零序電流互感器設(shè)計(jì)選型手冊(cè)

零序電流互感器設(shè)計(jì)選型手冊(cè)概述保定眾邦公司開發(fā)生產(chǎn)的零序電流互感器是用于電力電纜上的一種互感器，它的一次繞組為穿過互感器內(nèi)孔的三相一次導(dǎo)體電纜（或是單相電纜），它的一次電流是一次三相電流的矢量和（在三相平衡時(shí)為0），當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)單相接地時(shí)或三相平衡時(shí)，矢量和不為0，零序電流互感器的二次有電流輸出，可以供給保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)保護(hù)和監(jiān)控。由于電纜自身絕緣，零序電流互感器外殼也是絕緣的，所以零序電流互感器可以使用在任一電壓等級(jí)的電纜上。不需要精度和變比的高靈敏度零序電流互感器這種零序電流互感器主要用在中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。2.1小電流接地選線裝置用零序電流互感器小電流選線裝置本身沒有整定值，零序電流只是裝置的判據(jù)之一，要求零序電流互感器在一次接地電流較小時(shí)，和非金屬性接地時(shí)，零序電流互感器也要有一定的輸出，來滿足裝置啟動(dòng)的門坎值。裝置本身的負(fù)載阻抗并不大，但需要通過電纜將各個(gè)零序電流互感器與裝置連接起來，所以電纜的阻抗就是零序電流互感器的主要負(fù)載阻抗，這種零序電流互感器的負(fù)載阻抗一般為2.5Ω左右，經(jīng)過多年實(shí)踐和試驗(yàn)得知與小電流選線裝置配套的零序電流互感器選用：變比：150/5容量：5VA或變比：40/1容量：2.5VA這兩種零序電流互感器在負(fù)載阻抗2.5Ω時(shí)，一次1A，二次輸出在20mA左右，一次40A時(shí)，二次≥1A，沒有嚴(yán)格的變比關(guān)系。2.2與DD11/60型繼電器配套使用的零序電流互感器DD11/60型繼電器線圈并聯(lián)阻抗為10Ω，COSΦ=0.8，我公司生產(chǎn)的ZB—LJ（K）□A型零序電流互感器是其配套產(chǎn)品，二次電流60MA時(shí)，零序電流互感器一次電流≤4A。2.3與DL11/0.2型繼電器配套使用的零序電流互感器DL11/0.2型繼電器線圈并聯(lián)阻抗為10Ω，COSΦ=0.8，我公司生產(chǎn)的ZB—LJ（K）□B型零序電流互感器是其配套產(chǎn)品，二次電流0.2A時(shí)，零序電流互感器一次電流≤10A。有變比、容量、精度要求的零序電流互感器。3.1國家標(biāo)準(zhǔn)GB1208—1997國標(biāo)中規(guī)定，保護(hù)用電流互感器誤差限值。準(zhǔn)確級(jí)額定一次電流下的電流誤差%額定一次電流下的相位差±（ˊ）在額定準(zhǔn)確限值一次電流下的復(fù)合誤差%5P±1±60510P±3——103.2精度與容量（額定負(fù)荷）的關(guān)系國標(biāo)中規(guī)定：“在額定頻率及額定負(fù)荷下，電流誤差，相位差和復(fù)合誤差不超過上表所列限值?！彼运x零序電流互感器的容量要與二次回路（裝置及回路）阻抗匹配，才能達(dá)到上表精度，如所選容量大時(shí)零序電流互感器在使用時(shí)將出現(xiàn)正誤差，反之則出現(xiàn)負(fù)誤差。3.3容量與二次阻抗的關(guān)系Z=S/I2或S=I2×Z式中S：容量（額定負(fù)荷）用“VA”表示I：二次額定電流，（5A或1A）用“A”表示Z：二次所接儀器或繼電器的阻抗和二次聯(lián)結(jié)線路阻抗之和，用“Ω”表示。例如：變比100/5容量：5VAZ=S/I2=5/52=0.2（Ω）變比150/5容量：10VAZ=S/I2=10/52=0.4（Ω）變比100/1容量：2.5VAZ=S/I2=2.5/12=2.5（Ω）變比50/1容量：1VAZ=S/I2=1/12=1（Ω）根據(jù)例子可以看出二次電流為1A的所需容量較小，所以建議優(yōu)先使用二次額定電流為1A的零序電流互感器。變比的選擇4.1變比額定一次電流與額定二次電流之比零序電流互感器的應(yīng)用一般都選用較小變比，常用的如：50/5；75/5；100/5；150/5200/5；20/1；50/1；100/1；150/1；200/1，因?yàn)橹挥邪l(fā)生一次接地故障時(shí)，零序電流互感器才有輸出。人們不會(huì)讓接地電流很大時(shí)才使保護(hù)動(dòng)作。（不用考慮躲過負(fù)荷電流）可是由于一次繞組是電力電纜，僅有一匝，這樣，50/5的零序電流互感器的二次額定匝數(shù)，僅10匝，所以50/5的零序電流互感器負(fù)荷特性較差，實(shí)際負(fù)載阻抗和零序電流互感器的容量不一致時(shí)將會(huì)出現(xiàn)較大的誤差，而且在低于額定電流時(shí)誤差也會(huì)加大，所以在允許的情況下盡量選用大一些的變比。4.2已有保護(hù)整定值時(shí)變比選擇已有保護(hù)定值，變比就很容易選擇了。如定值是一次電流80A時(shí)保護(hù)動(dòng)作，可靠國標(biāo)選100/5或100/1。