零序电流互感器的设计选型与应用

零序电流互感器的设计选型与应用

李小林

深圳天安骏业投资发展（集团）有限公司

摘要：本文通过归纳与总结，简单介绍关于10kV电力系统中零序电流互感器的设计选型及其应用，探讨了在民用电气设计中如何选择合适的零序电流互感器。

关键词：零序电流互感器；变比；准确级

Design,SelectionandApplicationofZero-sequenceCurrentTransformer

Abstract：Thisarticlesummarizesandsummarizes,brieflyintroducesthedesignselectionandapplicationofthezero-sequencecurrenttransformerinthe10kVpowersystem,anddiscusseshowtochoosetherightzero-sequencecurrenttransformerinthecivilelectricaldesign.

Keywords：Zero-sequencecurrenttransformer；ratio；accuracy

零序互感器是一种利用单相接地故障线路的零序电流较非故障电路大的特征，用电流互感器取出零序电流信号，通过继电器动作，实现有选择性的切断故障电流或者发出故障信号。我们在10kV电力系统设计中，常常遇到开关柜内零序互感器的设计选型问题，由于对零序电流互感器的了解不够，以及不同的零序电流互感器应用场景不一样，导致我们设计及安装过程出现一些问题，造成零序互感器保护装置在实际中拒动作、误动作、或者越级动作等问题。本文就一些常见问题进行初步探讨。

1.零序电流互感器的工作原理

零序电流互感器又称为零序电流过滤器，它与普通的电流互感器相仿。它的一次绕组是被保护系统的三相导线（三个相线导体一起穿过互感器环形铁芯），二次绕组则反映二次系统的零序电流。[1]在中性点不接地系统中，单相接地保护装置由零序电流互感器与继电器构成。零序电流互感器感应的是由于单相接地故障后，产生的容性电流：3I0，即3I0=Ia+Ib+Ic（均为向量），正常时Ia+Ib+Ic=0（矢量和为0），此时零序互感器不动作；线路故障时，Ia+Ib+Ic>0，铁芯中出现零序磁通，二次绕组感应出电动势，产生的零序电流反映至二次侧测量、保护装置，通过继电器推动执行机构进行动作，从而保护设备。

2.零序电流互感器的选型

零序电流互感器根据配合保护的不同，分为小电流接地装置用、继电器用、综合继保用三类。因此我们在设计选型时，也可以根据保护装置的不同，来选择零序电流互感器，具体如下：

1）与小电流接地系统装置配套使用

小电流接地系统选线装置本身没有整定值，零序电流只是装置装置的判断依据之一。这种零序电流互感器的负责阻抗一般为2.5Ω左右，因此我们选择零序电流互感器时，可以选择无变比型，一次零序电流1~40A,二次电流0.02~1A左右。

2)与综合继保装置配套使用的零序电流互感器

综合继保装置阻抗一般为0.2~0.4Ω，其零序电流过流保护二次动作的整定值为0.1~20A，这种零序电流互感器可选用带变比、容量、准确级要求的型式。

3）准确级的选择

准确级是指电流互感器在规定使用条件下的误差限制等级。保护用的电流互感器的准确级是按照其额定准确限值一次电流下的最大复合误差的百分比来衡量的，后标为字母“P”。保护用的零序互感器的准确级通常为5P和10P。

如：变比150/5，10P5

其中10为复合误差，P为保护级，5为准确限值系数。

为了是零序电流互感器获得较高的精度，一般零序互感器的准确级选10P。

4）零序电流互感器变比的选择

零序电流互感器变比通常有：50/5、75/5、100/5、150/5、200/5、300/5、20/1、50/1、100/1、150/1、200/1、300/1。零序电流互感器变比通常比较小，只有一次侧发生接地故障时，零序电流互感器才有电流输出。设计选用变比时，通常选择变比大一些的，可以避免负载阻抗和零序电流互感器的容量不一致时产生的较大误差，防止误动作。

电阻接地系统变比的选择：电阻接地系统单相接地时，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。

表16kV、10kV接地系统接地故障电流表

因此建议零序电流互感器的变比选用：50/1、100/1、150/1、200/1、100/5、200/5。根据GB1208-2006中关于电流互感器二次额定电流规定有1A、5A。考虑零序电流互感器二次额定匝数，尽量选用1A的，来提高二次负载能力。

5）零序电流互感器容量选择

GB1208-2006规定：在额定频率及额定负荷下，电流误差，相位差和复合误差不超过表中所列限制值。选择零序电流互感器容量时，要考虑二次回路的阻抗值，方能达到表中精度。

表2保护用电流互感器误差限值

与综合继保装置配套使用的零序电流互感器，回路阻抗一般在0.2Ω~0.5Ω。二次额定电流5A的零序互感器可以选择5VA，二次电流1A的零序互感器可以选择0.2~0.4VA。若线路较长，则要适当加大容量（考虑回路阻抗）。

3.10kV零序电流互感器的安装注意事项

1）高压电力电缆一般为交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，安装要求电流互感器的内径必须大于电缆外径的20~30mm，以便零序电流互感器的安装和检修。施工过程同等规格型号的互感器，通常要选择内径较大的。施工工序上，也是要电缆先穿过零序互感器后再做终端头，避免电缆终端头做好后无法穿过零序电流互感器。施工中一旦发生拆卸零序电流互感器的情况，工作完结后必须恢复。

2）电缆金属屏蔽接地线的正确安装。接地线必须压接在开关内的铜排上，如果随意搭接，接地线换过零序电流互感器时产生感应，造成零序电流互感器保护误动作，严重降低零序电流互感器的可靠性。另外，接地线的截面要求不小于25平方毫米。

结束语

10kV电力系统中零序电流互感器的设计选型过程中，要根据零序电流互感器的使用场合、电力系统的运行型式、相应的保护装置来达到最佳的配合效果。施工过程中也要知晓零序电流互感器的个工作特性及工作原理，避免因施工工序、施工错误的原因，导致零序电流互感器的误动作，造成接地故障是拒动、保护越级等等问题。

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准GB1208-2006电流互感器[S].北京：中国标准出版社,2007.

[2]《工业与民用供配电设计手册》.第四版.第36次印刷.

[3]《开关柜中零序电流互感器设计选型》许铁军,李岳.

[4]《10kV零序电流互感器安装应注意的事项》周家春.