什么是零序电流? 在三相四线电路中, 三相电流的相量和等于零, 即 Ia+Ib+IC=0 如果在三相四线中接入一个电流互感器, 这时感应电流为零。 当电路中发生触电或漏电故障时,回路中有漏电电流流过, 这时穿过互感器的三相电流相量和不等零, 其相量和为:Ia+Ib+Ic=I(漏电电流) 这样互感器二次线圈中就有一个感应电压, 此电压加于检测部分的电子放大电路, 与保护区装置预定动作电流值相比较, 如大于动作电流, 即使灵敏继电器动作, 作用 于执行元件掉闸。 这里所接的互感器称为零序电流互感器, 三相电流的相量和不等于零, 所产生的电流即为零序电流。 原理: 零序电流保护的基本原理是基于基尔霍夫电流定律: 流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零。 在线路与电气设备正常的情况下, 各相电流的矢量和等于零, 因此, 零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出, 执行元件不动作。 当发生接地故障时的各相电流的矢量和不为零, 故障电流使零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通, 零序电流互感器的二次侧感应电压使执行元件动作, 带动脱扣装置, 切换供电网络, 达到接地故障保护的目 的。 作用 : 当电路中发生触电或漏电故障时, 保护动作, 切断电源。 使用 : 可在三相线路上各装一个电流互感器, 或让三相导线一起穿过一零序电流互感器, 也可在中性线 N 上安装一个零序电流互感器, 利用 其来检测三相的电流矢量和。 零序互感器一般是用来检测穿过这只互感器的主电路回路上的不平衡电流(漏电流) 的, 因为在穿过这只互感器的主回路线路上, 电流应该是从电源端出来, 经过互感器中的一条线路到用电设备(负载) , 再由负载回来经过穿过互感器的其它线路再回到电源端, 这个电流的大小, 在经过互感器时应该是等量的也就是大小相同, 只是方向不同而已。 因为大小相同而方向相反的电流在经过互感器一次侧(主电路线路可看作是互感器的一次侧) 时, 不会在二次侧感应出电流来或者是电信号来(电磁感应由于其大小相同而方向相反而互相抵消) , 所以在零序互感器上就没有信号输出。 如果当主回路线路上的其中有一路线上的电流在从电源端出来后经过了 互感器“一次侧” 后, 不再通过互感器一次侧的其它线路或不完全通过互感器一次侧的其它线路再回到电源端, 而是经过其它“通路” 回到电源端, 那么就会使互感器的二次侧 ( 互感器线圈)感应出这个“经过而不回到” 互感器的电流信号 ( 比如象人体触电或设备漏电) , 而这个信号经过放大后, 就可以控制和零序互感器有电气连接的保护设备动作, 断开被保护的主回路的电源, 保证了 人身和设备的安全。 零序电流互感器的安装 零序电流保护具体应用 可在三相线路上各装一个电流互感器( C. T) , 或让三相导线一起穿过一零序 C. T, 也可在中性线 N 上安装一个零序 C. T, 利用 这些 C. T来检测三相的电流矢量和, 即零序电流 Io, IA+IB+ IC=IO, 当线路上所接的三相负 荷完全平衡时( 无接地故障, 且不考虑线路、 电器设备的泄漏电流) , IO=0;当线路上所接的三相负 荷不平衡, 则 IO=IN, 此时的零序电流为不平衡电流 IN;当某一相发生接地故障时, 必然产生一个单相接地故障电流 Id, 此时检测到的零序电流 IO=IN+Id, 是三相不平衡电流与单相接地电流的矢量和。 零序电流保护一般适合使用 于 TN 接地系统。 10 kV 中性点经低电阻接地系统在全国大城市电网上普遍采用 。 变电站、 开闭站10 kV 线路零序保护装置采用 外附零序电流互感器方式使用 越来越多 , 由于过去零序电流互感器使用 不多 , 所以在安装使用 上发现了 许多 问题, 有的甚至于造成零序保护装置在接地故障时拒动, 保护越级。 