零序CT选型

零序电流互感器设计选型参考手册

一、 概述

众邦公司开发生产的零序电流互感器是用于电力电缆上的一种互感器，它的一次绕组为穿过互感器孔的三相一次导体电缆（或是单相电缆），它的一次电流是一次三相电流的矢量和（在三相平衡时为0），当发生系统单相接地时或三相平衡时，矢量和不为0，零序电流互感器的二次有电流输出，可以供给保护装置，实现保护和监控。

由于电缆自身绝缘，零序电流互感器外壳也是绝缘的，所以零序电流互感器可以使用在任一电压等级的电缆上。

二、 不需要精度和变比的高灵敏度零序电流互感器

这种零序电流互感器主要用在中性点不接地或经消弧线圈接地系统。 2.1 小电流接地选线装置用零序电流互感器

小电流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，零序电流互感器也要有一定的输出，来满足装置启动的门坎值。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，经过多年实践和试验得知与小电流选线装置配套的零序电流互感器选用： 变比：150/5 容量：5VA 或变比：40/1 容量：2.5VA

这两种零序电流互感器在负载阻抗2.5Ω时，一次1A，二次输出在20mA左右，一次40A时，二次≥1A，没有严格的变比关系。

2.2 与DD11/60型继电器配套使用的零序电流互感器

DD11/60型继电器线圈并联阻抗为10Ω，COSΦ=0.8，我公司生产的ZB—LJ（K）□A型零序电流互感器是其配套产品，二次电流60MA时，零序电流互感器一次电流≤4A。

2.3 与DL11/0.2型继电器配套使用的零序电流互感器

DL11/0.2型继电器线圈并联阻抗为10Ω，COSΦ=0.8，我公司生产的ZB—LJ（K）□B型零序电流互感器是其配套产品，二次电流0.2A时，零序电流互感器一次电流≤10A。

三、 有变比、容量、精度要求的零序电流互感器。

3.1国家标准GB1208—1997

国标中规定，保护用电流互感器误差限值。

准确级 额定一次电流下的 额定一次电流下的 在额定准确限值一次 电流误差% 相位差±（ˊ） 电流下的复合误差% 5P ±1 ±60 5 10P ±3 —— 10 3.2 精度与容量（额定负荷）的关系

国标中规定：“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上表所列限值。”所以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，才能达到上表精度，如所选容量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。

3.3 容量与二次阻抗的关系 Z=S/I2 或 S=I2×Z

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。 例如：变比100/5 容量：5VA

Z=S/I2=5/52=0.2（Ω） 变比150/5 容量：10VA Z=S/I2=10/52=0.4（Ω） 变比 100/1 容量： 2.5VA Z=S/I2=2.5/12=2.5（Ω） 变比 50/1 容量： 1VA Z=S/I2=1/12=1（Ω）

根据例子可以看出二次电流为1A的所需容量较小，所以建议优先使用二次额定电流为1A的零序电流互感器。 四、

变比的选择

4.1变比

额定一次电流与额定二次电流之比

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；20/1；50/1；100/1；150/1；200/1，因为只有发生一次接地故障时，零序电流互感器才有输出。人们不会让接地电流很大时才使保护动作。（不用考虑躲过负荷电流）可是由于一次绕组是电力电缆，仅有一匝，这样，50/5的零序电流互感器的二次额定匝数，仅10匝，所以50/5的零序电流互感器负荷特性较差，实际负载阻抗和零序电流互感器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也会加大，所以在允许的情况下尽量选用大一些的变比。

4.2 已有保护整定值时变比选择 已有保护定值，变比就很容易选择了。

如定值是一次电流80A时保护动作，可靠国标选100/5 或100/1。 4.3 电阻接地系统变比的选择

电阻接地系统接地点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90o。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性电流向量和的负值。如：电阻接地系统（IR=1—1.5IC）

6KV 10KV IC 10—50 30—60 阻值 20—200 20—150 IR 20—80 40—100 故障I合 25—200 50—160 建议零序电流互感器变比选用：50/1 100/1 150/1 200/1 100/5 200/5

