零序电流保护原理及优缺点

无言的苍白

零序电流保护，一般用来实现接地保护，在电气工程领域十分重要。

1. 零序电流保护原理—简介
利用接地时产生的零序电流使保护动作的装置，叫零序电流保护。一般在电缆线路上都采用专门的零序电流互感器来实现接地保护。

零序电流可以看成是在故障点出现一个零序电压Ud0而产生的，它必须经过变压器接地的中性点构成回路。对零序电流的方向，仍然采用母线流向故障点为正、而对零序电压的方向，是线路高于大地的电压为正。对 l10kV 以上中性点直接接地系统中的电力变压器，一般应装设零序电流(接地)保护， 作为变压器主保护的后备保护和相邻元件短路的后备保护。

2. 零序电流保护原理—工作原理
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ΣI=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。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C.T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。

3. 零序电流保护原理—优缺点
优点：

1) 零序过电流保护的灵敏度高，零序过电流保护的动作时限也较相间保护为短;

2) 零序电流保护受系统运行方式变化的影响要小得多，零序I段的保护范围较大，也较稳定，零序Ⅱ段的灵敏系数也易于满足要求;

3) 当系统中发生某些不正常运行状态时，例如系统振荡，短时过负荷等、三相是对称的，相间短路的电流保护均将受它们的影响而可能误动作，因而需要采取必要的措施予以防止，而零序保护则不受它们的影响;

4) 零序功率方向元件无死区。在中性点直接接地的电网中，由于零序电流保护简单、经济、可靠，因而获得了广泛的应用。

缺点：

1) 对于短线路或运行方式变化很大的情况，保护往往不能满足系统运行所提出的要求;

2) 随着单相重合闸的广泛应用，在重合闸动作的过程中将出现非全相运行状态、再考虑系统两侧的电机发生摇摆，则可能出现较大的零序电流，因而影响零序电流保护的正确工作，此时应从整定计算上予以考虑，或在单相重合闸动作过程中使之短时退出运行;

3) 当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的网络时(例如110kV和220kV电网)、则任一网络的接地短路都将在另一网络中产生零序电流，这将使零序保护的整定配合复杂化，并将增大第Ⅲ段保护的动作时限。