大接地电流系统中的零序保护优化方案

电力系统中性点的工作方式有：中性点直接接地、中性点不接地和中性点经消弧线圈接地。中性点的接地方式是综合考虑供电的可靠性、系统绝缘水平、系统过电压、继电保护的要求、对通信线路的干扰以及系统稳定运行的要求等因素确定的。一般110 kV及以上电压等级电网都采用中性点直接接地方式，3～35 kV的电网采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。

当中性点直接接地的电网（又称大接地电流系统）中发生接地短路时，将出现很大的零序电流，而在正常运行情况下它们是不存在的。因此，利用零序电流来构成接地短路的保护，就有显著的优点。在电力系统中发生接地短路时，如图1.32（a）所示，可以利用对称分量的方法将电流和电压分解为正序、负序和零序分量，并利用复合序网来表示它们之间的关系。短路计算的零序等效网络如图1.32（b）所示，零序电流可以看成是在故障点出现一个零序电压而产生的，它必须经过变压器接地的中性点构成回路。对于零序电流的方向，仍然采用母线流向故障点为正，而零序电压的方向是线路高于大地的电压为正，如图1.32（b）中的符号“↑”所示。

由上述等效网络可见，零序分量的参数具有如下特点：

①故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压越低，零序电压的分布如图1.32（c）所示，在变电所A母线上零序电压为，变电所B母线上零序电压为等。

②由于零序电流是产生的，当忽略回路的电阻时，按照规定的正方向画出零序电流和电压的相量图，如图1.32（d）所示，和将超前而考虑回路电阻时，例如，取零序阻抗角为=80°，如图1.32（e）所示，和将超前

零序电流的分布主要取决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，例如，在图1.32（a）中，当变压器T2的中性点不接地时，则

③对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率的方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。(www.xing528.com)

④从任一保护（例如保护1）安装处的零序电压与电流之间的关系看，由于A母线上的零序电压实际上是从该点到零序网络中性点之间零序阻抗上的电压降，因此，可表示为：

式中，XT1.0为变压器T1的零序阻抗。该处零序电流与零序电压之间的相位差也将由XT1.0的阻抗角决定，而与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关。

⑤在电力系统运行方式发生变化时，如果送电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但此时系统的正序阻抗和负序阻抗要随着运行方式而变化，正、负序阻抗的变化将引起之间电压分配的改变，因而间接地影响零序分量的大小。

用零序电压和零序电流过滤器即可实现接地短路的零序电流和零序方向保护。现分别讨论如下：

图1.32　接地短路时的零序等效网络