一、概述
大接地電流系統(tǒng)：系統(tǒng)中主變壓器中性點(diǎn)直接接地
110kv及以上電網(wǎng) 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)
60kv及以下電網(wǎng) 中性點(diǎn)不接地或不直接接地(小接地電流系統(tǒng))
對于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)（ ），在此系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，通過變壓器接地點(diǎn)構(gòu)成短路通路,使故障相流過很大的短路電流。
運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，d(1)幾率占總故障率的70%∽90% .所以如何正確設(shè)置接地故障的保護(hù)是該系統(tǒng)的中心問題之一。而在該系統(tǒng)中發(fā)生d(1)，系統(tǒng)中會出現(xiàn)零序分量，而正常運(yùn)行時(shí)無零序分量。故可利用零序分量構(gòu)成接地短路的保護(hù)。
運(yùn)行接地方式的選擇，需要綜合考慮電網(wǎng)的絕緣水平、電壓等級、通信干擾、單相接地短路電流、繼電保護(hù)配置、電網(wǎng)過電壓水平、系統(tǒng)結(jié)線、供電可靠性和穩(wěn)定性等因素。
系統(tǒng)圖如上圖(a)所示，假定零序電流的參考方向?yàn)槟妇€指向線路，零序電壓的參考方向指向大地，零序網(wǎng)絡(luò)如圖(b)所示。
（1）零序電壓
故障點(diǎn)uk0最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)， uk0 越低。變壓器中性點(diǎn)接地處uk0=0 ，如圖(a)所示。
(2) 零序電流
其數(shù)值和分布與變壓器中性點(diǎn)接地的多少和位置有關(guān)，而與電源的數(shù)目和位置無關(guān)。
（3）零序電壓和零序電流的相位
在正方向短路下，保護(hù)安裝處母線零序電壓與零序電流的相位關(guān)系，取決于母線背后元件的零序阻抗（一般為70°~80°），而與被保護(hù)線路的零序阻抗和故障點(diǎn)的位置無關(guān)。
(4)零序功率
在線路正方向故障時(shí)，零序功率由故障線路流向母線，為負(fù)值；在線路 反方向故障時(shí)，零序功率由母線流向故障線路，為正值。
二、零序電流和零序電壓的獲取方法
1.零序電流和零序電壓的獲取方法
（1）微機(jī)保護(hù)自產(chǎn)：微機(jī)保護(hù)根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的三相電流值再用軟件進(jìn)行相加得到值。
（2）微機(jī)保護(hù)外接：如下圖所示
外接與自產(chǎn)兩種方式都采用，通過兩種方式得到的值比較可以檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是否正常。
2. 零序電壓的獲取方法
(1) 從tv開口三角處獲取
可由三個(gè)單相電壓互感器或三相五柱式電壓互感器的次級繞組接成開口三角，即首尾相連得到的電壓就是3u0電壓。
發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)電壓互感器或消弧線圈接地時(shí)，可以通過它們的二次側(cè)也可取得零序電壓。
(2) 自產(chǎn)3u0方式
微機(jī)保護(hù)根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的三相電壓值再用軟件進(jìn)行矢量相加得到3u0值，在線路保護(hù)中3u0主要用于接地故障時(shí)判別故障方向。
三、零序電流保護(hù)
作為接地短路保護(hù)的后備保護(hù)，一般配置三段式或四段式零序電流保護(hù)。
（1）零序電流ⅰ段為速動段保護(hù)；
（2）零序電流ⅱ段為帶時(shí)限零序電流速段保護(hù)；
（3）零序電流ⅲ段為零序過電流保護(hù)。
1.零序電流速斷保護(hù)（零序電流i段）
無時(shí)限零序電流速斷保護(hù)工作原理，與無時(shí)限電流速斷保護(hù)相似，靠整定零序電流的大小來獲得選擇性。
