作原理

零序一段

①躲过下一段线路出口处单相或者两相接地短路时候出现的最大零序电流。

②躲开断路器三相触头不同期合闸时候所出现的最大零序电流。

两者比较取最大。

零序二段

与下一段线路的一段配合，即是躲过下段线路的第一段保护范围末端接地短路时，通过本保护装置的最大零序电流。

零序二段的灵敏系数要大于1.5，不满足的话要与下一段线路的二段配合，时限再抬高一个等级。

零序三段

①与下一段线路的三段配合；

②躲开下一段线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流。

两者比较取最大。零序三段的灵敏系数要大于2（近后备）；灵敏系数要大于1.5（远后备）。

关系

两者区别

两者的区别主要在于采用的电气量不同，接地距离保护是利用短路电压和电流的比值，即测量阻抗的变化来区分系统的故障与正常运行状态。而零序保护利用的是接地故障时产生的零序电流分量。这是两者在原理上的最主要区别。但是，两者从保护的配合上来看，都是属于阶段式的保护，即都需要各保护区的上下级配合。再一点，从保护的性能来分析。应该说，在不发生单相接地时，零序电流分量是不会出现的，所以零序电流保护具有较低的灵敏性。但在上下级的配合时，限时零序电流速断保护（零序II段）的灵敏性可能不满足要求，这时可采用接地距离保护。这也就是说接地距离保护的灵敏性高于零序电流保护（可以看到，距离保护利用了短路时的两个电气量，自然比单一的电流保护要灵敏）。所以保护的配备上，一般距离保护作为了主保护，那么电流保护都是作为后备保护的，即在线路发生故障时，首先距离保护动作，零序保护作为后备可能动作。

两者联系

接地距离保护与零序电流保护配合才能构成完整的接地保护。接地距离保护的最大优点是瞬时段的保护范围固定，不受系统运行方式变化影响。接地距离三段保护难以反映高阻抗接地故障。零序电流保护则以保护高电阻故障为主要任务。

注意问题

(1)当电流回路断线时，可能造成保护误动作。这是一般较灵敏的保护的共同弱点，需要在运行中注意防止。就断线机率而言，它比距离保护电压回路断线的机率要小得多。如果确有必要，还可以利用相邻电流互感器零序电流闭锁的方法防止这种误动作。

(2)当电力系统出现不对称运行时，也要出现零序电流，例如变压器三相参数不同所引起的不对称运行，单相重合闸过程中的两相运行，三相重合闸和手动合闸时的三相断路器不同期，母线倒闸操作时断路器与隔离开关并联过程或断路器正常环并运行情况下，由于隔离开关或断路器接触电阻三相不一致而出现零序环流，以及空投变压器时产生的不平衡励磁涌流，特别是在空投变压器所在母线有中性点接地变压器在运行中的情况下，可能出现较长时间的不平衡励磁涌流和直流分量等等，都可能使零序电流保护启动。

(3)地理位置靠近的平行线路，当其中一条线路故障时，可能引起另一条线路出现感应零序电流，造成反方向侧零序方向继电器误动作。如确有此可能时，可以改用负序方向继电器，来防止上述方向继电器误判断。

(4)由于零序方向继电器交流回路平时没有零序电流和零序电压，回路断线不易被发现;当继电器零序电压取自电压互感器开口三角侧时，也不易用较直观的模拟方法检查其方向的正确性，因此较容易因交流回路有问题而使得在电网故障时造成保护拒绝动作和误动作。

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