零序電流互感器的工作原理

我國目前220/380V與110kV及以上電壓等級的供電系統(tǒng),，為電源中性點直接接地系統(tǒng),；3～66kV在電電壓等級的供電系統(tǒng)，有電源中性點不接地系統(tǒng),、通過串聯(lián)電阻接地系統(tǒng)與通過串聯(lián)消弧線圈接地系統(tǒng),。當電源中性點與負荷中性點不連接時，負荷中的三相電流向量和為零,，三根相線全部穿過零序電流互感器,，在三相負荷電流對稱與不對稱情況下，零序電流互感器二次側(cè)均感應不出電流,；在發(fā)生兩相短路時,，零序電流互感器二次側(cè)也感應不出電流；但三相負荷電流不平衡,，以及發(fā)生兩相短路時,，是有正序,、負序與零序電流的。

在電源中性點不接地的供電系統(tǒng),，三相對地都有電容電流,，正常運行時，三相對地電容電流向量和為零,。一旦發(fā)生單相接地故障,，接地一相對地電位為零，對地電容電流也就為零,，其他不接地兩相對地電壓升高為線電壓,，等于相電壓的√3倍，對地電容電流也就增加√3倍,。發(fā)生單相接地故障電流就為一相對地電容電流的3倍。

三相對地電容電流只剩下不接地兩相穿過零序電流互感器,，其大小為本電壓等級系統(tǒng)一相對地電容電流的3倍,，再減去本回路一相一相對地電容電流的3倍。因此對于電源中性點不接地的供電系統(tǒng),，發(fā)生單相接地故障電流一般都不會太大,，其值與本電壓等級系統(tǒng)一相對地電容電流大小有關。

在電源中性點通過串聯(lián)電阻或直接接地的供電系統(tǒng),，一旦發(fā)生單相接地故障,，故障電流通過大地形成回路，大地的阻抗非常小,，短路阻抗就等于線路,、變壓器及串聯(lián)電阻的阻抗，所以故障電流就很大,，所以稱為單相對地短路,，故障電流為單相對地短路電流，此電流直接通過大地返回電源中性點,，與其他不接地兩相無關,，所以零序電流互感器就可以感應二次電流。由于零序電流互感器一次側(cè)電流為短路電流,，其值就非常大,。

2 變比問題電源中性點不接地的供電系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障后,，故障電流比較小,，常規(guī)單相接地保護，零序電流互感器與接地繼電器配合使用,，產(chǎn)品說明書只標注一次側(cè)與二次側(cè)額定電流,。一次側(cè)額定電流有20A,、40A與60A等幾種，可根據(jù)本電壓等級全系統(tǒng)的單相對地電容電流的3倍來選擇,。

二次側(cè)額定電流有0.1A,、0.2A與0.5A幾種，根據(jù)所選用的接地繼電器來選擇,，采用數(shù)字式（微機）保護裝置后,，數(shù)字式（微機）保護裝置單相接地保護的零序電流輸入接口的最大電流一般為1A，所以零序電流互感器二次側(cè)額定電流需要選0.5A,。在電源中性點通過串聯(lián)電阻接地,，或直接接地的供電系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障后,，故障電流非常大,，零序電流互感器的一次側(cè)與二次側(cè)電流都非常大；一次側(cè)額定電流為20A,、40A與60A,，二次側(cè)額定電流為0.1A、0.2A與0.5A的零序電流互感器就滿足不了要求,。就需要選用一次側(cè)與二次側(cè)額定電流都比較大的零序電流互感器,。

現(xiàn)在零序電流互感器的規(guī)格，生產(chǎn)廠家的說明書也開始采用變比來表示,。一次側(cè)額定電流有20A,、50A、70A,、100A,、150A、200A與300A等幾種,，二次側(cè)額定電流有5A與1A等兩種,。設計時應以廠家的產(chǎn)品說明書為準。對于電源中性點不接地的供電系統(tǒng),，上一級為35kV變電站一般可選20/1A或50/1A,；上一級為110kV變電站一般可選50/1A或70/1A。

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對于電源中性點通過串聯(lián)電阻接地,，或直接接地的供電系統(tǒng),，零序電流互感器的一次側(cè)額定電流可按照負荷額定電流來選擇，二次側(cè)額定電流選5A,，此時要求,，數(shù)字式（微機）保護裝置單相接地保護的零序電流輸入接口的最大電流也為5A，3精度問題零序電流互感器用于單相接地保護,，精度按照準確級來選擇,，照準確級用額定準確值一次電流下的最大復合誤差的百比來標稱,，5P表示在額定準確值一次電流下的最大復合誤差為5%，10P表示在額定準確值一次電流下的最大復合誤差為10%,。設計時可選5P或10P,，容量可選5VA或10VA。4 內(nèi)徑問題由于三根相線都穿過零序電流互感器,，所以對零序電流互感器的內(nèi)徑與電纜外徑繼續(xù)校驗,。設計時應以廠家的產(chǎn)品說明書為準。

零序電流互感器按照安裝方式不同,，分為整體式（如LJ與LJZ）與開合式（如LXK）兩種,。如右下圖所示，電纜需要整體穿過零序電流互感器,。零序電流互感器安裝在電纜頭之前,，所以電纜頭的接地線必須穿過零序電流互感器。如果選用整體式零序電流互感器,，就需要在做電纜頭之前把零序電流互感器安裝好,。如果選用開合式零序電流互感器，在電纜頭做好之后,，仍然可以安裝零序電流互感器,。所以一般選用開合式零序電流互感器方便于安裝,。

有些零序電流互感器方形穿孔,，此種設計可能是考慮到把電外皮剝掉后，再將三根帶絕緣的相線穿過去,，此時電纜頭的接地線就不需要穿過零序電流互感器,。零序電流互感器可以在電纜頭做好之后在安裝，但在做電纜頭做之前,，需要考慮好零序電流互感器的安裝位置,。

110kV及以上電壓等級變電站與220/380V供電系統(tǒng)為電源中性點直接接地系統(tǒng)，單相接地保護的零序電流互感器應安裝在變壓器中性線上,。110kV及以上電壓等級變電站單相接地保護的零序電流互感器的運行方式與整定由供電部門決定,。

220/380V供電系統(tǒng)單相接地保護的零序電流互感器安裝在變壓器中性線（PNE）上，變壓器中性線（PNE）需要采用絕緣線,，穿過零序電流互感器后再接地,，接到后再分為中性線（N）與保護接地線（PE）。

如果零序電流互感器只安裝到中性線（N）上,，與保護接地線（PE）發(fā)生單相接地故障,，就無法進行單相接地保護。如果零序電流互感器只安裝到保護接地線（PE）上,，與電源中性線（N）發(fā)生單相接地故障,，就無法進行單相接地保護,，此時可以檢測到剩余電流（漏電電流），起到剩余電流（漏電）保護作用,。采用零序電流互感器的220/380V供電系統(tǒng)單相接地保護,，可按照躲過最大不平衡電流來整定，動作時間應躲過出線單相接地保護的動作時間,。