时为负）的持续时间来进行的。如图2-6所示，u1与u2两个电压瞬时值同时为正的时间等于工频的四分之一周期（相当于90°），对50Hz而言，即为5ms。
u1 u2 u1/u2 90° 180° 270° 360° 0 ω t( °)
图2-6 相位比较回路
五、双侧电源网络中电流保护整定的特点
1．电流速断保护
对应用于双侧电源线路上的电流速断保护，也可用相似于图2-1的分析，画出线路上各点短路时短路电流的分布曲线，如图2-7所示，其中①为由电源EⅠ供给的电流，曲线②为由EⅡ供给的电流，由于两端电源的容量不同，因此电流的大小也不同。
A B
EI 1 2 EII d1 d2 ?d ①
② ?’dz.1=?’dz.2
?d2 ?d1 ?’dz.2(有方向) L
图2-7 双侧电源线路上电流速断保护的整定
当任一侧区外相邻线路出口处，如图中的d 1点和d 2点短路时，短路电流都要同时流过两侧的保护1和2，此时按照选择性的要求，两个保护均不应动作，因此两个保护的起动电流应选得相同，并按照较大的一个短路电流进行整定，例如当?d2.max﹥?d1.max时，则应取
?’dz.1=?’dz.2=K’k?d2.max
这样整定的结果，将使位于小电流侧的保护2保护范围缩小，有可能不满足灵敏度的要求。当两端电源容量的差别越大时，对保护2的影响就越大。
为了解决这个问题，就需要在保护2处设方向元件，使其只当电流从母线流向被保护线路时才动作，这样保护2的起动电流就可以按躲开短路电流较小的d1点短路条件来整定，选择
?’dz.2=K’k?d1.max 如图中的虚线所示，其保护范围较前增加了很多。必须指出，在上述情况下，保护1处无需装设方向元件，因为它从定值上已经可靠地躲开了反向短路时流过保护的最大电流?d1.max .
2. 限时电流速断保护
对应用于双侧电源网络中的限时电流速断保护，其基本的整定原则也和前面单侧电源的限时电流速断保护一样，应与下一级保护的电流速断相配合，但需要考虑保护安装地点与短路点之间有电源或线路（通称为分支电路）的影响。可分为如下两种典型情况。
11
（1）助增电流的影响 ： 分支电路中有电源，此时故障线路中的短路电流大于前一级线路的短路电流。 相关链接： 分支系数 Kfz?故障线路流过的短流路电 ,很显然有助增电流
前一级保护所在线流路过上的短路电流时，因为分支电路中有电源，Kfz是大于1的系数。
（2）外吸电流的影响 ： 分支电路为一并联的线路，此时故障线路中的电流将小于前一级线路的电流，此时分支系数Kfz是小于1的系数。
（3）对单侧电源供电的线路，分支系数Kfz是等于1的特殊情况。所以从这个意义上说，单侧电源网络供电系统是最简单的系统。
六．对方向性电流保护的评价
由以上分析可见，在具有两个以上电源的网络接线中，必须采用方向性保护才有可能保证各保护之间动作的选择性，这是方向保护的主要优点。但当继电保护中应用方向元件以后将使接线复杂，投资增加，同时保护安装地点附近正方向发生三相短路时，由于母线电压降低至零，方向元件将失去判别相位的依据，从而不能动作，其结果是导致整套保护装置拒动，出现方向保护的“死区”。
鉴于上述缺点的存在，在继电保护中应力求不用方向元件（这与前面提到的能用简单的就绝不用复杂的是完全吻合的）。实际上是否能够取消方向元件而同时又不失掉动作的选择性，将根据电流保护的工作情况和具体的整定计算来确定。按照前面的分析基本可以得出下面的结论：
（1） 对电流速断保护，靠近小电源那一侧要加功率方向元件。 （2） 对过电流保护，一般很难从电流整定值躲开，而主要决定于动作时限
的大小，时限小的那一侧要加功率方向元件。
第三节 中性点直接接地电网中接地短路的
零序电流及方向保护
一．两种接地系统
1．中性点直接接地：是指电力系统中变压器的中性点直接跟大地相联，当发生接地短路时，将出现很大的零序电流，因此我们又把它称为大电流接地系统，而在正常运行情况下它们是不存在的，这种系统一般适应于110KV及以上的系统。
2．中性点非直接接地：是指中性点不接地或中性点经消弧线圈接地，当发生单相接地时，故障点的电流很小，因此我们又它称为小电流接地系统，这种系统一般适应于35KV及以下的系统。
二．中性点直接接地系统中发生接地短路的分析
在电力系统中发生接地短路（单相接地或两相接地）时，由于是非对称性短路，是一种复杂短路，因此我们可以利用对称分量的方法将电流和电压分解为正序、负序 和零序分量，并利用复合序网来表示它们之间的关系。
12
相关链接：
正序网络—是指A、B、C三相电压（或电流）幅值大小相等，相位互差120°而且是按顺时针方向旋转；
负序网络—是指A、B、C三相电压（或电流）幅值大小相等，相位互差120°，但是是按反时针方向旋转；
零序网络—是指A、B、C三相电压（或电流）幅值大小相等，方向相同。由零序等效网络所示，零序电流可以看成是在故障点出现一个零序电压Udo而产生的，它必须经过变压器接地的中性点构成回路。
正序网络、负序网络都是对称系统，和电力系统正常运行的情况基本上是一样的，电流电压的计算比较容易，因此我们就不再研究它们，而零序网络是一种比较特殊的对称系统，因此我们要进行分析。图2-8画出了接地短路时的零序等效网络。
B1 A d(1) B B2 1 2 （a）
X B10 A X′d0 X″d0 B X B20
?′0 ?″0 Ud0
?