當(dāng)在被保護(hù)線路mn上發(fā)生單相或兩相接地短路時(shí)，故障點(diǎn)沿線路mn移動時(shí)，流過m處保護(hù)的最大零序電流變化曲線如圖(b)所示，為保證保護(hù)的動作選擇性，零序電流i段保護(hù)區(qū)不能超出本線路，其動作電流按下述原則整定：
（1）躲過被保護(hù)線路末端發(fā)生單相或兩相接地短路時(shí)流過本線路的最大零序電流，即：
（2）躲過手動合閘或自動重合閘期間斷路器三相觸頭不同時(shí)合上所出現(xiàn)的最大零序電流，即：
（3）躲過非全相運(yùn)行期間振蕩所造成的最大零序電流，即：
2.帶時(shí)限零序電流速段保護(hù)（零序電流ii段）
帶時(shí)限零序電流速斷保護(hù)動作電流的整定原則與相間短路的限時(shí)電流速斷保護(hù)相同。整定時(shí)應(yīng)注意將零序電流的分流因素考慮在內(nèi)，對于上圖中保護(hù)m處，按下述原則整定：
動作電流：躲過相鄰線路ⅰ段末端短路時(shí)流過本線路的最大零序電流。有：
式中
im0.max ：保護(hù)pd2零序i段末端故障流過mn線路的最大零序電流；
：可靠系數(shù)，一般取1.1。
動作時(shí)限：比下一條線路零序電流i段的動作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級差δt。
靈敏性：按被保護(hù)線路末端發(fā)生接地短路時(shí)的最小零序電流來校驗(yàn)，要求：
當(dāng)靈敏系數(shù)不能滿足要求時(shí)，可采取以下措施：
①與相鄰線路零序ii段配合整定。其動作時(shí)限應(yīng)較相鄰線路零序ii段時(shí)限長一個(gè)時(shí)間級差δt。
②改用接地距離保護(hù)
3.零序過電流保護(hù)（零序電流iii段）
零序過電流保護(hù)在正常時(shí)應(yīng)當(dāng)不起動，故障切除后應(yīng)當(dāng)返回，為保證選擇性，動作時(shí)間應(yīng)當(dāng)與相鄰線路iii段按照階梯原則配合。
零序電流iii段的動作電流應(yīng)躲過下一線路始端（即本線路末端）三相短路時(shí)流過本保護(hù)的最大不平衡電流iunb.max。即：
式中
：可靠系數(shù)，一般取1.2～1.3。
iunb.max：最大不平衡電流按下式計(jì)算:
式中
kaper：非周期分量系數(shù)， t＝0s時(shí)取1.5～2，t=0.5 s時(shí)取1；
kss：ta同型系數(shù)。ta型號相同時(shí)取0.5、型號不同時(shí)取1；
ker：ta誤差，取0.1；
：本線路末端三相短路時(shí)流過本保護(hù)的最大短路電流。
靈敏度校驗(yàn)：
作本線路的近后備時(shí)，其靈敏度應(yīng)按本線路末端接地短路時(shí)流過本保護(hù)的最小零序電流校驗(yàn)，要求靈敏系數(shù)大于1.3～1.5。
作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，應(yīng)按相鄰線路末端接地短路時(shí)流過本保護(hù)的最小零序電流校驗(yàn)，要求靈敏系數(shù)大于1.2 。
動作時(shí)間：從零序網(wǎng)的最末級開始按階梯原則向電源方向推算。
四、零序方向保護(hù)的原理和實(shí)現(xiàn)
圖中k點(diǎn)發(fā)生接地故障時(shí)，對于保護(hù)2而言是反方向故障，如果t02<t03，則零序電流保護(hù)2先于零序電流保護(hù)3動作，無選擇性切除故障，擴(kuò)大事故范圍。在這種多電源大接地電流系統(tǒng)中的零序電流保護(hù)，需加設(shè)零序方向元件構(gòu)成零序方向電流保護(hù)，方能保證有選擇地切除故障線路。
1.零序功率方向繼電器
如上圖所示：正方向接地短路故障時(shí)，零序電壓滯后零序電流110°-95°。
如圖所示：反方向接地短路故障時(shí)，零序電壓超前零序電流110°-95° 。
零序功率方向繼電器的內(nèi)角，內(nèi)角一般取=-80° ，最靈敏角φsen=-α，即80°，動作區(qū)如上圖所示。
2.零序方向保護(hù)框圖
下圖為110kv線路零序方向保護(hù)邏輯框圖