零序电流继电保护zero sequence current relay protection

由以零序电流为特性量、输入量的电流继电器及辅助继电器构成的保护。反映中性点直接接地的大接地电流系统，发生接地短路故障而动作。分为：零序电流速断保护、零序电流限时速断保护和零序过电流保护三段式零序电流保护；又分为：无方向性零序电流保护和方向性零序电流保护。
零序电流速断保护(零序I段保护) 反映零序电流增大瞬时动作的零序电流保护。当线路发生接地短路时，三倍零序电流3I0沿线路长度而变化(图1)，保护安装于A、B点。为保证动作的选择性，下段线路首端故障时它不动作。其动作电流按大于本线路末端接地短路时，通过保护安装处的最大零序电流的3倍整定，即I′_dz0＝K'_K·3I₀，式中K'_K为可靠系数，一般取为1.2～1.3。其保护范围小于被保护线路的全长。
零序电流限时速断保护(零序Ⅱ段保护) 反映零序电流增大在限定较小的时间内迅速动作的零序电流保护。为与下段线路的零序Ⅰ段保护配合，其动作电流应躲过下段线路零序I段保护的保护范围末端接地短路时，通过本保护装置的最大零序电流。保护1(图1)的零序Ⅱ段保护动作电流整定：

I″_dz·0＝K″_K·I_do·xd

式中 K″^K为可靠系数，取为1.1～1.2;I_do·xd为下一段线路保护装置2的I段末端D发生接地短路时，通过本保护装置的3倍零序电流计算值。该保护的保护范围为被保护线路的全长。

图1 零序电流保护动作特性

零序Ⅱ段保护的灵敏度K_lm，按被保护线路末端接地短路时的最小零序电流来检验，其值为：

K_lm＝I_do·min/I″_dz·0>1.5

为保证动作的可靠性，保护动作时限取为0.5秒。
零序过电流保护(零序Ⅲ段保护) 接地短路主保护的后备保护，装在中性点接地电力系统中的终端线路上，亦可用为主保护。动作电流按躲过下一段线路出口处发生短路时，出现的最大不平衡电流I_bp·max整定：

I″′_dz·0＝K″′_K·I_bp·max

式中 K″′_K为可靠系数，取1.2～1.3;I_bp·max为不平衡电流最大值，其值为I_bp·max＝K_fzq·f_wc·I⁽³⁾_d/nLH，式中，K_fzq为短路过程中非周期分量影响系数，当保护动作延时大于0.3秒时，取为1;f_wc为电流互感器的10%误差系数，取为0.1;I⁽³⁾_d·max为本线路末端三相短路时，通过保护处的最大三相短路电流；nLH为电流互感器变比。
考虑时限的配合，零序Ⅲ段的时间比下一段线路零序Ⅲ段的动作时间长一个时限段△t，约为0.5秒。
方向性零序电流保护 是增加了方向元件（功率方向继电器）的零序电流保护。在中性点接地的变压器台数较多的双侧或多侧电源的复杂网络中，利用零序功率方向继电器，具有闭锁可能误动作的保护功能，以保证动作的选择性(图2)。图中d-1点发生接地短路时，方向元件可使保护2不误动。方向性三段式零序电流保护由零序电压、零序电流滤序器、零序功率方向继电器及三段零序电流保护继电器组成(图3)。

图2 零序方向保护工作原理

(a)网络接线； (b)d-1点短路的零序网络；(c)d-2点短路的零序网络

图3 三段式零序方向电流保护原理

在中性点直接接地的电网中，由于零序电流保护灵敏度高，保护范围稳定，零序Ⅲ段延时短，接线简单，因而获得广泛应用。