零序电流保护与间隙电流保护：有何区别？如何应用？

零序电流保护与间隙电流保护的区别及应用

在电力系统中，为了保证设备的安全稳定运行，采取多种保护措施至关重要。其中，零序电流保护与间隙电流保护是两种常见的保护方式，它们各自具有独特的工作原理和应用场景。本文将详细介绍这两种保护的区别及其应用，以便读者能够全面了解并正确运用。

一、零序电流保护

零序电流保护是利用接地时产生的零序电流使保护动作的装置。在三相电力系统中，零序电流是指三相电流的矢量和为零的情况下，通过中性线（或地线）的电流。零序电流通常是由非对称故障、非对称负荷和非对称运行引起的。零序电流保护主要应用在电缆线路和变压器等设备中，用于检测单相接地故障。

工作原理

零序电流保护的工作原理基于电流互感器的测量。在电缆线路上，采用专门的零序电流互感器来实现接地保护。将零序电流互感器套在三芯电缆上，电流继电器接在互感器的二次线圈上。在正常运行或无接地故障时，电缆三相电流的向量之和等于零，零序互感器二次线圈的电流也为零，电流继电器不动作。一旦发生单相接地故障，零序互感器的二次线圈将出现较大的电流，使电流继电器动作切除故障。

零序电流保护还可以采用自产零序电流法，即不装设专用零序电流互感器，而是利用装于三相的同型号和规格的电流互感器二次绕组并联，接入零序电流元件。正常运行中零序电流为0，若三相电流不平衡、相间短路或单相接地时，就会产生零序电流。

应用场景

零序电流保护具有结构简单、工作原理明确、正确动作率高等优点，广泛应用于电力系统的接地保护中。在发电机保护中，零序保护用于检测发电机转子绕组和定子绕组之间的短路故障，防止电气损坏和火灾的发生。在变压器保护中，零序电流保护主要用于检测单相接地故障，及时切除故障电路，防止故障扩大。

优点与不足

零序电流保护的优点包括：

1. 结构与工作原理简单：中间环节少，能够实现快速动作，有利于减少发展性故障。

2. 保护范围稳定：在电网零序网络基本保持稳定的条件下，保护范围稳定。

3. 保护定值不受负荷电流影响：受故障过渡电阻的影响较小，保护延时段灵敏度较高。

然而，零序电流保护也存在一些不足，如受系统不对称接地故障时产生的工频零序电流冲击较大，可能对变压器造成不利影响。

二、间隙电流保护

间隙电流保护是指为变压器中性点间隙接地保护成套装置，主要用于110KV和220KV变压器中性点过电压保护。间隙保护是通过设置在中性点与地之间的放电间隙，当电压超过一定数值时，间隙击穿短路跳闸，从而实现对变压器的保护。

工作原理

间隙保护的工作原理基于电压击穿原理。在变压器中性点与地之间设置一定的放电间隙，当系统出现过电压时，间隙击穿，将过电压引向大地，从而保护变压器免受过电压的损害。间隙保护只是作用在间隙上的电压超过间隙击穿电压时才动作，将中性点直接接地，无法直接跳闸。

间隙保护的电流是通过外接间隙CT电流测量的。当变压器的中性点直接接地时，外接间隙CT电流因为被短接，不会产生间隙电流，保护能够正确动作。当变压器的中性点不接地时，外接间隙CT电流会在系统发生接地故障时产生间隙CT电流，且间隙电流与自产零序电流大小一样。

应用场景

间隙保护主要用于变压器中性点的过电压保护，特别是在系统不对称接地故障时，间隙保护能够有效防止工频零序电流对变压器的冲击。间隙保护具有结构简单、可靠、运行维护量小的优点，在工频、操作和雷电过电压下都能对变压器进行保护。

间隙保护在110KV和220KV变压器中性点过电压保护中应用广泛，通常采用有间隙保护、避雷器保护、间隙与避雷器并联保护三种方式。间隙保护的缺点是放电分散性大，保护特性一般，工频续流较大，灭弧能力较差。间隙动作会产生截波，对变压器本身的绝缘也不利。

优点与不足

间隙保护的优点包括：

1. 结构简单、可靠：运行维护量小，适用于各种过电压情况下的保护。

2. 成本低：间隙保护是成本最低、维护量最少的保护方式之一。

然而，间隙保护也存在一些不足，如保护特性一般，放电分散性大，在三种过电压这样大范围保护配合参数确定较为困难。此外，间隙动作会产生截波，对变压器本身的绝缘不利。

三、零序电流保护与间隙电流保护的区别

零序电流保护与间隙电流保护在保护原理、应用场景和保护特性等方面存在显著差异。

1. 保护原理：零序电流保护利用接地时产生的零序电流使保护动作，而间隙保护则是通过设置在中性点与地之间的放电间隙，当电压超过一定数值时，间隙击穿短路跳闸。

2. 应用场景：零序电流保护主要用于电缆线路和变压器的接地保护，检测单相接地故障。间隙保护主要用于变压器中性点的过电压保护，防止系统不对称接地故障时对变压器的冲击。

3. 保护特性：零序电流保护结构简单、工作原理明确，正确动作率高，保护范围稳定。间隙保护虽然结构简单、可靠，但保护特性一般，放电分散性大，在三种过电压情况下保护配合参数确定较为困难。

4. 配合使用：在实际应用中，零序电流保护与间隙保护可以配合使用，共同构成变压器中性点的绝缘保护。间隙保护通常作为零序电流保护的补充，提高保护的全面性和可靠性。

四、结论

零序电流保护与间隙电流保护是电力系统中常见的两种保护方式，各自具有独特的工作原理和应用场景。零序电流保护主要用于检测单相接地故障，具有结构简单、工作原理明确、正确动作率高等优点。间隙保护主要用于变压器中性点的过电压保护，具有结构简单、可靠、运行维护量小的优点。在实际应用中，两者可以配合使用，共同提高电力系统的安全稳定运行水平。

通过深入了解零序电流保护与间隙电流保护的区别及应用，我们能够更好地选择和运用这两种保护方式，确保电力设备的安全稳定运行。同时，在实际操作中，还需要根据具体设备的特点和运行条件，合理设置保护参数，提高保护的灵敏度和可靠性。