(b)
Ud0
UA0 UB0
(c)
??Ud0 U d0
? Φd0
I″0 - ? 90o -?″0 100o I′0 - ??″0 ?′0 -?′0 I′0
13
I″0
?(d) (e)
图2—8 接地短路时的零序等效网络
（a）系统接线；（b）零序网络；（c）零序电压的分布；（d）忽略电阻时的向量图；（e）计及电阻时的向量图（设?do=80°） 由上述等效网络可见，零序分量的参数具有如下特点。
（1）故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压越低，一直到变压器的中性点处为零，所以变电所A、B母线上的零序电压为UA0、UB0，称为零序残压。
（2）由于零序电流是由Ud0产生的，当忽略回路的电阻时，按照规定的正方向画出零序电流和电压的向量图，?0ˊ和?0＂将超前Ud090°，而当计及回路电阻时，例如取零序阻抗角为Φd0=80°，?0′和?0″将超前Ud0100°。
（3）对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率的方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。
在这里需要说明一点：前面我们曾经提到，当系统发生接地短路故障时，短路点的电压为零，而此处说故障点的零序电压最高，这两种说法有没有矛盾？
实际上这两种说法并不矛盾，因为还有正序分量和负序分量，和零序分量最后叠加的结果，故障点的电压一定是零。 三．零序电压滤过器和零序电流滤过器
为了取得零序电压和零序电流，通常采用零序电压滤过器和零序电流滤过器。对于零序电压，一般采用三个单相式电压互感器，其一次绕组接成星形并将中性点接地，其二次绕组接成开口三角形，这样从m、n端子上得到的输出电压为
Umn=Ua+Ub+Uc=3U0
????????用类似的方法可得 ?j=?a+?b+?c=3?0
我们研究这些东西以后，关键还是要落实到保护上，下面我们就来研究保护。 四．零序电流速断（零序I段）保护
整定原则有两条：
（1）躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流。 （2）躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流。
很显然在上面两条中选取其中较大者再乘以一个可靠系数K'k作为整定值。 五．零序电流限时速断 （零序Ⅱ段）保护
零序电流限时速断的整定原则与相间短路限时电流速断一样，其起动电流首先考虑和下一条线路的零序电流速断相配合，并带有高出一个0.5S的时限。 六．零序过电流（零序Ⅲ段）保护
零序过电流保护的整定原则是：因为在正常情况下，没有零序电流，因此我们只能按照躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流?bpmax来整定，引入可靠系数Kk，即为
?′\dzj=Kk?bpmax
以上三种零序电流保护的整定原则有些是与前面相间电流保护的整定原则
14
一样，为什么一样？因为都是电流速断、限时电流速断、定时限过电流三段保护；但也有不一样的地方，为什么不一样？因为是零序电流的三段保护，零序电流有它自己的特点，所以我们要抓住它们之间的共同之点和不同之点，进行比较。 七．方向性零序电流保护
在双侧或多侧电源的网络中，电源处变压器的中性点一般至少有一台要接地，由于零序电流的实际流向是由故障点流向各个中性点接地的变压器，因此在变压器接地数目比较多的复杂网络中，就需要考虑零序电流保护动作的方向性问题。
和前面分析的情况一样，必须在零序电流保护上增加功率方向元件，利用正方向和反方向故障时，零序功率方向的差别，来闭锁可能误动的保护，才能保证动作的选择性。
零序功率方向继电器接于零序电压3U0和零序电流3?0之上。为了帮助记忆，下面我们将相间功率方向继电器GJ和零序功率方向继电器GJ0作一个比较： 相间功率方向继电器GJ 零序功率方向继电器GJ0 1．作用 做闭锁元件 ??做闭锁元件 Uj—非故障相的相间电压 ??Uj—3U0 2．输入激励量 ?j—故障相的电流 （如?、A?????UBC，IB、UCA，IC、UAB） ?j—3?0 3．接线方式 4．灵敏角 5．带电情况 90°接线（为了消灭死区） 内角a=30°、45° 平时带电 3U0反极性接入（取灵敏角为正） Φlm=70°～85° 平时不带电，一定是发生接地?短路时才有3U0和3?0 ? 八．对零序电流保护的评价
在前面已经分析过，相间短路的电流保护，采用三相星形接线方式时，也可以保护单相接地短路。那么为什么还要采用专门的零序电流保护呢？这是因为两者相比，后者具有很多的优点：
（1）相间短路的过电流保护系按照大于负荷电流整定，继电器的起动电流一般为5～7A，而零序过电流保护则按照躲开不平衡电流的原则整定，其值一般为2～3A，由于发生单相接地短路时，故障相的电流与零序电流3?0相等，因此，零序过电流保护的零敏度高。零序过电流保护的动作时限也较相间保护为短。 （2）相间短路的电流速断和限时电流速断保护直接受系统运行方式变化的影响很大，而零序电流保护受系统运行方式变化的影响要小得多。此外，由于线路零序阻抗远较正序阻抗为大，X0=（2～3.5）X1，故线路始端与末端短路时，零序电流变化显著，曲线较陡，因此零序I段的保护范围较大，也较稳定，零序II段的灵敏系数也易于满足要求。
（3）当系统中发生某些不正常运行状态时，例如系统振荡，短时过负荷等，三相是对称的，相间短路的电流保护均将受它们的影响而可能误动作，而零序保护则不受它们的影响。
15