零序电流保护是一种重要的电力系统保护方式，主要用于检测电力系统中发生的单相接地故障。由于单相接地故障会产生较大的零序电流，通过检测该电流并进行相应的保护动作，可以快速切除故障线路，防止故障扩大，保障电力系统的安全稳定运行。因此，零序电流保护的正确整定至关重要。

一、零序电流保护原理

在正常运行情况下，三相电流的矢量和为零，即没有零序电流产生。当发生单相接地故障时，故障点会产生一个回路，使得零序电流沿着变压器中性点、故障点和接地体流动。零序电流保护正是利用这一特性，通过检测零序电流的大小来判断是否发生接地故障。

二、零序电流的来源

电力系统中的零序电流主要来源于以下几个方面：

单相接地故障： 这是零序电流最主要的来源，也是零序电流保护的主要保护对象。

变压器不对称： 由于变压器制造工艺的限制，三相参数可能存在微小差异，导致产生微小的零序电流。

线路不对称： 线路的几何结构和参数不完全对称也会导致产生微小的零序电流。

电缆金属护套接地电流： 在某些电缆敷设方式下，金属护套会产生一定的接地电流，也可能包含零序电流成分。

谐波电流： 非线性负载产生的谐波电流中也可能含有零序分量。

三、零序电流保护的类型

常见的零序电流保护类型包括：

电流速断保护： 无时限或延时很短的零序电流保护，动作迅速，主要用于保护线路末端近区故障。

限时电流速断保护： 具有一定延时的零序电流保护，用于配合下一级保护，实现选择性切除故障。

定时限电流保护： 具有固定延时的零序电流保护，作为后备保护，保护范围较广。

方向 零序电流保护： 根据零序电流的方向来判断故障位置，适用于复杂网络，提高保护的选择性。

四、零序电流保护整定计算

零序电流保护的整定计算是确保保护装置可靠动作的关键环节。主要步骤如下：

1. 确定保护范围： 首先需要明确零序电流保护的保护范围，即需要保护哪些线路或设备。这直接关系到零序电流的计算和整定值的选择。

2. 计算最大和最小零序电流：

最大零序电流 (Imax)： 指的是保护范围内发生单相接地故障时，保护装置可能检测到的最大零序电流。计算时应考虑最恶劣的情况，例如线路末端发生故障。

最小零序电流 (Imin)： 指的是保护范围内发生单相接地故障时，保护装置可能检测到的最小零序电流。计算时应考虑线路阻抗最大、接地电阻最大等因素。最小零序电流直接影响保护的灵敏度。

3. 选择电流互感器 (CT) 变比： 根据最大零序电流，选择合适的电流互感器变比，以保证在最大故障电流下，CT 不饱和，能够准确反映电流。

4. 整定电流保护定值 (Iop)： 零序电流的动作电流定值是整定计算的核心。需要综合考虑灵敏度和可靠性，通常采用以下原则：

Iop ≥ Krel Imaxunbal

Iop ≤ Ksen Imin

其中：

Iop: 零序电流动作电流定值。

Krel: 可靠系数，通常取 1.2 ~ 1.5，考虑了各种不确定因素。

Imaxunbal: 系统正常运行情况下可能出现的最大不平衡零序电流，例如变压器三相参数差异、线路不对称等。

Ksen: 灵敏系数，通常取 1.5 ~ 2.0，保证保护装置具有足够的灵敏度，能够可靠检测到最小故障电流。

Imin: 最小零序电流，指的是保护范围内发生单相接地故障时，保护装置可能检测到的最小零序电流。

通过以上公式，可以确定零序电流动作电流的整定范围，并根据实际情况选择合适的定值。

5. 整定时间保护定值 (Top)： 零序电流的时间保护定值主要用于实现保护配合。需要根据上下级保护的动作时间进行配合整定，确保选择性切除故障。时间整定需要考虑保护区域内其他保护装置的动作时间，避免越级跳闸。

6. 校验灵敏度和选择性： 整定完成后，需要对保护装置的灵敏度和选择性进行校验。灵敏度校验主要是确保保护装置能够可靠检测到最小故障电流；选择性校验主要是确保保护装置能够与上下级保护装置配合，实现选择性切除故障。

五、影响零序电流保护整定的因素

以下因素会影响零序电流保护的整定：

系统运行方式： 不同的系统运行方式，例如中性点接地方式（直接接地、经电阻接地、经消弧线圈接地），会影响零序电流的大小和分布。

接地电阻： 接地电阻的大小直接影响零序电流的大小，因此需要考虑接地电阻的变化范围。

CT 误差： 电流互感器的误差会影响零序电流的测量精度，因此需要考虑 CT 的误差等级。

保护区域内设备的阻抗： 保护区域内线路、变压器等设备的阻抗会影响零序电流的分布。

六、零序电流保护整定注意事项

要充分了解电力系统的运行方式和参数，准确计算最大和最小零序电流。

要选择合适的电流互感器变比，保证 CT 的测量精度。

要综合考虑灵敏度和可靠性，合理整定零序电流的动作电流和时间。

要进行灵敏度和选择性校验，确保保护装置能够可靠动作，并与上下级保护装置配合。

要定期检查和维护零序电流保护装置，确保其正常运行。

七、总结

零序电流保护是电力系统的重要组成部分，其正确整定对保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。整定计算需要综合考虑系统运行方式、接地电阻、CT 误差等多种因素，并进行灵敏度和选择性校验。只有合理整定零序电流保护，才能确保其在发生单相接地故障时能够可靠动作，及时切除故障，避免事故扩大，保障电力系统的安全稳定运行。