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(zāi)等事故，保證設(shè)備和線路的熱穩(wěn)定性，我國(guó)現(xiàn)行的電氣設(shè)計(jì)、施工等有關(guān)規(guī)范都提出了在低壓配電線路中需設(shè)置接地故障保護(hù)。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50054－95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.4.10條明確指出了采用接地故障保護(hù)的兩種方法：零序電流保護(hù)與剩余電流保護(hù)（亦稱漏電電流保護(hù)）。這兩種電流保護(hù)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(hù)具體應(yīng)用可在三相線路上各裝1個(gè)電流互感器（C.T），或讓三相導(dǎo)線一起穿過(guò)零序C.T，也可在中性線N上安裝1個(gè)零序C.T，利用這些C.T來(lái)檢測(cè)三相的電流矢量和，即零序電流I0，IA+IB＋I(xiàn)C=I0，當(dāng)線路上所接的三相負(fù)荷完全平衡時(shí)（無(wú)接地故障，且不考慮線路、電氣設(shè)備的泄漏電流），I0=0；當(dāng)線路上所接的三相負(fù)荷不平衡，則I0=IN，此時(shí)的零序電流為不平衡電流IN；

當(dāng)某一相發(fā)生接地故障時(shí)，必然產(chǎn)生1個(gè)單相接地故障電流Id，此時(shí)檢測(cè)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(hù)的具體做法是在被測(cè)的三相導(dǎo)線路上與中性N上各裝1個(gè)C.T，或讓三相導(dǎo)線與N線一起穿過(guò)1個(gè)零序C.T，得到三相導(dǎo)線與中性線N的電流矢量和IA＋I(xiàn)B＋I(xiàn)C＋I(xiàn)N，當(dāng)設(shè)有發(fā)生單相接地故障時(shí)，無(wú)論三相負(fù)荷平衡與否，則此矢量和為零（嚴(yán)格講為線路與設(shè)備的正常泄漏電流）；當(dāng)發(fā)生某1相接地故障時(shí)，故障電流中會(huì)通過(guò)保護(hù)線PE及與地相關(guān)聯(lián)的金屬構(gòu)件，即IA＋I(xiàn)B＋I(xiàn)C＋I(xiàn)N≠0，此時(shí)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(hù)和剩余電流保護(hù)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(diǎn)的復(fù)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(shè)備正常情況下，各相電流的矢量和等于零（對(duì)零序電流保護(hù)假定不考慮不平衡電流），因此，零序C.T的二次側(cè)繞組無(wú)信號(hào)輸出（零序電流保護(hù)時(shí)躲過(guò)不平衡電流），執(zhí)行元件不動(dòng)作。當(dāng)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(chǎn)生磁通，零序C.T的二次側(cè)感應(yīng)電壓使執(zhí)行元件動(dòng)作，帶動(dòng)脫扣裝置，切換供電網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到接地故障保護(hù)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(dòng)作保護(hù)器三相四線制電路接線圖。正常時(shí)，I1+I2+L+I=0（矢量和），剩余電流動(dòng)作保護(hù)器不動(dòng)作。當(dāng)設(shè)備發(fā)生漏電或人身觸電時(shí)，Il+I2+IN+IN≠0（矢量和），剩余電流動(dòng)作保護(hù)器就會(huì)動(dòng)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(guò)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(guò)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(huì)通過(guò)PE線或工作接地回到電源變壓器。

為了測(cè)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(guò)零序電流互感器，隨后接至變壓器。如果變壓中性點(diǎn)直接接地，那么接地故障電流就會(huì)直接通過(guò)工作接地回到電源變壓器，而不通過(guò)零序電流互感器，零序電流互感器就無(wú)法測(cè)出是否過(guò)流。

如下圖是零序電流互感器錯(cuò)誤接法，若按此接法，只有相線碰地時(shí)，零序電流互感器才動(dòng)作；若相線碰PE線，故障電流就從PE線回到變壓器，并不通過(guò)零序電流互感器的鐵心，因此二次側(cè)中不會(huì)感應(yīng)出電流，零序電流互感器不動(dòng)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(dāng)相線碰地或碰PE線，零序電流互感器都能動(dòng)作；當(dāng)三相電流不平衡超過(guò)允許值時(shí)，不平衡電流將通過(guò)N線使零序電流互感器真正起到過(guò)電流保護(hù)的作用。

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

對(duì)TN-C系統(tǒng)，零序電流互感器的接法見(jiàn)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(guò)允許值，零序電流互感器就動(dòng)作。