【導(dǎo)讀】當(dāng)前世界上的交流電力系統(tǒng)一般都是ABC三相的，而電力系統(tǒng)的正序，負(fù)序，零序分量便是根據(jù)ABC三相的順序來(lái)定的。正序：A相領(lǐng)先B相120度，B相領(lǐng)先C相120度，C相領(lǐng)先A相120度。負(fù)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，哪一相也不領(lǐng)先，也不落后。
系統(tǒng)里面什么時(shí)候分別用到什么保護(hù)？
三相短路故障和正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)里面是正序。
單相接地故障時(shí)候，系統(tǒng)有正序負(fù)序和零序分量。
兩相短路故障時(shí)候，系統(tǒng)有正序和負(fù)序分量。
兩相短路接地故障時(shí)，系統(tǒng)有正序負(fù)序和零序分量。
1、零序電流
在三相四線電路中，三相電流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0 如果在三相四線中接入一個(gè)電流互感器，這時(shí)感應(yīng)電流為零。當(dāng)電路中發(fā)生觸電或漏電故障時(shí)，回路中有漏電電流流過(guò)，這時(shí)穿過(guò)互感器的三相電流相量和不等零，其相量和為：Ia+Ib+Ic=I(漏電電流）這樣互感器二次線圈中就有一個(gè)感應(yīng)電壓，此電壓加于檢測(cè)部分的電子放大電路，與保護(hù)區(qū)裝置預(yù)定動(dòng)作電流值相比較，如大于動(dòng)作電流，即使靈敏繼電器動(dòng)作，作用于執(zhí)行元件掉閘。這里所接的互感器稱(chēng)為零序電流互感器，三相電流的相量和不等于零，所產(chǎn)生的電流即為零序電流。
2、零序電抗
零序參數(shù)(阻抗)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),特別是和變壓器的接線方式及中性點(diǎn)接地方式有關(guān)。一般情況下，零序參數(shù)(阻抗)及零序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與正、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)不一樣。對(duì)于變壓器,零序電抗則與其結(jié)構(gòu)(三個(gè)單相變壓器組還是三柱變壓器)、繞組的連接(△或Y)和接地與否等有關(guān)。 當(dāng)三相變壓器的一側(cè)接成三角形或中性點(diǎn)不接地的星形時(shí)，從這一側(cè)來(lái)看，變壓器的零序電抗總是無(wú)窮大的。因?yàn)椴还芰硪粋?cè)的接法如何，在這一側(cè)加以零序電壓時(shí)，總不能把零序電流送入變壓器。所以只有當(dāng)變壓器的繞組接成星形，并且中性點(diǎn)接地時(shí)，從這星形側(cè)來(lái)看變壓器,零序電抗才是有限的(雖然有時(shí)還是很大的)。 對(duì)于輸電線路,零序電抗與平行線路的回路數(shù)，有無(wú)架空地線及地線的導(dǎo)電性能等因素有關(guān)。零序電流在三相線路中是同相的，互感很大，因而零序電抗要比正序電抗大，而且零序電流將通過(guò)地及架空地線返回，架空地線對(duì)三相導(dǎo)線起屏蔽作用，使零序磁鏈減少，即使零序電抗減小。平行架設(shè)的兩回三相架空輸電線路中通過(guò)方向相同的零序電流時(shí)，不僅第一回路的任意兩相對(duì)第三相的互感產(chǎn)生助磁作用，而且第二回路的所有三相對(duì)第一回路的第三相的互感也產(chǎn)生助磁作用，反過(guò)來(lái)也一樣，這就使這種線路的零序阻抗進(jìn)一步增大。
零序電流
在三相四線電路中，三相電流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0
如果在三相四線中接入一個(gè)電流互感器，這時(shí)感應(yīng)電流為零。當(dāng)電路中發(fā)生觸電或漏電故障時(shí)，回路中有漏電電流流過(guò)，這時(shí)穿過(guò)互感器的三相電流相量和不等零，其相量和為：Ia+Ib+Ic=I(漏電電流）
這樣互感器二次線圈中就有一個(gè)感應(yīng)電壓，此電壓加于檢測(cè)部分的電子放大電路，與保護(hù)區(qū)裝置預(yù)定動(dòng)作電流值相比較，如大于動(dòng)作電流，即使靈敏繼電器動(dòng)作，作用于執(zhí)行元件掉閘。這里所接的互感器稱(chēng)為零序電流互感器，三相電流的相量和不等于零，所產(chǎn)生的電流即為零序電流。
產(chǎn)生零序電流的兩個(gè)條件：
1、無(wú)論是縱向故障、還是橫向故障、還是正常時(shí)和異常時(shí)的不對(duì)稱(chēng)，只要有零序電壓的產(chǎn)生；
2、零序電流有通路。
以上兩個(gè)條件缺一不可。因?yàn)槿鄙俚谝粋€(gè)，就無(wú)源泉；缺少第二個(gè)，就是我們通常討論的“有電壓是否一定有電流的問(wèn)題。
