零序保护定义及大电流接地系统中为什么要单独装设零序保护

零序保护定义及大电流接地系统中为什么要单独装设零序保

护

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为零序保护。三相星形接线的过电流保护虽然也能保护接地短路，但其灵敏度较低，保护时限较长。采用零序保护就可克服此不足，这是因为：

①系统正常运行和发生相间短路时，不会出现零序电流和零序电压．因此零序保护的动作电流可以整定得较小，这有利于提高其灵敏度；

②Y/△接线降压变压器，△侧以行的故障不会在Y侧反映出零序电流，所以零序保护的动作时限可以不必与该种变压器以后的线路保护相配合而取较短的动作时限。

变压器的零序保护的配置原则

（1）中性点直接接地电网的变压器应装设零序（接地）保护作为变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。

（2）当变压器中性点同时装设有避雷器和放电间隙时，应装设零序电流保护作为变压器中性点直接接地运行时的保护，并增设一套反映间隙放电电流的零序电流保护和一套零序电压保护作为变压器中性点不接地运行时的保护。后者作为间隙放电电流的零序电流保护的后备保护。

（3）自耦变压器的零序保护的不能接在中性线回路的电流互感器上，应接在本侧的零序电流滤过器上，并且高、中压侧加装方向元件，以保证选择性。

变压器的零序保护应装在变压器中性点直接接地侧，用来保护该侧绕组的内部及引出线上接地短路，也可作为相应母线和线路接地短路时的后备保护，因此当该变压器中性点接地刀闸合入后，零序保护即可投入运行。

零序保护的I、II、III、IV段的保护范围划分

零序保护的I段是按躲过本线路末端单相短路时流经保护装置的最大零序电流整定的，它不能保护线路全长。

零序保护的II段是与保护安装处相邻线路零序保护'>零序保护的I段相配合整定的，它不仅能保护本线路全长，而且可以延伸至相邻线路。

零序保护的III段与相邻线路的II段相配合，是I、II段的后备保护。IV段则一般作为III段的后备保护。

变压器微机综合保护中的低压零序保护分析

1. 概述：

目前国内外微机保护制造厂家设计低压变压器的低压零序保护时，普遍设计低压零序CT二次电流直接送入保护器采样、比较定值、逻辑判断后出口跳闸。

但是考虑变压器低压侧零序CT到其综保安装处(变压器高压断路器柜)的距离较远，零序CT二次电缆电阻很大(如760米4平方毫米的铜缆电阻为7欧姆)，若变压器低压侧出口单相接地短路，若直接把零序电流送入综保安装处，零序CT严重饱和，导致综保动作不及时或拒动。 2. 分析：

微机保护制造厂家设计低压零序CT二次电流直接送入保护器采样、比较定值、逻辑判断后出口跳闸，从原理上分析没有不妥之处，但是实际应用中就要注意。

一般低压变压器的安装位置与变压器的低压侧很近，而其保护装置一般安装在变压器高压侧的断路器柜上，电厂有部分低压变压器距10KV或6KV配电室超过1公里，此时若直接把零序CT二次电流送入综保安装处，零序CT二次电缆电阻很大，零序CT严重饱和，导致综保动作不及时或拒动。

3.保护CT分析：

国际电工委员会IEC电流互感器国际标准185-1996： 举例:某保护CT参数为：15VAClass10P20

准确限值系数Accuracy limit factor，保护继电器用For Protection，准确度等级Accuracy class，CT额定容量

此电流互感器的额定容量为15VA，供保护继电器用，其二次侧输出电压在额定电流5A的条件下应为(15/5)V=3V。而该电流互感器二次侧输出电压由在3V至(20*3)V=60V的范围内，误差仍能在10以内。若CT二次负载电阻为0.6欧姆，则60V/0.6欧姆=100A，说明此CT在二次负载电阻为0.6欧姆情况下二次电流小于100A时，CT的误差仍能在10以内。若CT二次负载电阻增大10倍(6欧姆)，则60V/6欧姆=10A，说明此CT在二次负载电阻为6欧姆情况下二次电流小于10A时，CT的误差仍能在10以内。本厂供水变距6KV配电室为760米，760米4平方毫米的铜缆电阻为7欧姆，在忽略CT二次其它阻抗参数下，60/7=8.6A，说明此CT在二次负载电阻为7欧姆情况下二次电流小于8.6A时，CT的误差仍能在10以内。实际西北电力设计院计算变压器低压侧出

口最大接地短路电流为30KA，在变比为2500/5时，CT二次理论值为30000/500=60A，实现CT二次在7欧姆负载下允许8.6A，与理论值60A相差太大，实际变压器低压侧出口最大接地短路电流为30KA时，可能CT二次电流为10A，CT严重饱和，实际短路电流不能按比例转变为二次电流，此时保护器的低压保护'>零序保护动作不及时或拒动。

从上述分析可知：保护装置安装位置与CT安装位置越近，CT二次电缆越短，二次负载电阻越小，在出口短路时CT不容易饱和，一次电流按比例变为二次电流，有利于保护的正确动作。

4.解决办法：

若变压器距6KV配电室较远，变压器低压零序保护最好就近安装，如安装在变压器小室，CT二次电缆短，二次负载电阻小，在出口短路时CT不容易饱和，一次电流按比例变为二次电流，有利于零序保护的正确动作。

若想利用变压器微机综保本身的低压零序保护功能，得想办法解决CT二次电缆太长引起的CT饱和问题。中国电科院MPW-4.2T变压器综合保护的低压零序保护采用了变送器技术解决之问题的方法，具体如下：

大家都熟悉电流变送器工作原理，中国电科院MPW-4.2T低压零序保护采用此原理，在变压器小室零序CT接线盒处安装1个响应速度为1毫秒的电流变送器，零序CT二次电流0安时，电流变送器输出直流4毫安，当零序CT二次电流60安时，电流变送器输出直流20毫安，因电流变送器输出是采用恒电流源原理，即当电流变送器输出的负载电阻(电缆等电阻)在250欧姆内时，零序CT二次电流与电流变送器输出直流电流成比例，保护装置通过直流隔离

变送器变为直流电压信号供CPU采样动作出口。有效解决CT二次电缆太长引起的CT饱和，无法利用变压器微机综保本身的低压零序保护功能问题。