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[摘 要]本文简单介绍了开关柜内配零序电流互感器，分析了其特性。初步探讨了如何选择适合的零序电流互感器，以达到最佳的使用效果。 [关键词]零序电流互感器；开关柜；小电流接地选线装置；变比；容量 中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0312-01 引言： 在中压电力系统的项目中，开关柜设计人员经常会遇到配套使用的零序电流互感器的选择问题。不同的零序电流互感器具有各自不同的特性，它们的应用环境也有所不同。如何在开关柜的设计合理选用零序电流互感器就成为开关柜设计人员经常遇到的问题。 1、零序电流互感器的特性 零序电流互感器是用来检测零序电流的，因此可以称之为零序电流过滤器。它的构造与普通的穿心式电流互感器相仿，只是它的一次绕组是被保护系统的三个相的导线（三个相的导线一起穿过互感器环形铁芯），二次绕组反应一次系统的零序电流。在中性点不直接接地系统中，零序电流互感器与接地继电器等构成单相接地保护装置。系统正常运行时，通过零序电流互感器一次侧三相电流的矢量和为零，即Ia+Ib+Ic=0。此时零序电流互感器处于非工作状态，当发生单相接地故障（例如A相接地）时，Ia+Ib+Ic=3Ioc，3Ioc为B相和C相的对地电容电流的向量和，铁芯中出现零序磁通，该磁通在二次绕组感应出电动势，二次电流流过接地继电器使之动作。在开关柜内零序电流互感器与继电保护装置或信号装置配合使用，使装置元件动作实现保护或监控功能。 2、零序电流互感器的分类 零序电流互感器分为不同类别。按安装方式不同可分为整体式和开合式两类；按结构不同可分为分支母线式和电缆式两类；按照配合保护的不同可分为小电流接地选线装置用、继电器用和微机保护用三类。 应依据不同的使用要求来选用不同的零序电流互感器。从检修和安装方面考虑，应尽量选用LJK、LXK型开合式的零序电流互感器。而整体式零序电流互感器在检修更换时必须重新制作电缆头，不建议使用。根据实际用途考虑，一般选用电缆式零序电流互感器。 3、零序电流互感器与保护装置的配合 零序电流互感器可与不同的保护装置配合使用。 （1）与小电流接地选线装置配套使用 小电流接地选线装置本身没有整定值，零序电流只是装置的判据之一。要求零序电流互感器在一次接地电流较小和非金属性接地时，零序电流互感器也要求一定的输出，来满足装置启动的门坎值，进行接地选线或进行相应线路跳闸。装置本身的负载阻抗并不大，但需要通过电缆将各个零序电流互感器与装置连接起来。所以电缆的阻抗就是零序电流互感器的主要负载阻抗，这种零序电流互感器的负载阻抗一般为2.5Ω左右。此种配合中零序电流互感器可选用无变比型，一次零序电流1～40A，二次电流0.02～1A左右。 （2）与DD11/60型接地继电器配套使用 DD11/60型接地继电器线圈并联阻抗为10Ω，其动作的整定值为0.03A。此种配合中零序电流互感器可选用无变比型，一次零序电流2～4A，二次电流0.03～0.06A左右。 （3）与微机保护装置配套使用 微机保护装置阻抗一般不超过0.2～0.4Ω，其零序过流保护二次动作的整定值为0.1～20A。此种配合中零序电流互感器可选用带变比、容量、准确级要求的形式。 4、零序电流互感器变比的选择 零序电流互感器的应用一般选用较小变比，常用的为：50/5、75/5、100/5、150/5、200/5、10/1、20/1、50/1、60/1、100/1、150/1、200/1。因为只有发生一次接地故障时，零序电流互感器才有输出，所以用户不会允许接地电流很大时才使保护动作。可是由于一次绕组是电力电缆，仅有一匝，这样50/5、10/1的零序电流互感器的二次额定匝数仅10匝，所以50/5、10/1的零序电流互感器负荷特性较差。实际负载阻抗和零序电流互感器的容量不一致时将会出现较大的误差，而且在低于额定电流时误差也会增大，所以在允许的情况下尽量选用变比大一些的零序电流互感器。 （1）已有保护整定值时的变比选择 已有保护定值时，零序电流互感器的变比选择比较容易。