1、 安装存在的问题 (1) 零序电流互感器应装在开关柜底板上面, 应有可靠的支架固定。 但有些厂家或施工单位将零序电流互感器安装在开关柜底板下面的支架上, 更有甚者将零序电流互感器捆绑在电缆上, 这违背了 开关柜全封闭原则, 既不安全, 也不防尘,更不防小动物, 留下很多 隐患。 (2) 电缆终端头穿过外附零序电流互感器后, 电缆金属屏蔽接地线与外附零序电流互感器的相对位置不正确。 根据有关规定: 三芯电力电缆终端处的金属护层必须接地良好; 塑料电缆每相铜屏蔽和钢铠应锡焊接地线(油浸纸绝缘电缆铅包和铠装应焊接地线) , 电缆通过零序电流互感器时, 电缆金属护层和接地线应对地绝缘, 电缆接地点(电缆接地线与电缆金属屏蔽的焊点) 在互感器以下时, 接地线应直接接地(见图 1) ; 图 1 接地点在互感器以上时, 接地线应穿过互感器接地(见图 2) , 接地线必须接在开关柜内 专用 接地铜排上, 接地线须采用 铜绞线或镀锡铜编织线, 接地线的截面必须符合规程要求。 在检查中发现有些电缆接地线该穿零序电流互感器时未穿, 一些不该穿零序电流互感器的反倒穿了 , 造成事故接地零序保护不能正确动作。 图 2 (3) 由于电缆终端头做得比较大, 造成电流互感器磁路不闭合。 目 前常用 的 10 kV电力电缆为三芯交联聚乙稀电缆, 截面多 为 240 mm2、 300 mm2, 电缆外径较粗再加上三芯手套附加的热溶密封胶就更粗, 零序电流互感器套不上去, 施工中就拆开零序电流互感器接口 , 电缆套过来了 , 接口 却忘记恢复; 有的恢复了 , 但接口 恢复不严; 更有的终端头三芯分开处比零序电流互感器内 径粗又正好卡在零序电流互感器中间使零序电流互感器接口 无法恢复闭合, 造成零序电流互感器磁路不闭合, 无法正常工作。 (4) 零序电流互感器二次连片 在电缆施工中被打开, 工作完结后未及时恢复, 造成电流互感器二次线圈开路。 (5) 电缆金属护层接地线的接地端未焊接接线端子, 也未接在开关柜内 设置的接地铜排上, 而是随便搭接在开关柜体螺栓上。 2、 正确施工方法 10 kV 线路零序保护装置采用 外附零序电流互感器, 在设计施工中应注意: (1) 应保证选用 零序电流互感器内 径大于电缆终端头外径; (2) 施工中尽量不要拆动零序电流互感器, 如必须拆动, 工作完结必须恢复原状; (3) 接地线须采用 铜绞线或镀锡铜编织线, 接地线的截面不应小于 25 mm2, 接地端部要焊接接线端子, 并正确处理接地线与零序电流互感器的相对位置, 接地线必须安装在接地铜排上; (4) 通电前要对零序保护系统进行整定, 确保保护工作正常。 零序电流保护的最大特点是: 只反应单相接地故障。 因为系统中的其他非接地短路故障不会产生零序电流, 所以零序电流保护不受任何故障干扰。 零序电流保护装置: 在中性点直接接地的电网( 又称大接地电流系统) 中, 发生线路单相接地故障时,将出现较大的零序电流。 利用 零序电流来构成接地短路的保护装置称为零序电流保护装置。 常采用 三段式。 零序Ⅰ 段: 瞬时零序电流速断, 保护本线路全长 70%~ 80% 零序Ⅱ 段: 带时限零序电流速断, 保护本线路全长及下一段线路一部分。 零序Ⅲ段: 零序过流保护, 保护本线路全长及下一段线路的后备保护。 零序电流保护的基本原理是基于基尔霍夫电流定律: 流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零, 即 ΣI=0, 它是用零序 C.T 作为取样元件。 在线路与电气设备正常的情况下, 各相电流的矢量和等于零(对零序电流保护假定不考虑不平衡电流), 因此, 零序 C.T 的二次侧绕组无信号输出(零序电流保护时躲过不平衡电流), 执行元件不动作。 当发生接地故障时的各相电流的矢量和不为零, 故障电流使零序 C.T 的环形铁芯中产生磁通, 零序 C.T 的二次侧感应电压使执行元件动作, 带动脱扣装置, 切换供电网络, 达到接地故障保护的目的。 