浅析剩余电流保护和零序电流保护的异同

【摘 要】 本文通过分析剩余电流保护和零序电流保护的基本原理和适用范围，找寻两类保护之间的共性和差异，为低压配电线路中接地保护方式的选择提供建议。

【关键词】 剩余电流保护 零序电流保护 适用范围

Abstract: through analysis of residual current protection and zero sequence current protection of basic principle and applicable scope, looking for two types of protection of the common and difference between, for low voltage distribution circuit protective grounding in the choice of the ways of advice.

Keywords: residual current protection zero sequence current protection range

0 引言

为防止人身间接触电以及由于各种原因引起的配电线路失火、损坏等事故，保证电力设备和线路的稳定运行，我国现行的电气设计、施工等有关规范都提出了在低压配电线路中设置接地故障保护的要求。剩余电流保护与零序电流保护是现行标准规范中明确规定的两种接地故障保护方法，二者的基本工作原理相同，但使用范围和应用场所却有所不同。

本文根据设计实践经验，对剩余电流保护和零序电流保护的实现分别进行分析，对比两类保护在实际应用中的区别，为低压配电线路及线路中接地保护设备的安全稳定运行提供技术支持

1 剩余电流保护和零序电流保护的基本原理

1.1 剩余电流保护的基本原理

剩余电流保护又称漏电电流保护，其动作电流来源于三相四线制线路中L1、L2、L3、N四线电流的\"剩余电流\"，或三相三线制线路中L1、L2、L3三线电流的\"剩余电流\"，以及单相线路中L、N两线电流的\"剩余电流\"。\"剩余\"即是\"电流效应未补偿\"，由于有一部分电流泄漏，电流互感器无法\"补偿\"该部分的电流效应，因此有\"剩余\"输出，推动脱扣。

若要根据该原理实现剩余电流保护，需将L1、L2、L3、N四线或L、N两线都经过断路器剩余电流保护装置的电流互感器，作为电流互感器的一次侧，四线或两线的相量互相抵消，使得对保护装置脱扣起作用的仅为线路对地的无法抵消的泄漏电流。由于线路正常运行时，泄漏电流一般以毫安作为单位计量，因此，剩余电流保护对单相接地故障的灵敏度很高。为防止误动作，剩余电流保护装置的额定剩余不动作电流必须不小于被保护线路和设备正常运行时泄漏电流最大值的2倍。

1.2 零序电流保护的基本原理

零序电流保护又称接地保护，其动作电流来源于L1、L2、L3和N线的电流。当线路发生单相接地时会导致三相严重不平衡，从而导致保护装置动作。三相的不平衡电流是三相电流的相量和。将三相电流按照相序进行对称分解，可以得到三相电流的零序分量，即零序电流。

若要实现零序电流保护，需将L1、L2、L3三线经过零序电流保护装置的电流互感器但N线禁入；或者将N线经过电流互感器，L1、L2、L3线禁入。同时，零序电流保护的动作电流整定值必须大于系统正常运行时的最大三相不平衡电流、谐波电流及正常泄露电流之和，且发生接地故障时必须正常动作。

由以上分析可知，剩余电流保护和零序电流保护两者的基本原理均是基于基尔霍夫电流定律（流入电路中任一节点的复电流代数和等于零，即ΣI=0），并且都采用零序C.T作为取样元件。在配电线路正常运行时，如果三相负载完全平衡，无谐波电流，并忽略正常泄露电流的情况下，各相电流的矢量和等于零，即线路处于理想状态。因此，零序C.T的二次侧绕组无信号输出，执行元件不动作。当发生接地故障时，各相电流的矢量和不为零，故障电流的零序C.T环形铁心中产生磁通，零序C.T的二次侧感应电压使得执行元件动作，带动脱扣装置，切换供电网络，从而达到接地故障保护的目的。

2 剩余电流保护和零序电流保护的适用范围及区别

2.1剩余电流保护的适用范围

剩余电流保护的保护动作整定电流可以从mA级到A级，动作灵敏性很高，因此剩余电流保护装置对于TN、TT、IT接地系统均有较好的适用性。

在TN接地系统中剩余电流保护适用于TN﹣S系统，但不能作为TN﹣C接地系统的馈电主干线保护。由于TN﹣C接地系统中，保护线PE和中性线N合用一根PEN线，PEN线在正常工作时流过三相不平衡电流。当单相接地时产生的接地故障电流Id也从PEN线上流过时，剩余电流保护装置根本无法检测出其为不平衡电流还是接地故障电流，因此失去了检测单相接地故障的功能。

在TN-C接地系统的分干线及末端线路中，可按TN-C-S接地系统处理方式使用剩余电流保护。

2.2 零序电流保护的适用范围

零序电流保护一般适用于TN接地系统。当发生单相接地时，TN接地系统产生的单相接地故障电流Id明显大于无故障时的三相不平衡电流，只要整定值合理，保护就可检测出发生接地故障时的零序电流，切断故障回路。

在IT接地系统中，可用零序电流保护装置来检测对地的第一次接地故障。由于IT系统一般都是使用对供电可靠性要求较高，同时对单相接地不必立即切断供电回路、但需发出绝缘破坏检测信号的三相三线配电线路，当发生单相接地时，该故障线路上流过的零序电流是全系统非故障系统电容电流之和，较为容易检测出接地故障电流。

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