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什么是零序电流?开关柜中的零序互感器是什么?有什么作用?

2013-8-23 16:54| 发布者: admin| 查看: 34893| 评论: 0

摘要: 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 ...

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。
开关柜中的零序互感器是什么?有什么作用?
  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。
零序电流保护有什么特点
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。
什么是零序电流保护装置
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。

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