零序电流保护一般适合使用于 TN 接地系统。 因为当发生一相接地时, 对 TN-S 系统 Id 回路阻抗包括相线阻抗 Z1, PE 线阻抗 ZPE 和接触阻抗 Zf, 即 Zs=Z1+ZPE+Zf; 对于 TN-C系统, Id 回路阻抗包括相线阻抗 Z1, PEN 线阻抗 ZPEN 和接触电阻 Zf, 即 ZS=Z1+ZPEN+Zf;对于 TN-C-S 系统, Id 回路阻抗包括相线阻抗 Z1, PEN 线阻抗 ZPEN, PE 线阻抗 ZPE 和接触电阻 Zf, 即 ZS=Z1+ZPEN+ZPE+Zf, 产生的单相接地故障电流 Id=220/ZS, 明显大于无故障时的三相不平衡电流, 只要整定合适, 就可检测出发生接地故障时的零序电流, 以切断故障回路。 而对 IT 系统, 一般均是使用对供电可靠性要求较高、 对单相接地不必要立即切断供电回路、 但需发出绝缘破坏监察信号、 以维持继续供电一段时间。 工矿企业内的不配出中性线的三相三线配电线路。 当单相接地时, 该故障线路上流过的零序电流是全系统非故障系统电容电流之和, 因而容易检测出接地故障电流, 故可用零序电流保护装置来监察相对地第一次接地故障。 TT 接地系统常应用于工农业、 民用建筑的照明、 动力混合供电的三相四线配电系统中, 常发现三相不平衡电流较大, 当发生一相接地时, Id 回路阻抗包括相线阻抗 Z1, PE 线阻抗 ZPE, 负载侧接地电阻 RA 和电源侧接地电阻 RB, 接触阻抗 Zf, 即ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf, 接地故障电流 Id=220/ZS, 由 于 RA+RB> > Z1+ZPE+Zf, 且 RA+RB 数值一般均较大, 很明显 TT 系统的故障环路阻抗大, 产生的单接故障电流 Id, 远远小于不平衡电流, 很难检测出故障电流, 故不适用于 TT 接地系统。 零序电流互感器具体应用可在三相线路上各装一个电流互感器(C.T), 或让三相导线一起穿过一零序电流互感器, 也可在中性线 N 上安装一个零序电流互感器, 利用这些电流互感器来检测三相的电流矢量和, 即零序电流 Io, IA+IB+IC=IO, 当线路上所接的三相负荷完全平衡时(无接地故障, 且不考虑线路、 电器设备的泄漏电流), IO=0; 当线路上所接的三相负荷不平衡, 则 IO=IN, 此时的零序电流为不平衡电流 IN; 当某一相发生接地故障时, 必然产生一个单相接地故障电流 Id, 此时检测到的零序电流 IO=IN+Id, 是三相不平衡电流与单相接地电流的矢量和 零序电流和剩余电流是不一样的.零序电流测的是 Ia+Ib+Ic,在对称负荷的时候,它等于 0;但是现实情况中,不可能等于 0,总会有一个不平衡电流。 而剩余电流测量的是 Ia +Ib+Ic+N, 这个时候, 不管负荷的情况, 正常情况是等于 0 的。 所以剩余电流会比零序电流更加灵敏 如果在三相四线中接入一个电流互感器, 这时感应电流为零。 当电路中发生触电或漏电故障时, 回路中有漏电电流流过, 这时穿过互感器的三相电流相量和不等零, 其相量和为: Ia+Ib+Ic=I(漏电电流) 这样互感器二次线圈中就有一个感应电压, 此电压加于检测部分的电子放大电路, 与保护区装置预定动作电流值相比较, 如大于动作电流, 即使灵敏继电器动作, 作用于执行元件掉闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器, 三相电流的相量和不等于零, 所产生的电流即为零序电流。 : 1、 无论是纵向故障、 还是横向故障、 还是正常时和异常时的不对称, 只要有零序电压的产生; 2、 零序电流有通路。 以上两个条件缺一不可。 因为缺少第一个, 就无源泉; 缺少第二个, 就是我们通常讨论的“有电压是否一定有电流的问题。 零序公式:3U0=UA+UB+UC,3I0=IA+IB+IC