4.4 中性点不接地和消弧线圈接地系统用零序电流互感器变比的选择。

这种系统接地电流较大时，或保护最小启动电流较小时，可选用大一些变比的零序电流互感器，如50/1；100/1；100/5；150/5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，所以一般10A以下保护就要动作。消弧线圈接地系统由于电感电流和电容电流的中和后，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）由于使用的综合保护（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，见2）。就要求有整定值，一般定值≤10A，如整定值一次电流为5A，可考虑100/5A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>0.25A也只好选用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，否则精度要差一些。

4.5 大电流接地系统变比的选择

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以上变比，不要太小，否则躲不过不平衡电流。注意零线（N）不要穿过CT。

4.6 零序电流互感器二次额定电流的选择

国标规定有1A、2A、5A。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CT二次额定电流值。

五、 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（见3） 5.1综合保护等电子型保护的容量

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的零序电流互感器选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。

5.2与继电器配套的零序电流互感器容量 常用电磁继电器阻抗（Ω）

型号 DL—10 最大整定电流（A） 0.6 2 6 DL—20C 0.6 2 6 DL—30 2 线圈串联 4 0.36 0.065 18.3 2 0.24 2 线圈并联 1 0.07 0.018 4.2 0.5 0.06 0.5 6 0.2 0.06 根据阻抗和零序电流互感器的额定二次电流可计算出零序电流互感器的容量。

5.3 二次回路电缆电阻表 铜导线电阻表

标称截面积 mm2 1.5 2.5 4 直流电阻20oC Ω/KM ≤12.1 ≤7.41 ≤4.61 六、孔径的选择

交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆（见下页） 七、准确限值系数

额定准确限值一次电流与额定一次电流之比。 例如：变比100/5 10P5

10 P 5 ↓ ↓ ↓

复合误差 保护级 准确限值系数

也就是说一次电流500A时，二次电流为25A左右，他的复合误差≤10%，准确限值系数在零序电流互感器应用较少，因为我们要尽可能的使零序电流互感器工作在额定一次电流和额定二次电流时，以获得较高的精度。 三芯 8.7/15KV 导线截面mm2 单芯 8.7/15KV 建议CT孔径mm导线截mm 80 100 100 100 120 120 120 120 120 2 12/20KV 建议CT孔径导线截mm80 80 80 80 100 100 100 100 120 120 35 50 70 95 2 12/20KV 建议CT孔径 共三根ф 共六根ф 共九根ф 导线截面mm2 电缆外径mm 电缆外径mm 63 66 69 74 电缆外径mm 23 24 25 27 29 电缆外径mm 27 29 30 32 建议CT孔径mm 共 三 根 ф 100 100 100 120 120 120 120 120 120 140 140 共 六 根 ф 120 140 140 140 140 140 160 160 180 200 200 共 九 根 ф 140 160 160 180 180 200 200 200 220 240 240 （ф） 面（ф） 面25 35 50 70 95 53 55 58 61 66 25 35 50 70 95 100 120 140 100 120 140 35 100 120 140 50 100 120 140 70 100 140 160 95 120 70 150 73 185 77 240 84 300 89 120 77 150 82 185 86 240 92 300 97 120 30 150 32 185 34 240 36 300 39 400 42 500 45 100 140 180 120 34 120 140 180 150 35 120 140 200 185 38 120 160 200 240 40 120 160 200 300 43 120 180 220 400 45 140 200 240 500 48 八、整体式与分体式

为了方便安装和便于改造工程，我公司型号中带“K”为分体式（开合式）用M8—M12六角螺丝将

两部分组在一起。这种零序电流互感器由于螺丝的松紧影响其精度所以只能做到“10P”级。整体式零序电流互感器，可以检测精度后再浇注，故也能做到“5P”级或更高至测量级。 零序电流互感器原理

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。

零序电流保护一般适合使用于TN接地系统。因为当发生一相接地时，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C.T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C.T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C.T，对在低压侧母排的零序C.T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C.T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C.T，达不到所要现的保护功能，这一点在现场施工时很容易疏忽。