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摘要：目前，我国110KV大电流接地系统中，110KV线路一般配置三段式相间距离保护、三段式接地距离保护、四段式零序电流保护[1]。为什么110KV线路配置了接地距离保护后还必须配置零序电流保护？通过对接地距离保护和零序电流保护原理进行分析比较，得出结论：接地距离保护和零序电流保护均不能单独构成完善可靠的大电流系统接地保护，只有相互配合才能构成完整的接地保护。
关键词：大电流；接地系统；零序电流；接地距离；特点比较；配合整定
1 引言
大电流接地系统发生的故障，绝大多数是接地短路，大电流接地系统发生接地短路，将产生很大的零序分量，由于零序分量（零序电流、电压、功率等）不受负荷影响，利用零序分量构成的保护来切除接地短路，可以提高保护动作的快速性和灵敏性。零序保护在电力系统中有变压器差动保护（母线差动保护）、线路纵联零序方向和分相纵差保护、零序电流（压）保护、接地距离保护[2]。本文讨论的是四段式零序电流保护与三段式接地距离保护，在大电流接地系统中相互配合整定的问题。零序电流保护接线简单，在辐射线路上有很好的效果，能反映接地短路，不反映相间短路，因而正常运行和系统发生震荡时，不会误动[3]。但在复杂电网上受运行方式变化的影响更大，以致灵敏度下降到对本线路没有保护范围，同时还受到重合闸方式的影响，非全相运行可能还会误动作。接地距离保护同样能够反映接地短路，保护范围比较稳定，保护效果比零序电流保护好。但保护安装处出口相间短路非故障相有时会误动，同时在线路高阻抗接地时可能拒动。而零序电流保护却能反映高阻抗接地短路，因此在有接地距离保护的线路上，零序电流保护不能取消。
2. 零序电流保护和接地距离保护
⑴中性点直接接地系统中发生接地短路后，将产生很大的零序电流，作为一种主要的接地短路保护。因为它不反映三相和两相短路，在正常运行方式和系统发生振荡时也没有零序分量产生，所以有较好的灵敏度。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。Y/△接线降压变压器，△侧以后的故障不会在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。另一方面零序电流保护仍有电流保护的某些弱点，即它受电力系统运行方式变化的影响较大，灵敏度将因此降低，特别在短距离的线路上以及复杂的环网中，由于速动保护的保护范围太小，甚至没有保护范围，致使零序保护的各段性能严重恶化，使保护动作时间很长，灵敏度很低。当电流回路断线时，可能造成零序电流保护误动作。这是一般较灵敏的保护的共同弱点，需要在运行中注意防止。就断线机率而言，它比距离保护电压回路断线的机率要小得多。如果确有必要，还可以利用相邻电流互感器零序电流闭锁的方法防止这种误动作。当电力系统出现不对称运行时，也要出现零序电流，例如变压器三相参数不同所引起的不对称运行，单相重合闸过程中的两相运行，三相重合闸和手动合闸时的三相断路器不同期，母线倒闸操作时断路器与隔离开关并联过程或断路器正常环并运行情况下，由于隔离开关或断路器接触电阻三相不一致而出现零序环流，以及空投变压器时产生的不平衡励磁涌流[3]，特别是在空投变压器所在母线有中性点接地变压器在运行中的情况下，可能出现较长时间的不平衡励磁涌流和直流分量等等，都可能使零序电流保护启动。零序电流保护一般分是四段式，可根据运行需要而增减段数。
