基本介紹
- 中文名：零序
- 外文名：Zero sequence
- 套用：故障檢測
方法介紹,參數的影響,軌跡及套用,
方法介紹
系統發生不對稱故障時，可採用將三相電流轉換為零序、負序和正序的對稱計算，簡化故障分析。
零序：三相系統中的不平衡分量，且相互之間相位相同。
參數的影響
輸電線路零序阻抗的突降會直接影響線路接地距離保護和零序方向保護的工作可靠性。計算了輸電線路架空地線在逐基桿塔接地(簡稱逐基接地)、單點接地、2處接地、3處接地等多種不同接地方式下的零序參數，討論大地電特性(土壤電阻率)和架空地線電特性(架空地線型號)對輸電線路零序參數的影響。結合地線絕緣子工頻放電特性，計算了輸電線路單相接地故障時沿線地線絕緣子工頻放電動作情況。根據線路地線絕緣子動作情況，計算單相接地故障對輸電線路零序參數的影響。研究表明，架空地線不同接地方式下線路零序參數存在差異，採取非逐基接地方式時，線路兩側變電站、沿線不同地點發生單相接地故障及不同短路電流下沿線地線絕緣子動作情況不同，線路零序參數可能不同。同時給出了架空地線單點接地和逐基接地時線路零序參數的現場測量方法。
架空地線接地方式的影響
1）架空地線單點接地 ：
架空地線絕緣單點接地時，計算了架空地線不換位且不分段、架空地線換位不分段、架空地線分段不換位時輸電線路的零序阻抗。
架空地線絕緣單點接地時，若採取地線換位、地線分段等降低架空地線感應電壓的措施，地線換位不會改變輸電線路零序阻抗，地線分段對輸電線路零序阻抗的影響很小。這是由於地線換位、地線分段等降低架空地線感應電壓的措施不會改變單點接地時零序電流分布，三相零序電流3I0仍是只經過大地返回，而不通過架空地線返回。
2）架空地線2處接地：
架空地線2處接地時，固定其中一個接地點為線路首端變電站構架處，另一個接地點分別為(a)線路L/4 處、(b)中部(L/2 處)、(c)線路 3L/4 處和(d)線路末端變電站構架處，L 為線路首端到末端的距離。
隨著架空地線第2個接地點後移，經過架空地線返回的零序電流Ig0 流過架空地線越長，架空地線2個接地點之間的零序電流都會受到Ig0去磁作用，在2個接地點之外的部分全由大地返回零序電流。2個接地點之間距離越長，被Ig0去磁影響的線路越長，因此零序阻抗幅值Z0隨第2個接地點的後移而減小，零序電抗X0隨著第2個接地點後移而減小。
零序電阻R0不僅與零序電流構成迴路有關，還受架空地線型號、土壤電阻率等因素影響，因此在(d)架空地線首端和末端接地時出現了反而小於(b)架空地線端部和中部接地、(c)架空地線端部和3L/4處接地時零序電阻的現象。
3）架空地線3處接地 ：
架空地線3處接地時，假定架空地線兩端均接地，第3個接地點分別為線路L/4處、中部(L/2 處)和3L/4處，計算了上述3種不同接地情況下輸電線路的零序阻抗。
架空地線兩端均接地時，第3 接地點的位置對輸電線路的零序阻抗影響很小。
4）架空地線逐基接地 ：
架空地線逐基接地時，輸電線路零序阻抗略小於架空地線兩端部均接地時的零序阻抗值。架空地線2個端部接地時，架空地線全線都能參與零序電流的分流，從而對各相導線的全線產生去磁作用，使得架空地線零序阻抗明顯小於架空地線單點接地時。且一旦架空地線兩端接地，架空地線其它地方接地與否對輸電線路零序阻抗的影響不明顯。
土壤電阻率的影響
無論架空地線的接地方式是單點接地還是逐基接地，三相零序電流均需要從大地返回，大地土壤電阻率大小會影響輸電線路零序阻抗。零序阻抗隨著土壤電阻率增大而增大，主要表現為零序電抗增大，零序電阻與土壤電阻率不存在此關係。
架空地線逐基接地時，零序阻抗受土壤電阻率的影響不如單點接地時明顯。原因是架空地線單點接地時，三相零序電流全部經大地返回，形成“三相導線-大地”零序電流迴路，土壤電阻率直接影響零序電流整個迴路電特性的變化。架空地線逐基接地時，三相零序電流可同時經大地和架空地線返回，零序電流迴路包括“三相導線-大地”和“三相導線-架空地線”迴路。此時土壤電阻率僅會明顯影響“三相導線-大地”迴路的電特性，對整個零序電流迴路的影響比架空地線單點接地時小。
架空地線型號的影響
架空地線電氣參數也會影響零序阻抗。架空地線電氣參數差異較大，如鋼絞線GJ-50的直流電阻為3.91 Ω/km，而良導體地線LGJ-150/35的直流電阻為0.19Ω/km，不同型號的光纖複合架空地線(optical fiber composite overhead ground wire ，OPGW)直流電阻變化範圍可達 0.23～1.72 Ω/km。
