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零序电流互感器的工作原理

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2016-07-25 19:46:26

零序电流互感器的工作原理

零序电流互感器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 ∑I=0,它是用零序 CT 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 CT 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。
剩余电流会比零序电流更加灵敏
低压漏电零序电流互感器的工作原理
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。
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(CT),或让三相导线一起穿过一零序CT,也可在中性线N上安装一个零序CT,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。
零序电流互感器作用原理
零序电流保护一般适合使用于TN接地系统。
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的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。
对于零序电流保护的零序CT安装,一定要符合有关工艺标准。
对于IT接地系统,由于发生单相接地故障时,接地电流不仅可能沿着发生故障电缆的导体表面流回,而且也可能沿着非故障电缆的导体表面流回,故安装时必须将电缆头经零序CT接地,这样才能保证故障相和非故障相的电容电流通过接地点,即能防止区外故障时保护装置误动作,又能保证故障时装置可靠动作。
对于IT接地系统,一般采用在中性线N上安装零序CT,对在低压侧母排的零序CT必须安装于中性线N与工作接地点(或重复接地)之间的母排上。
如零序CT安装于配电屏的N线母排上,由于配电屏金属外壳一般直接与接地极相联,当母线发生接地短路时,产生的故障电流Id将沿着配电屏金属外壳→接地线→变压器中性点流动,而不经过零序CT,达不到所要求实现的保护功能,这一点在现场施工时很容易疏忽。

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