剩余電流與零序電流互感器的接法

一、剩余電流與零序電流的區(qū)別

為了防止人身間接觸電以及配電線路由于各種原因而遭損壞，引起火災等事故，保證設備和線路的熱穩(wěn)定性，我國現(xiàn)行的電氣設計、施工等有關規(guī)范都提出了在低壓配電線路中需設置接地故障保護。在國家標準GB50054－95《低壓配電設計規(guī)范》第4.4.10條明確指出了采用接地故障保護的兩種方法：零序電流保護與剩余電流保護（亦稱漏電電流保護）。這兩種電流保護的基本工作原理相同，但使用范圍、安裝等要求卻有所不同）。

零序電流保護具體應用可在三相線路上各裝1個電流互感器（C.T），或讓三相導線一起穿過零序C.T，也可在中性線N上安裝1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I0，IA+IB＋IC=I0，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、電氣設備的泄漏電流），I0=0；當線路上所接的三相負荷不平衡，則I0=IN，此時的零序電流為不平衡電流IN；

當某一相發(fā)生接地故障時，必然產生1個單相接地故障電流Id，此時檢測到的零序電流I0=IN+Id，是三相不平衡電流與單相接地電流的矢量和。

剩余電流保護的具體做法是在被測的三相導線路上與中性N上各裝1個C.T，或讓三相導線與N線一起穿過1個零序C.T，得到三相導線與中性線N的電流矢量和IA＋IB＋IC＋IN，當設有發(fā)生單相接地故障時，無論三相負荷平衡與否，則此矢量和為零（嚴格講為線路與設備的正常泄漏電流）；當發(fā)生某1相接地故障時，故障電流中會通過保護線PE及與地相關聯(lián)的金屬構件，即IA＋IB＋IC＋IN≠0，此時數(shù)值為接地故障電流Id加正常泄漏電流。

從以上分析可看出，零序電流保護和剩余電流保護兩者的基本原理都是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節(jié)點的復電流的代數(shù)和等于零，即ΣI=0，并且都用零序C.T作為取樣元件。

在線路與電器設備正常情況下，各相電流的矢量和等于零（對零序電流保護假定不考慮不平衡電流），因此，零序C.T的二次側繞組無信號輸出（零序電流保護時躲過不平衡電流），執(zhí)行元件不動作。當發(fā)生接地故障是地，各相電流的矢量和不為零，故障電流的零序C.T的環(huán)形鐵芯中產生磁通，零序C.T的二次側感應電壓使執(zhí)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。

二、剩余電流互感器接法

以三相四線制為例，如圖所示，這是剩余電流動作保護器三相四線制電路接線圖。正常時，I1+I2+L+I=0（矢量和），剩余電流動作保護器不動作。當設備發(fā)生漏電或人身觸電時，Il+I2+IN+IN≠0（矢量和），剩余電流動作保護器就會動作，從而切斷電源。

類似，單相電路接什么線和三相三線制電路接線接法也是一樣，注意PE線不能穿過剩余電流互感器。

三、零序電流互感器接法

零序電流互感器的作用是檢查零序電流是否過流。如果低壓配電系統(tǒng)中發(fā)生單相或兩相接地故障，故障電流會通過PE線或工作接地回到電源變壓器。

為了測出這部分接地故障電流，PE線或工作接地引上線必須先通過零序電流互感器，隨后接至變壓器。如果變壓中性點直接接地，那么接地故障電流就會直接通過工作接地回到電源變壓器，而不通過零序電流互感器，零序電流互感器就無法測出是否過流。

如下圖是零序電流互感器錯誤接法，若按此接法，只有相線碰地時，零序電流互感器才動作；若相線碰PE線，故障電流就從PE線回到變壓器，并不通過零序電流互感器的鐵心，因此二次側中不會感應出電流，零序電流互感器不動作，就失去了安裝零序電流互感器的作用。

零序電流互感器的正確接法如圖1（a）所示。在這種接法下，當相線碰地或碰PE線，零序電流互感器都能動作；當三相電流不平衡超過允許值時，不平衡電流將通過N線使零序電流互感器真正起到過電流保護的作用。

如果需要零序電流互感器在漏電超過允許值時動作，而在三相不平衡時不動作，可按圖1（b）接法接零序電流互感器。三相不平衡時，不平衡電流在N線流過，但不通過零序電流互感器，故零序電流互感器不會動作。

對TN-C系統(tǒng)，零序電流互感器的接法見圖1（c）。不管相線碰地，還是碰PEN線，只要漏電電流或三相不平衡電流超過允許值，零序電流互感器就動作。