例如：保护装置的定值设定为一次电流80A时保护动作，可选用100/5或100/1，其对应的零序二次电流值为4A或0.8A，在零序过流保护二次动作的整定值为0.1～20A之内。 （2）电阻接地系统（小电流接地系统）变比选择 电阻接地系统单相接地时，流过故障点的电流由两个分量组成，一个是电容电流，另一个是中性点电阻电流，两者相差90°。故障回路的零序电流等于接地点电流与本线路接地电容电流的向量差，即等于所有非故障线路接地电容电流与电阻电流的向量和的负值。在此系统中建议使用变比为：50/1、100/1、150/1、200/1、100/5及200/5的零序电流互感器。 架空线的电容电流计算公式为：Ic=（2.7～3.3）×U×L×10-3（A） 式中：U—电网的额定电压（kV） L—线路的长度（km） 系数2.7适用于无避雷器线的线路（木杆线路）。系数3.3适用于有避雷器线的线路金属杆塔时变电所的电力设备所引起的电容电流增值。 由于三芯电缆比同样长度的架空线的电容电流要大25倍，单芯电缆比同样长度的架空线的电容电流要大50倍。所以在近似计算中可采用Ic=0.1×U×L（A）公式。 （3）中性点不接地和消弧线圈接地系统变比的选择 在中性点不接地系统发生单相接地时，流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流。这种系统接地电流比较大或保护最小启动电流较小时，可选用大变比的零序电流互感器，如50/1、100/1、100/5、150/5及以上。但是一般情况下，中性点不接地系统不允许接地电流超过10A，即当接地电流超过10A时保护就要动作。在消弧线圈接地系统发生单相接地时，由于消弧线圈产生的电感电流和单项接地的电容电流的中和后，一般不会超过10A的接地电流。使用综合保护，就要求有整定值，一般定值为≤10A。如整定值一次电流为5A，可考虑使用变比为100/5或20/1的零序电流互感器，一次电流达到5A时，二次电流为0.25A，一般已经超过了综合保护的启动电流。若综合保护的最小启动电流>0.25A时，只能选用变比为75/5、50/5、15/1、10/1的零序电流互感器。此系统中的零序电流互感器应该选用整体式的，否则精度就要差一些。 （4）中性点直接接地系统变比的选择 中性点接地系统单相接地就是单相短路。因此零序电流互感器的变比应该选的大一些，如150/5、150/1及以上的变比。若变比太小，则无法躲过不平衡电流。此系统在安装时应特别注意电缆的零线不可穿过零序电流互感器。 5、零序电流互感器二次额定电流的选择 在GB1208-2006中规定电流互感器的二次额定电流有1A和5A。零序电流互感器一般都是小变比，所以应尽量使用1A的，以提高带负载能力。但是有些综合保护设定1A或5A时是用菜单进行选择的，这时零序电流互感器的二次额定电流就要服从主电流互感器二次额定电流值。 6、容量的选择 零序电流互感器的容量要与保护装置阻抗（包括电缆阻抗）匹配，才能保证其精度。 （1）容量与二次阻抗的关系 公式：Z=S/I2或S=Z×I2 式中：S—容量（额定负荷），单位“VA”。 I—二次额定电流，单位“A”（只有1A或5A） Z—二次所接保护元件的阻抗和二次联结线路阻抗之和，单位“Ω”。 例如：变比为100/5、容量5VA，则Z=S/I2=5/52=0.2Ω （2）与综合保护等电子型保护装置配套的零序电流互感器容量 保护装置若是就地安装（即安装在开关柜上），回路阻抗一般在0.2Ω～0.4Ω，可以忽略不计。二次额定电流5A的零序互感器选5VA，二次额定电流1A的零序电流互感器0.2VA～0.4VA。若电缆连接回路较长（即保护装置安装在控制室），则必须考虑回路阻抗，加大容量。 7、结束语 根据以上的分析方法，通过产品的安装方式、结构形式、配合保护等方面结合电力系统各种运行方式来选择相应的零序电流互感器，已达到零序电流互感器和相应的保护装置的最佳配合，起到保护电力设备的作用。在实际的选型中，应尽量选用树脂浇注成型，外形美观、安装方便、节省空间的形式。应仔细权衡不同零序电流互感器的信价比，进一步降低开关柜的设计成本，增加开关柜的市场竞争力。 |
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