⑵距离保护是反映短路点至保护安装处距离长度的，动作时限是随短路点距离而变的阶段特性，当短路电流大于精工电流时，保护范围与通过保护的电流大小无关[4]。距离保护测量的是阻抗值。距离保护一段不受系统运行方式变化影响。其余各段受运行方式变化影响也较小，躲开负荷电流的能力较大，因而它对运行方式的适应能力较强。当电流电压保护不能满足要求时，可采用距离保护，通常距离保护都是成套使用的，其中一、二段担任主保护段，三段担任后备保护段。也有四段式的保护或二段式的保护。 其实零序保护和距离保护只能从定义上区分，零序保护的灵敏度高一些。假如相间短路零序保护就不会动作，这时距离保护会动作，但是在三相电流不平衡时距离保护就不会动作，零序保护动作，只能说零序保护和距离保护互相配合，使线路保护更完善。也就是说零序保护和距离保护的动作方式不一样，零序保护动作于电流（零序方向保护、和零序功率保护需要与零序电压相配合），距离保护动作与线路的阻抗大小，与电压和电流共同影响阻抗的大小，也就是说电流大但是阻抗只不一定小，距离保护和安装保护的距离有关。 零序保护只反映电流的大小。
3零序电流保护和接地距离保护的差别和特点比较：
接地距离和相间距离是距离保护的两种分类，前者保护的是接地短路，后者保护的是相间短路。两者的区别在于故障环的选取不同，也就是测量阻抗的计算方法（计算表达式）上不同。
两者的区别主要在于采用的电气量不同，接地距离保护是利用短路电压和电流的比值，即测量阻抗的变化来区分系统的故障与正常运行状态。而零序保护利用的是接地故障时产生的零序电流分量。这是两者在原理上的最主要区别。但是，两者从保护的配合上来看，都是属于阶段式的保护，即都需要各保护区的上下级配合。再一点，从保护的性能来分析。应该说，在不发生单相接地时，零序电流分量是不会出现的，所以零序电流保护具有较高的灵敏性。但零序电流保护受电力系统运行方式变化的影响较大，特别在短距离的线路上以及复杂的环网中，由于速动保护的保护范围太小，甚至没有保护范围，在上下级的配合时，限时零序电流速断保护（零序II段）的灵敏性可能不满足要求，这时可采用接地距离保护。这也就是说接地距离保护的灵敏性高于零序电流保护（可以看到，距离保护利用了短路时的两个电气量，自然比单一的电流保护要灵敏）。所以保护的配备上，一般距离保护作为主保护，接地距离的保护性能受接地电阻大小的影响很大，必须有零序电流保护作为接地距离保护的后备保护，即在线路发生故障时，首先距离保护动作，零序保护作为后备可能动作。接地距离保护的最大优点是瞬时段的保护范围固定，不受系统运行方式变化影响，还可以比较容易获得有较短延时和足够灵敏度的第二段接地保护。二、三段保护受系统运行方式变化影响也较小，特别适合于短线路一、二段保护。最大缺点是接地距离三段保护难以反映高阻抗接地故障，可能会出现拒动。对短线路说来，一种可行的接地保护方式是用接地距离保护一、二段再加之以完整的零序电流保护。两种保护各自配合整定。
4结论：
接地距离保护的特点是瞬时段的保护范围固定，不受系统运行方式变化影响，还可以比较容易获得有较短延时和足够灵敏度的第二段接地保护，特别适合于短线路一、二段保护，最大缺点接地距离的保护性能受接地电阻大小的影响很大，接地距离三段保护难以反映高阻抗接地故障，可能会出现拒动。
零序电流保护受电力系统运行方式变化的影响较大，特别在短距离的线路上以及复杂的环网中，由于速动保护的保护范围太小，甚至没有保护范围，致使零序保护的各段性能严重恶化，使保护动作时间很长，灵敏度很低。对于运行方式变化小，单回辐射线路、长线路零序电流保护一、二段性能较好，零序电流三、四段保护对于经高阻抗接地作短路有较高的灵敏度。因此，当线路配置了接地距离保护时，根据运行需要一般还应配置阶段式零序电流保护。
接地距离保护和零序电流保护各司其责：接地距离保护用以取得本线路的瞬时保护段和有较短时限与足够灵敏度的全线第二段保护；零序电流保护则以保护高电阻故障为主要任务，保证与相邻线路的零序电流保护间有可靠的选择性。
参考文献
[1]DL/T584—95，3～110KV电网继电保护装置运行整定规程[S]
[2]高永昌.电力系统自动装置[M].水利电力出版社
[3]贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2004.
[4]高中德，舒治淮，王德林.国家电网公司 继电保护培训教材[M].北京：中国电力出版社，2009.
[5]肖开进，鲁庭瑞.电力系统继电保护原理与实用技术[M].北京：中国电力出版社，2006.