零序公式：3U0=UA+UB+UC,3I0=IA+IB+IC
正序、負(fù)序、零序的出現(xiàn)是為了分析在系統(tǒng)電壓、電流出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象時(shí)，把三相的不對(duì)稱(chēng)分量分解成對(duì)稱(chēng)分量（正、負(fù)序）及同向的零序分量。只要是三相系統(tǒng)，就能分解出上述三個(gè)分量（有點(diǎn)象力的合成與分解，但很多情況下某個(gè)分量的數(shù)值為零）。對(duì)于理想的電力系統(tǒng)，由于三相對(duì)稱(chēng)，因此負(fù)序和零序分量的數(shù)值都為零（這就是我們常說(shuō)正常狀態(tài)下只有正序分量的原因）。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，三相變得不對(duì)稱(chēng)了，這時(shí)就能分解出有幅值的負(fù)序和零序分量度了（有時(shí)只有其中的一種），因此通過(guò)檢測(cè)這兩個(gè)不應(yīng)正常出現(xiàn)的分量，就可以知道系統(tǒng)出了毛病（特別是單相接地時(shí)的零序分量）。下面再介紹用作圖法簡(jiǎn)單得出各分量幅值與相角的方法，先決條件是已知三相的電壓或電流（矢量值），當(dāng)然實(shí)際工程上是直接測(cè)各分量的。由于上不了圖，請(qǐng)大家按文字說(shuō)明在紙上畫(huà)圖。
從已知條件畫(huà)出系統(tǒng)三相電流（用電流為例，電壓亦是一樣）的向量圖（為了看清楚，不要畫(huà)成太極端）。
(1）求零序分量：把三個(gè)向量相加求和。即A相不動(dòng)，B相的原點(diǎn)平移到A相的頂端（箭頭處），注意B相只是平移，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。同方法把C相的平移到B相的頂端。此時(shí)作A相原點(diǎn)到C相頂端的向量（些時(shí)是箭頭對(duì)箭頭），這個(gè)向量就是三相向量之和。最后取此向量幅值的三分一，這就是零序分量的幅值，方向與此向量是一樣的。
(2） 求正序分量：對(duì)原來(lái)三相向量圖先作下面的處理：A相的不動(dòng)，B相逆時(shí)針轉(zhuǎn)120度，C相順時(shí)針轉(zhuǎn)120度，因此得到新的向量圖。按上述方法把此向量圖三相相加及取三分一，這就得到正序的A相，用A相向量的幅值按相差120度的方法分別畫(huà)出B、C兩相。這就得出了正序分量。
(3） 求負(fù)序分量：注意原向量圖的處理方法與求正序時(shí)不一樣。A相的不動(dòng)，B相順時(shí)針轉(zhuǎn)120度，C相逆時(shí)針轉(zhuǎn)120度，因此得到新的向量圖。下面的方法就與正序時(shí)一樣了。
通過(guò)上述方法大家可以分析出各種系統(tǒng)故障的大概情況，如為何出現(xiàn)單相接地時(shí)零序保護(hù)會(huì)動(dòng)作，而兩相短路時(shí)基本沒(méi)有零序電流。
在這里再說(shuō)說(shuō)各分量與諧波的關(guān)系。由于諧波與基波的頻率有特殊的關(guān)系，故在與基波合成時(shí)會(huì)分別表現(xiàn)出正序、負(fù)序和零序特性。但我們不能把諧波與這些分量等同起來(lái)。由上所述，之所以要把基波分解成三個(gè)分量，是為了方便對(duì)系統(tǒng)的分析和狀態(tài)的判別，如出現(xiàn)零序很多情況就是發(fā)生單相接地，這些分析都是基于基波的，而正是諧波疊加在基波上而對(duì)測(cè)量產(chǎn)生了誤差，因此諧波是個(gè)外來(lái)的干擾量，其數(shù)值并不是我們分析時(shí)想要的，就如三次諧波對(duì)零序分量的干擾。
零序電流保護(hù)在運(yùn)行中需注意以下問(wèn)題：
(1)當(dāng)電流回路斷線時(shí)，可能造成保護(hù)誤動(dòng)作。這是一般較靈敏的保護(hù)的共同弱點(diǎn)，需要在運(yùn)行中注意防止。就斷線機(jī)率而言，它比距離保護(hù)電壓回路斷線的機(jī)率要小得多。如果確有必要，還可以利用相鄰電流互感器零序電流閉鎖的方法防止這種誤動(dòng)作。
(2)當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)個(gè)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)零序電流，例如變壓器三相參數(shù)個(gè)同所引起的不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行，單相重合閘過(guò)程中的兩相運(yùn)行，三相重合閘和手動(dòng)合閘時(shí)的三相斷路器不同期，母線倒閘操作時(shí)斷路器與隔離開(kāi)關(guān)并聯(lián)過(guò)程或斷路器正常環(huán)并運(yùn)行情況下，由于隔離開(kāi)關(guān)或斷路器接觸電阻三相不一致而出現(xiàn)零序環(huán)流，以及空投變壓器時(shí)產(chǎn)生的不平衡勵(lì)磁涌流，特別是在空投變壓器所在母線有中性點(diǎn)接地變壓器在運(yùn)行中的情況下，可能出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的不平衡勵(lì)磁涌流和直流分量等等，都可能使零序電流保護(hù)啟動(dòng)。