4.3電阻接地系統(tǒng)變比的選擇電阻接地系統(tǒng)接地點(diǎn)電流由兩個(gè)分量組成，一個(gè)是電容電流，另一個(gè)是中性點(diǎn)電阻電流，兩者相差90o。故障回路的零序電流等于接地點(diǎn)電流與本線路接地電容電流向量差，即等于所有非故障線路接地電容電流與電阻性電流向量和的負(fù)值。如：電阻接地系統(tǒng)（IR=1—1.5IC）零序電流互感器，可以檢測(cè)精度后再澆注，故也能做到“5P”級(jí)或更高至測(cè)量級(jí)。零序電流互感器原理零序電流保護(hù)的基本原理是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和等于零。在線路與電氣設(shè)備正常的情況下，各相電流的矢量和等于零，因此，\o"零序電流互感器原理"零序電流互感器的二次側(cè)繞組無信號(hào)輸出，執(zhí)行元件不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)的各相電流的矢量和不為零，故障電流使零序電流互感器的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，零序電流互感器的二次側(cè)感應(yīng)電壓使執(zhí)行元件動(dòng)作，帶動(dòng)脫扣裝置，切換供電網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到接地故障保護(hù)的目的。零序電流保護(hù)一般適合使用于TN接地系統(tǒng)。因?yàn)楫?dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，對(duì)TN-S系統(tǒng)Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PE線阻抗ZPE和接觸阻抗Zf，即Zs=Z1+ZPE+Zf；對(duì)于TN-C系統(tǒng)，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PEN線阻抗ZPEN和接觸電阻Zf，即ZS=Z1+ZPEN+Zf；對(duì)于TN-C-S系統(tǒng)，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PEN線阻抗ZPEN，PE線阻抗ZPE和接觸電阻Zf，即ZS=Z1+ZPEN+ZPE+Zf，產(chǎn)生的單相接地故障電流Id=220/ZS，明顯大于無故障時(shí)的三相不平衡電流，只要整定合適，就可檢測(cè)出發(fā)生接地故障時(shí)的零序電流，以切斷故障回路。而對(duì)IT系統(tǒng)，一般均是使用對(duì)供電可靠性要求較高、對(duì)單相接地不必要立即切斷供電回路、但需發(fā)出絕緣破壞監(jiān)察信號(hào)、以維持繼續(xù)供電一段時(shí)間的工礦企業(yè)內(nèi)的不配出中性線的三相三線配電線路。當(dāng)單相接地時(shí)，該故障線路上流過的零序電流是全系統(tǒng)非故障系統(tǒng)電容電流之和，因而容易檢測(cè)出接地故障電流，故可用零序電流保護(hù)裝置來監(jiān)察相對(duì)地第一次接地故障。TT接地系統(tǒng)常應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、民用建筑的照明、動(dòng)力混合供電的三相四線配電系統(tǒng)中，常發(fā)現(xiàn)三相不平衡電流較大，當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PE線阻抗ZPE，負(fù)載側(cè)接地電阻RA和電源側(cè)接地電阻RB，接觸阻抗Zf，即ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf，接地故障電流Id=220/ZS，由于RA+RB>>Z1+ZPE+Zf，且RA+RB數(shù)值一般均較大，很明顯TT系統(tǒng)的故障環(huán)路阻抗大，產(chǎn)生的單接故障電流Id，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于不平衡電流，很難檢測(cè)出故障電流，故不適用于TT接地系統(tǒng)。對(duì)于零序電流保護(hù)的零序C.T安裝，一定要符合有關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于IT接地系統(tǒng)，由于發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電流不僅可能沿著發(fā)生故障電纜的導(dǎo)體表面流回，而且也可能沿著非故障電纜的導(dǎo)體表面流回，故安裝時(shí)必須將電纜頭經(jīng)零序C.T接地，這樣才能保證故障相和非故障相的電容電流通過接地點(diǎn)，即能防止區(qū)外故障時(shí)保護(hù)裝置誤動(dòng)作，又能保證故障時(shí)裝置可靠動(dòng)作。對(duì)于IT接地系統(tǒng)，一般采用在中性線N上安裝零序C.T，對(duì)