作者简介：刘德虎 男（1965.9）庆阳供电公司调度控制中心继电保护专责，工程师，先后从事变电运行、电力系统通信专业工作十六年，从事继电保护整定计算管理工作十四年.
关键词：大电流；接地系统；零序电流；接地距离；特点比较；配合整定
1 引言
大电流接地系统发生的故障，绝大多数是接地短路，大电流接地系统发生接地短路，将产生很大的零序分量，由于零序分量（零序电流、电压、功率等）不受负荷影响，利用零序分量构成的保护来切除接地短路，可以提高保护动作的快速性和灵敏性。零序保护在电力系统中有变压器差动保护（母线差动保护）、线路纵联零序方向和分相纵差保护、零序电流（压）保护、接地距离保护[2]。本文讨论的是四段式零序电流保护与三段式接地距离保护，在大电流接地系统中相互配合整定的问题。零序电流保护接线简单，在辐射线路上有很好的效果，能反映接地短路，不反映相间短路，因而正常运行和系统发生震荡时，不会误动[3]。但在复杂电网上受运行方式变化的影响更大，以致灵敏度下降到对本线路没有保护范围，同时还受到重合闸方式的影响，非全相运行可能还会误动作。接地距离保护同样能够反映接地短路，保护范围比较稳定，保护效果比零序电流保护好。但保护安装处出口相间短路非故障相有时会误动，同时在线路高阻抗接地时可能拒动。而零序电流保护却能反映高阻抗接地短路，因此在有接地距离保护的线路上，零序电流保护不能取消。
2. 零序电流保护和接地距离保护
⑴中性点直接接地系统中发生接地短路后，将产生很大的零序电流，作为一种主要的接地短路保护。因为它不反映三相和两相短路，在正常运行方式和系统发生振荡时也没有零序分量产生，所以有较好的灵敏度。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。Y/△接线降压变压器，△侧以后的故障不会在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。另一方面零序电流保护仍有电流保护的某些弱点，即它受电力系统运行方式变化的影响较大，灵敏度将因此降低，特别在短距离的线路上以及复杂的环网中，由于速动保护的保护范围太小，甚至没有保护范围，致使零序保护的各段性能严重恶化，使保护动作时间很长，灵敏度很低。当电流回路断线时，可能造成零序电流保护误动作。这是一般较灵敏的保护的共同弱点，需要在运行中注意防止。就断线机率而言，它比距离保护电压回路断线的机率要小得多。如果确有必要，还可以利用相邻电流互感器零序电流闭锁的方法防止这种误动作。当电力系统出现不对称运行时，也要出现零序电流，例如变压器三相参数不同所引起的不对称运行，单相重合闸过程中的两相运行，三相重合闸和手动合闸时的三相断路器不同期，母线倒闸操作时断路器与隔离开关并联过程或断路器正常环并运行情况下，由于隔离开关或断路器接触电阻三相不一致而出现零序环流，以及空投变压器时产生的不平衡励磁涌流[3]，特别是在空投变压器所在母线有中性点接地变压器在运行中的情况下，可能出现较长时间的不平衡励磁涌流和直流分量等等，都可能使零序电流保护启动。零序电流保护一般分是四段式，可根据运行需要而增减段数。
⑵距离保护是反映短路点至保护安装处距离长度的，动作时限是随短路点距离而变的阶段特性，当短路电流大于精工电流时，保护范围与通过保护的电流大小无关[4]。距离保护测量的是阻抗值。距离保护一段不受系统运行方式变化影响。其余各段受运行方式变化影响也较小，躲开负荷电流的能力较大，因而它对运行方式的适应能力较强。当电流电压保护不能满足要求时，可采用距离保护，通常距离保护都是成套使用的，其中一、二段担任主保护段，三段担任后备保护段。也有四段式的保护或二段式的保护。 其实零序保护和距离保护只能从定义上区分，零序保护的灵敏度高一些。假如相间短路零序保护就不会动作，这时距离保护会动作，但是在三相电流不平衡时距离保护就不会动作，零序保护动作，只能说零序保护和距离保护互相配合，使线路保护更完善。也就是说零序保护和距离保护的动作方式不一样，零序保护动作于电流（零序方向保护、和零序功率保护需要与零序电压相配合），距离保护动作与线路的阻抗大小，与电压和电流共同影响阻抗的大小，也就是说电流大但是阻抗只不一定小，距离保护和安装保护的距离有关。 零序保护只反映电流的大小。