(3)地理位置靠近的平行線路，當(dāng)其中一條線路故障時(shí)，可能引起另一條線路出現(xiàn)感應(yīng)零序電流，造成反分向側(cè)零序方向繼電器誤動(dòng)作。如確有此可能時(shí)，可以改用負(fù)序方向繼電器，來(lái)防止上述方向繼電器誤判斷。
(4)由于零序方向繼電器交流回路平時(shí)沒(méi)有零序電流和零序電壓，回路斷線不易被發(fā)現(xiàn)；當(dāng)繼電器零序電壓取自電壓互感器開(kāi)口三角側(cè)時(shí)，也不易用較直觀的模擬方法檢查其方向的正確性，因此較容易因交流回路有問(wèn)題而使得在電網(wǎng)故障時(shí)造成保護(hù)拒絕動(dòng)作和誤動(dòng)作。
零序電流保護(hù)
中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路，將產(chǎn)生很大的零序電流，利用零序電流分量構(gòu)成保護(hù)，可以作為一種主要的接地短路保護(hù)。零序過(guò)流保護(hù)不反應(yīng)三相和兩相短路，在正常運(yùn)行和系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)也沒(méi)有零序分量產(chǎn)生，所以它有較好的靈敏度。但零序過(guò)流保護(hù)受電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變換影響較大，靈敏度因此降低，特別是短距離線路上以及復(fù)雜的環(huán)網(wǎng)中，由于速動(dòng)段的保護(hù)范圍太小，甚至沒(méi)有保護(hù)范圍，致使零序電流保護(hù)各段的性能?chē)?yán)重惡化，使保護(hù)動(dòng)作時(shí)間很長(zhǎng)，靈敏度很低。
帶方向性和不帶方向性的零序電流保護(hù)是簡(jiǎn)單而有效的接地保護(hù)方式，其優(yōu)點(diǎn)是:
1、結(jié)構(gòu)與工作原理簡(jiǎn)單,正確動(dòng)作率高于其他復(fù)雜保護(hù)。
2、整套保護(hù)中間環(huán)節(jié)少,特別是對(duì)于近處故障，可以實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)作，有利于減少發(fā)展性故障。
3、在電網(wǎng)零序網(wǎng)絡(luò)基本保持穩(wěn)定的條件下,保護(hù)范圍比較穩(wěn)定。
4、保護(hù)反應(yīng)零序電流的絕對(duì)值,受故障過(guò)渡電阻的影響較小。
5、保護(hù)定值不受負(fù)荷電流的影響,也基本不受其他中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)短路故障的影響,所以保護(hù)延時(shí)段靈敏度允許整定較高。
采用三相重合閘或綜合重合閘的線路，為防止在三相合閘過(guò)程中三相觸頭不同期或單相重合過(guò)程的非全相運(yùn)行狀態(tài)中又產(chǎn)生振蕩時(shí)零序電流保護(hù)誤動(dòng)作，常采用兩個(gè)第一段組成的四段式保護(hù)。
靈敏一段是按躲過(guò)被保護(hù)線路末端單相或兩相接地短路時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流整定的。其動(dòng)作電流小，保護(hù)范圍大，但在單相故障切除后的非全相運(yùn)行狀態(tài)下被閉鎖。這時(shí)，如其他相再發(fā)生故障，則必須等重合閘重合以后，靠重合閘后加速跳閘。使跳閘時(shí)間長(zhǎng)，可能引起系統(tǒng)相鄰線路由于保護(hù)不配而越級(jí)跳閘。故增設(shè)一套不靈敏一段保護(hù)。
不靈敏一段是按躲過(guò)非全相運(yùn)行又產(chǎn)生振蕩時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流整定的，其動(dòng)作電流大，能躲開(kāi)上述非全相情況下的零序電流，兩者都是瞬時(shí)動(dòng)作的在計(jì)算電力系統(tǒng)不平衡情況下引用了對(duì)稱(chēng)分量法，即任何三相不平衡的電流、電壓或阻抗都可以分解成為三個(gè)平衡的相量成分即正相序（UA1、UB1、UC1）、負(fù)相序（UA2、UB2、UC2）和零相序（UA0、UB0、UC0），即有：UA=UA1+UA2+UA0。
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