互感器 2019-03-01 13:52
中國電工網訊:
    什么是零序電流?
 
    在三相四線電路中,三相電流的相量和等于零,即Ia+Ib+IC=0如果在三相四線中接入一個電流互感器,這時感應電流為零。當電路中發生觸電或漏電故障時,回路中有漏電電流流過,這時穿過互感器的三相電流相量和不等零,其相量和為:Ia+Ib+Ic=I(漏電電流)這樣互感器二次線圈中就有一個感應電壓,此電壓加于檢測部分的電子放大電路,與保護區裝置預定動作電流值相比較,如大于動作電流,即使靈敏繼電器動作,作用于執行元件掉閘。這里所接的互感器稱為零序電流互感器,三相電流的相量和不等于零,所產生的電流即為零序電流。
 
    開關柜中的零序互感器是什么?有什么作用?
 
    原理:零序電流保護的基本原理是基于基爾霍夫電流定律:流入電路中任一節點的復電流的代數和等于零。在線路與電氣設備正常的情況下,各相電流的矢量和等于零,因此,零序電流互感器的二次側繞組無信號輸出,執行元件不動作。當發生接地故障時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形鐵芯中產生磁通,零序電流互感器的二次側感應電壓使執行元件動作,帶動脫扣裝置,切換供電網絡,達到接地故障保護的目的。
 
    作用:當電路中發生觸電或漏電故障時,保護動作,切斷電源。
 
    使用:可在三相線路上各裝一個電流互感器,或讓三相導線一起穿過一零序電流互感器,也可在中性線N上安裝一個零序電流互感器,利用其來檢測三相的電流矢量和。零序互感器一般是用來檢測穿過這只互感器的主電路回路上的“不平衡”電流(漏電流)的,因為在穿過這只互感器的主回路線路上,電流應該是從電源端出來,經過互感器中的一條線路到用電設備(負載),再由負載回來經過穿過互感器的其它線路再回到電源端,這個電流的大小,在經過互感器時應該是“等量”的也就是大小相同,只是方向不同而已。因為大小相同而方向相反的電流在經過互感器一次側(主電路線路可看作是互感器的一次側)時,不會在二次側感應出電流來或者是電信號來(電磁感應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沒有“信號輸出”。
 
    如果當主回路線路上的其中有一路線上的電流在從電源端出來后經過了互感器“一次側”后,不再通過互感器一次側的其它線路或不完全通過互感器一次側的其它線路再回到電源端,而是經過其它“通路”回到電源端,那么就會使互感器的二次側(互感器線圈)感應出這個“經過而不回到”互感器的電流信號(比如象人體觸電或設備漏電),而這個信號經過放大后,就可以控制和零序互感器有電氣連接的保護設備動作,斷開被保護的主回路的電源,保證了人身和設備的安全。
 
    零序電流互感器的安裝
 
    零序電流保護具體應用可在三相線路上各裝一個電流互感器(C.T),或讓三相導線一起穿過一零序C.T,也可在中性線N上安裝一個零序C.T,利用這些C.T來檢測三相的電流矢量和,即零序電流Io,IA+IB+IC=IO,當線路上所接的三相負荷完全平衡時(無接地故障,且不考慮線路、電器設備的泄漏電流),IO=0;當線路上所接的三相負荷不平衡,則IO=IN,此時的零序電流為不平衡電流IN;當某一相發生接地故障時,必然產生一個單相接地故障電流Id,此時檢測到的零序電流IO=IN+Id,是三相不平衡電流與單相接地電流的矢量和。
 
    零序電流保護一般適合使用于TN接地系統。
 
    10kV中性點經低電阻接地系統在全國大城市電網上普遍采用。變電站、開閉站10kV線路零序保護裝置采用外附零序電流互感器方式使用越來越多,由于過去零序電流互感器使用不多,所以在安裝使用上發現了許多問題,有的甚至于造成零序保護裝置在接地故障時拒動,保護越級。
 
    1、安裝存在的問題
 
    (1)零序電流互感器應裝在開關柜底板上面,應有可靠的支架固定。但有些廠家或施工單位將零序電流互感器安裝在開關柜底板下面的支架上,更有甚者將零序電流互感器捆綁在電纜上,這違背了開關柜全封閉原則,既不安全,也不防塵,更不防小動物,留下很多隱患。

圖1
 
    (2)電纜終端頭穿過外附零序電流互感器后,電纜金屬屏蔽接地線與外附零序電流互感器的相對位置不正確。根據有關規定:三芯電力電纜終端處的金屬護層必須接地良好;塑料電纜每相銅屏蔽和鋼鎧應錫焊接地線(油浸紙絕緣電纜鉛包和鎧裝應焊接地線),電纜通過零序電流互感器時,電纜金屬護層和接地線應對地絕緣,電纜接地點(電纜接地線與電纜金屬屏蔽的焊點)在互感器以下時,接地線應直接接地(見圖1);圖1接地點在互感器以上時,接地線應穿過互感器接地(見圖2),接地線必須接在開關柜內專用接地銅排上,接地線須采用銅絞線或鍍錫銅編織線,接地線的截面必須符合規程要求。在檢查中發現有些電纜接地線該穿零序電流互感器時未穿,一些不該穿零序電流互感器的反倒穿了,造成事故接地零序保護不能正確動作。
 
    圖2
 
    (3)由于電纜終端頭做得比較大,造成電流互感器磁路不閉合。目前常用的10kV電力電纜為三芯交聯聚乙稀電纜,截面多為240mm2、300mm2,電纜外徑較粗再加上三芯手套附加的熱溶密封膠就更粗,零序電流互感器套不上去,施工中就拆開零序電流互感器接口,電纜套過來了,接口卻忘記恢復;有的恢復了,但接口恢復不嚴;更有的終端頭三芯分開處比零序電流互感器內徑粗又正好卡在零序電流互感器中間使零序電流互感器接口無法恢復閉合,造成零序電流互感器磁路不閉合,無法正常工作。
 
    (4)零序電流互感器二次連片在電纜施工中被打開,工作完結后未及時恢復,造成電流互感器二次線圈開路。
 
    (5)電纜金屬護層接地線的接地端未焊接接線端子,也未接在開關柜內設置的接地銅排上,而是隨便搭接在開關柜體螺栓上。
 
    2、正確施工方法
 
    10kV線路零序保護裝置采用外附零序電流互感器,在設計施工中應注意:
 
    (1)應保證選用零序電流互感器內徑大于電纜終端頭外徑;
 
    (2)施工中盡量不要拆動零序電流互感器,如必須拆動,工作完結必須恢復原狀;
 
    (3)接地線須采用銅絞線或鍍錫銅編織線,接地線的截面不應小于25mm2,接地端部要焊接接線端子,并正確處理接地線與零序電流互感器的相對位置,接地線必須安裝在接地銅排上;
 
    (4)通電前要對零序保護系統進行整定,確保保護工作正常。零序電流保護有什么特點零序電流保護的最大特點是:只反應單相接地故障。因為系統中的其他非接地短路故障不會產生零序電流,所以零序電流保護不受任何故障干擾。什么是零序電流保護裝置零序電流保護裝置:在中性點直接接地的電網(又稱大接地電流系統)中,發生線路單相接地故障時,將出現較大的零序電流。利用零序電流來構成接地短路的保護裝置稱為零序電流保護裝置。常采用三段式。零序Ⅰ段:瞬時零序電流速斷,保護本線路全長70%~80%零序Ⅱ段:帶時限零序電流速斷,保護本線路全長及下一段線路一部分。零序Ⅲ段:零序過流保護,保護本線路全長及下一段線路的后備保護。
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