3零序电流保护和接地距离保护的差别和特点比较：
接地距离和相间距离是距离保护的两种分类，前者保护的是接地短路，后者保护的是相间短路。两者的区别在于故障环的选取不同，也就是测量阻抗的计算方法（计算表达式）上不同。
两者的区别主要在于采用的电气量不同，接地距离保护是利用短路电压和电流的比值，即测量阻抗的变化来区分系统的故障与正常运行状态。而零序保护利用的是接地故障时产生的零序电流分量。这是两者在原理上的最主要区别。但是，两者从保护的配合上来看，都是属于阶段式的保护，即都需要各保护区的上下级配合。再一点，从保护的性能来分析。应该说，在不发生单相接地时，零序电流分量是不会出现的，所以零序电流保护具有较高的灵敏性。但零序电流保护受电力系统运行方式变化的影响较大，特别在短距离的线路上以及复杂的环网中，由于速动保护的保护范围太小，甚至没有保护范围，在上下级的配合时，限时零序电流速断保护（零序II段）的灵敏性可能不满足要求，这时可采用接地距离保护。这也就是说接地距离保护的灵敏性高于零序电流保护（可以看到，距离保护利用了短路时的两个电气量，自然比单一的电流保护要灵敏）。所以保护的配备上，一般距离保护作为主保护，接地距离的保护性能受接地电阻大小的影响很大，必须有零序电流保护作为接地距离保护的后备保护，即在线路发生故障时，首先距离保护动作，零序保护作为后备可能动作。接地距离保护的最大优点是瞬时段的保护范围固定，不受系统运行方式变化影响，还可以比较容易获得有较短延时和足够灵敏度的第二段接地保护。二、三段保护受系统运行方式变化影响也较小，特别适合于短线路一、二段保护。最大缺点是接地距离三段保护难以反映高阻抗接地故障，可能会出现拒动。对短线路说来，一种可行的接地保护方式是用接地距离保护一、二段再加之以完整的零序电流保护。两种保护各自配合整定。
4结论：
接地距离保护的特点是瞬时段的保护范围固定，不受系统运行方式变化影响，还可以比较容易获得有较短延时和足够灵敏度的第二段接地保护，特别适合于短线路一、二段保护，最大缺点接地距离的保护性能受接地电阻大小的影响很大，接地距离三段保护难以反映高阻抗接地故障，可能会出现拒动。
零序电流保护受电力系统运行方式变化的影响较大，特别在短距离的线路上以及复杂的环网中，由于速动保护的保护范围太小，甚至没有保护范围，致使零序保护的各段性能严重恶化，使保护动作时间很长，灵敏度很低。对于运行方式变化小，单回辐射线路、长线路零序电流保护一、二段性能较好，零序电流三、四段保护对于经高阻抗接地作短路有较高的灵敏度。因此，当线路配置了接地距离保护时，根据运行需要一般还应配置阶段式零序电流保护。
接地距离保护和零序电流保护各司其责：接地距离保护用以取得本线路的瞬时保护段和有较短时限与足够灵敏度的全线第二段保护；零序电流保护则以保护高电阻故障为主要任务，保证与相邻线路的零序电流保护间有可靠的选择性。
参考文献
[1]DL/T584—95，3～110KV电网继电保护装置运行整定规程[S]
[2]高永昌.电力系统自动装置[M].水利电力出版社
[3]贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2004.
[4]高中德，舒治淮，王德林.国家电网公司 继电保护培训教材[M].北京：中国电力出版社，2009.
[5]肖开进，鲁庭瑞.电力系统继电保护原理与实用技术[M].北京：中国电力出版社，2006.
作者简介：刘德虎 男（1965.9）庆阳供电公司调度控制中心继电保护专责，工程师，先后从事变电运行、电力系统通信专业工作十六年，从事继电保护整定计算管理工作十四年.