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零序保护原理详解
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2017-11-10
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零序电流与零序保护定义是什么呢？通过下面这篇简短的文章我们了解一下。
什么是零序电流
在正常的三相三线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+Ic=0。如果在三相三线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=I（漏电电流，即零序电流）。三项电流的向量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。
如何检测零序电流
当存在零序电流时，电流互感器二次线圈中就有一个感应电流，此电流加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，若大于动作电流，则使灵敏继电器动作，作用于执行元件跳闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器。
图1 零序电流互感器
零序电流的危害
零序电流是由三相不平衡带来的，三相不平衡的危害非常多，下面列举两个三相不平衡的危害：
1、增加变压器损耗
假设变压器的三相损耗分别为：Qa=Ia2 R、Qb= Ib2 R 、Qc =Ic2 R，式中Ia、Ib、Ic分别为变压器二次负荷相电流，R为变压器的相电阻。则变压器的损耗表达式如下：
Qa+Qb+Qc≥3√〔（Ia2 R）（Ib2 R）（Ic2 R）〕
由此可知，变压器的在负荷不变的情况下，当Ia=Ib=Ic时，即三相负荷达到平衡时，变压器的损耗最小。当存在零序电流时，三相负荷不平衡，增大变压器损耗。而当不平衡严重时，变压器损耗过大，会加速变压器的老化甚至烧毁。
2、增加高压线路的损耗
设高压线路每相的电流为I，其功率损耗为： ΔP1 = 3I2R，在最大不平衡时，高压对应相为1.5I，另外两相都为0.75 I，功率损耗为：
ΔP2 = 2（0.75I）2R+（1.5I）2R = 3.375I2R =1.125（3I2R）
即高压线路上电能损耗增加12.5%。
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（比如零序电流）构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。
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。
智能变电站零序保护试验测试
DT6000S支持专业的保护装置试验，支持零序保护、距离保护、差动保护等保护装置专项测试功能以及同期装置测试功能，通过DT6000S给保护装置施加采样值和断路器状态，并模拟各种短路故障，测试保护装置在设置的不同定值和各种短路故障状态下的动作状态和动作时间是否正确。
图2 保护装置测试
什么是零序电流
在正常的三相三线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+Ic=0。如果在三相三线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=I（漏电电流，即零序电流）。三项电流的向量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。
如何检测零序电流
当存在零序电流时，电流互感器二次线圈中就有一个感应电流，此电流加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，若大于动作电流，则使灵敏继电器动作，作用于执行元件跳闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器。
图1 零序电流互感器
零序电流的危害
零序电流是由三相不平衡带来的，三相不平衡的危害非常多，下面列举两个三相不平衡的危害：
1、增加变压器损耗
假设变压器的三相损耗分别为：Qa=Ia2 R、Qb= Ib2 R 、Qc =Ic2 R，式中Ia、Ib、Ic分别为变压器二次负荷相电流，R为变压器的相电阻。则变压器的损耗表达式如下：
Qa+Qb+Qc≥3√〔（Ia2 R）（Ib2 R）（Ic2 R）〕
由此可知，变压器的在负荷不变的情况下，当Ia=Ib=Ic时，即三相负荷达到平衡时，变压器的损耗最小。当存在零序电流时，三相负荷不平衡，增大变压器损耗。而当不平衡严重时，变压器损耗过大，会加速变压器的老化甚至烧毁。
2、增加高压线路的损耗
设高压线路每相的电流为I，其功率损耗为： ΔP1 = 3I2R，在最大不平衡时，高压对应相为1.5I，另外两相都为0.75 I，功率损耗为：
ΔP2 = 2（0.75I）2R+（1.5I）2R = 3.375I2R =1.125（3I2R）
即高压线路上电能损耗增加12.5%。
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（比如零序电流）构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。
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。
智能变电站零序保护试验测试
DT6000S支持专业的保护装置试验，支持零序保护、距离保护、差动保护等保护装置专项测试功能以及同期装置测试功能，通过DT6000S给保护装置施加采样值和断路器状态，并模拟各种短路故障，测试保护装置在设置的不同定值和各种短路故障状态下的动作状态和动作时间是否正确。
图2 保护装置测试
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