零序电流互感器选择

零序电流互感器的选型

1 零序电流互感器的特性及分类 1.1 零序电流互感器及其特性

零序电流互感器是用来检测零序电流的，它的构造与普通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（三相的导线一起穿过互感器环形铁心），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，当发生单相接地故障时，铁心中出现零序磁通，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。

零序电流互感器在电力系统产生零序接地电流时与继电器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。 1.2 零序电流互感器的分类

按安装方式分：整体式和开合式 按结构形式分：母线式和电缆式

按配合保护分：小电流接地选线装置用、继电器用、微机保护用 2 零序电流互感器的选型 2.1 安装方式

从检修和安装方面考虑，尽量选用开合式的零序电流互感器。 2.2 产品结构方面

根据实际用途相应选用。一般大部分使用的都是电缆式，极少数场合使用分母线式，例如发电机出口的零序保护。 2.3 配合保护方面

根据配合使用的保护装置相应选用。根据保护装置的不同，分为以下几种

a) 与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时，和非金属性接地时，零序电流互感器要有一定的输出，来满足装置启动，进行接地选线或进行相应的线路跳闸。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。

这种零序电流互感器一般可选用无变比型，一次零序电流1～40A，二次电流0.02～1A左右。 b) 与DD11/60型接地继电器配套使用的零序电流互感器

DD11/60型接地继电器线圈并联阻抗为10Ω，其动作整定电流为0.03A；这种零序电流互感器一般可选用无变比型，一次零序电流2～4A，二次电流0.03～0.06A左右。

c) 与DL11/0.2型电流继电器配套使用的零序电流互感器

DL11/0.2型电流继电器线圈并联阻抗为10Ω，其动作整定电流为0.1A；这种零序电流互感器一般可选用无变比型，一次零序电流10A，二次电流0.2A左右。

d) 与微机保护装置配套使用的零序电流互感器

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，这种零序电流互感器一般选用带变比、容量、准确级要求的。 2.4 零序电流互感器变比的选择

零序电流互感器的应用一般都选用较小变比，常用的如：50/5、75/5、100/5、150/5、200/5、300/5；20/1、50/1、100/1、50/1、00/1、300/1，因为只有发生一次接地故障时，零序电流互感器才有输出。可是由于一次绕组是电力电缆，只有一匝，这样，50/5、20/1的零序电流互感器的二次额定匝数很少，小电流比的零序电流互感器的负荷特性较差，实际负载阻抗和零序电流的容量不一致时，将会出现较大的误差，而且在低于额定电流时误差出会加大，所以在允许的情况下尽量选用大一些的变比。

a) 已有保护整定值时的变比选择

如果值是一次电流80A时保护动作，可选100/5或100/1A，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。

b) 电阻接地系统（小电流接地系统，一般用于66kV）及以下）变比的选择

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度.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向量差,即等于所有非故障线路接地电容电流与电阻电流向量和的负值。

c) 中性点不接地和消弧线圈接地系统（小电流接地系统，一般用于66kV及以下）用零序电流互感器变比选择

中性点不接地系统单相接地时，流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流。这种系统接地电流较大时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、150/5A及以上。可是有的中性点不接地系统一般不允许接地电流超过10A，所以10A以下保护就要动作。

消弧线圈接地系统单相接地时，由于消弧线圈产生的电感电流和单相接地的电容电流的中和后，一般也不会有超过10A的接地电流（一般都是过补偿，实际接地电流已是电感电流），由于使用了综

合保护，就要求有整定值（不用综合保护的有时用高灵敏度零序电流互感器，和与其配套的继电器），一般定值不大于10A，如整定值一次电流为5A，可考虑100/5或20/1A，一次电流5A时，二次电流0.25A，一般已超过综合保护的启动电流。如综合保护最小启动电流大于0.25A，选用75/5、50/5，15/1、10/1的变比，这些变比的零序电流互感器最好选用整体式的，否则精度达不到要求。

e) 中性点直接接地系统（大电流接地系统，一般用于110kV及以上）变比和选择

中性点接地系统单相接地就是单相短路，变比可以选大一些，如150/5、150/1以上的变比，不要太小，否则躲不过不平衡电流。注意电缆的零线不要穿过零序电流互感器。 2.5 零序电流互感器二次额定电流的选择

二次额定电流一般有5A、1A，考虑到零序电流互感器一般都是小变比，所以尽量选用1A的来提高带负载能力。但是有些综合保护设定1A或5A时是用菜单选择，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。 2.6 容量的选择

容量要与保护装置阻抗（含电缆阻抗）匹配，才能保证其精度。 a) 容量与二次阻抗的关系：Z=S/I2 或S=I×Z

2

式中:S—容量(额定负荷)用VA表示

I—二次额定电流,(5A或1A)用A表示

Z—二次所接仪器或继电器的阻抗和二次联结线路阻抗之和，用Ω表示

b) 精度与容量（额定负荷）的关系

零序电流互感器用于单相接地保护，精度按照准确级来选择， 一般选用10P级，由于互感器的一次电流较小，不易满足准确级要求，如果是开合式的就更难控制误差；准确限值系数一般用5，10，有的用户要求10P20，10P30是不可能满足的。

所选零序电流互感器的容量要与二次回路（装置及回路）阻抗匹配，才能达到误差要求，如所选容量比实际大时零序电流互感器在使用时将出现正误差，反之则出现负误差。

c) 与综合保护等电子型保护配套的零序电流互感器容量

这种保护如就地安装（开关柜上），回路阻抗可以不计，一般在0.2～0.4Ω。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0.2～0.4VA。如电缆连接回路较长，要考虑回路阻抗，加大容量。 2.7 零序电流互感器内径选择

高压电力电缆一般为交联聚乙烯护套电力电缆，在选择零序电流互感器内径时。在求互感器内径大于电缆外径20～30mm，以方便安装和检修。参考数据见下表：

10kV电缆 10kV电缆 零序电流互感器20kV电缆 20kV电缆外截面（mm2） 外径（mm） 内径电（mm） 截面（mm 径（mm） 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300

53 55 58 61 66 70 73 77 84 89 80 80 80 80 100 100 100 100 120 120 35 50 70 95 120 150 185 240 300 63 66 69 74 77 82 86 92 97 零序电流互感器内径（mm） 80 100 100 100 100 120 120 120 120