架空地線包括普通地線(含鋼絞線地線和良導體地線)和OPGW，計算時普通地線選取4種鋼絞線和3種良導體地線，OPGW選取5種型號地線，土壤電阻率取100Ω·m。
軌跡及套用
小電流接地系統單相接地故障選相的傳統判據是建立在電網對地參數嚴格對稱的條件下形成的，由於電網不對稱度的普遍存在，當電網發生不完全接地故障時，特別是經高阻接地時，傳統判據失效。詳細分析並給出電網發生不完全接地故障後的零序電壓軌跡，根據零序電壓變化的特徵將平面坐標系分成若干扇區，每個扇區與電網參數“不平衡矢量和”相對應。研究發現，零序不平衡電壓處在的扇區不同，隨著過渡電導的增加，零序電壓的幅值和相位變化均出現不同的特徵，可根據零序電壓軌跡變化的規律特徵，實現單相不完全接地故障相的判別。理論及仿真分析表明，所提方法可有效解決不對稱電網發生不完全接地故障相的識別。
不完全接地故障相的監測
傳統接地相的判據按照電壓變化正相序提出了電網發生單相接地故障的判據：1）消弧線圈欠補償(或中性點不接地)時電壓最高相的滯後相為接地相，該判據在扇區POQ是成立的（當A相故障），但是如果零序電壓U0落入其他扇區，傳統判據失效；2）消弧線圈過補償時電壓最高相的超前相為接地相，該判據在扇區poq是成立的（當 A相故障），但是如果零序電壓U0落入其他扇區，傳統判據失效。
不同扇區內，隨著過渡電導GE的增加，零序電壓變化特徵如下：
1）扇區NOL：零序電壓相位增加，幅值增加；2）扇區MON：零序電壓相位增加，幅值減小；3）扇區 GOM：零序電壓相位先增加後減小，幅值減小；4）扇區 GOF：零序電壓相位減小，幅值減小；5）扇區 FOQ：零序電壓相位減小，幅值增加；6）扇區 QOL：零序電壓相位先減小後增加，增幅值增加。
不同扇區內，隨著過渡電導GE的增加，零序電壓變化特徵如下：
1）扇區 nol：零序電壓相位減小，幅值增加；2）扇區mon：零序電壓相位減小，幅值減小；3）扇區 gom：零序電壓相位先減小後增加，幅值減小；4）扇區gof：零序電壓相位增加，幅值減小；5）扇區foq：零序電壓相位增加，幅值增加；6）扇區 qol：零序電壓相位先增加後減小，增幅值增加。
不同扇區內，隨著過渡電導GE的增加，零序電壓變化特徵如下：
1）扇區MOP：零序電壓相位增加，幅值減小；2）扇區PON：零序電壓相位減小，幅值減小；3）扇區 NOQ：零序電壓相位減小，幅值增加；4）扇區MOQ：零序電壓相位增加，幅值增加。
由以上結論可知，不同故障相發生不完全接地故障發生所引起的零序電壓幅值或相位的變化均不同，因而可根據零序電壓幅值和相位的變化特徵實現故障的判斷。
電網實際運行中會有線路投入或切除的操作。為此，線上路操作後需再次測量電網線路對地絕緣參數和零序不平衡電壓，並計算“系統參數不對稱矢量和”，然後重新刻畫電網發生單相不完全接地故障後零序電壓變化規律(軌跡)。根據故障後零序電壓幅值和相位的變化特徵判斷故障相。
中性點不接地系統
中性點不接地系統發生不完全接地故障的仿真數據，U0為零序電壓幅值、φ0為零序電壓相位。 隨著過渡電阻的減小，A相接地故障，零序電壓幅值先減小後增加，相位先減小後增加；B相接地故障，零序電壓幅值先減小後增加，相位增加；C相接地故障，零序電壓幅值增加，相位先減小後增加。這與理論分析的結果相吻合。
消弧線圈過補償系統
消弧線圈過補償接地系統發生不完全接地故障的仿真數據，U0為零序電壓幅值、φ0為零序電壓相位。隨著過渡電阻的減小，A相接地故障，零序電壓幅值先減小後增加，相位減小；B相接地故障，零序電壓幅值先減小後增大，相位先增加後減小；C相接地故障，零序電壓幅值增加，相位減小。
消弧線圈過補償與欠補償(不接地)電網在對應特徵扇區內，隨著過渡電導的增加，零序電壓幅值變化規律相同，零序電壓的相位變化規律相反。
消弧線圈全補償接地系統
消弧線圈全補償接地系統發生不完全接地故障的仿真數據，U0為零序電壓幅值、φ0為零序電壓相位。隨著過渡電阻的減小，A相接地故障，零序電壓幅值先減小後增加，相位減小；B相接地故障，零序電壓幅值先減小後增加，相位增加；C相接地故障，零序電壓幅值增加，相位減小。這與理論分析的結果相吻合。
