开关柜为啥加零序互感器，高压柜零序互感器大小怎么选

作者介绍了配电盘零相电流互感器（适用0.3866kV），分析其特点，讲解如何选择合适的零相电流互感器以获得最佳使用效果。

1 概述在中压电力系统项目中，我们的开关柜设计人员经常会遇到开关柜中零序电流互感器的选择问题。零序电流互感器具有不同的特性，其用途和环境也不同。在配电盘设计中如何合理选用零相电流互感器，成为配电盘设计者经常遇到的问题。本文对此问题进行了初步探讨。

2 零相电流互感器的特性及分类2.1 零相电流互感器及其特性

由于零序电流互感器是用来检测零序电流的，所以可以称为零序电流滤波器，其结构与普通的穿心式电流互感器类似，但被保护的初级绕组不同的是有三个绕组。相线（三相线一起穿过变压器的环形铁芯），次级绕组反映初级系统的零序电流。

在中性点不直接接地的系统中，由零相电流互感器和接地继电器构成单相接地保护装置。系统正常运行时，流向零相电流互感器一次侧的三相电流矢量和为零，即Ia+Ib+Ic=0。此时零相电流互感器处于停止状态，若发生单相接地故障（如A相），则Ia+Ib+Ic=3Ioc，3Ioc等于接地故障。当B相、C相接地电容电流流过时，铁心出现零点，磁通在次级绕组中产生电动势，使次级电流流过接地继电器，使其动作。

简单地说，零序电流互感器是在电力系统产生零序接地电流时，与继电保护装置或信号装置配合使用，使装置中的元件动作，起到保护或监测功能。成真。

2.2 零相电流互感器的分类

根据安装方式的不同，有一体式（LJ、LJZ等）和开闭式（LXK等）两种。外观如图1所示。

由于产品结构的差异，有分母型（LJM等）和电缆型（LJ、LJZ、LXK等）两种类型。外形图如图1所示。

根据保护组合的不同，分为小电流地线选择装置、继电保护、微机保护三种类型。

图1 零相电流互感器

3 零相电流互感器的选用3.1 安装方法

从维护和安装的角度考虑，请使用LJK、LXK型开闭式零相电流互感器。拆开后的外观如图2所示。LJ、LJZ型结构较旧，需重新改造电缆头. 不建议维护/更换。请选择。

图2 投切零相电流互感器开路状态

3.2 产品结构

请根据实际应用进行选择。一般情况下，经常使用电缆类型（LJ、LJZ、LXK等），但在极少数情况下，也使用分母类型（LJM等），例如发电机处的零序保护插座。您可能还需要使用.

3.3 合作与保护

请根据配套使用的保护装置进行选择。根据保护装置的不同，分为以下类型：

1）零相电流互感器与小电流地线选择装置配合使用

小电流接地引线装置本身没有设定值，零序电流只是该装置的标准之一，如果一次接地电流较小或二次接地电流较小，则零序电流互感器也有一个设定值，需要接地是非金属的，并且需要一定的输出来满足设备的激活阈值，并进行接地线的选择或相应导线的跳闸。

虽然设备本身的负载阻抗不大，但每个零相电流互感器必须通过电缆与设备连接，因此电缆的阻抗就成为零相电流互感器的主要负载阻抗。该零相电流互感器的典型值约为2.5。

此类零序电流互感器一般为不可变型，一次零序电流为140A，二次电流约为0.021A。

2）零序电流互感器与DD11/60接地继电器组合使用

DD11/60接地继电器线圈并联阻抗为10，动作设定为0.03A。此类零序电流互感器一般为不可变型，一次零序电流为24A，二次电流约为0.030.06A。

3）零相电流互感器与DL11/0.2型电流继电器配套使用

DL11/0.2继电器线圈的并联阻抗为10，工作设置为0.1A。此类零序电流互感器一般可选择不可变型，一次零序电流为10A，二次电流约为0.2A。

4）零相电流互感器与微机保护装置配合使用

微机保护装置的阻抗一般不超过0.2~0.4，零序过流保护二次动作整定值为0.1~20A。此类零相电流互感器一般可根据变比、容量、精度要求来选择。

3.4 零相电流互感器变比选择

零序电流互感器应用一般采用较小的变比，如50/5、75/5、100/5、150/5、200/5、300/5、20/1、50/Masu。 1; 100/1; 150/1; 200/1; 300/1，由于零序电流互感器只有在发生接地故障时才输出，如果接地故障电流很大，人们不会采取保护动作。不。

（无需考虑避免负载电流。）但由于初级绕组是电源线，只有一匝，所以零相电流互感器的次级额定匝数为50/5，10 /1 只有10 圈。 50/5和10/1绕组的零相电流互感器的负载特性较差，如果实际负载阻抗与零相电流互感器的容量不匹配，就会产生较大的误差，导致在错误中。如果电流低于额定电流，也会增加，所以尽可能增加变比。

1）现有保护整定值时变比选择

保护设置已经就位，可以轻松选择转换率。若设定值为一次电流为80A时保护动作，可选择100/5或100/1，对应的零序二次电流值为4A或0.8A。零序过流保护范围为0.120A。

2）电阻接地型（小电流接地型，一般在66kV以下使用）变比的选择

如果电阻接地系统是单相接地，则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，并且两个分量呈90相距较远。故障电路中的零序电流等于接地点电流与线路接地电容电流矢量之差。换句话说，它等于接地电容电流和电阻的矢量和的负值。所有非故障线路中的电流请参见表1。

推荐的零序电流互感器变比为：50/1、100/1、150/1、200/1、100/5、200/5。

表1 电阻接地型接地电流（IR=1-1.5IC）

a) 架空线路电容电流的计算

IC=(2.73.3)*U*L*10-3(A)

公式：U——电网额定电压（kV）

L——线路长度（KM）

系数2.7适用于无防雷线路（木杆线路），系数3.3适用于有防雷线路（木杆线路）和金属杆塔。

变电站电力设备引起的容量电流增量可按表2估算。

表2 电源设备引起的容量电流增加

b) 电缆的电容电流是同长度架空线电容电流的25倍（3芯电缆）50倍（1芯电缆），IC=0.1U*L（A） 。用于近似计算。您也可以使用表3中的平均值进行计算。

表3 电缆线路电容电流平均值（A/KM）

3）中性点不接地和灭弧线圈接地系统（小电流接地系统，一般用于66kV以下）的零序电流互感器变比选择。

如果不接地系统的中性点单相接地，则流过故障点的唯一电流是系统对地的电容电流。如果该系统中的接地电流较大或保护的最小启动电流较低，可以使用变比较大的零序电流互感器，如50/1、100/1或100/5。 150/5 或以上。但一些中性点不接地的系统一般要求10A以下的保护，因为接地电流一般不能超过10A。

如果消弧线圈接地系统是单相接地，一般不会有超过10A的接地电流，因为消弧线圈产生的电感电流和单相接地的电容电流被中和。（一般是过补偿） ），实际接地电流为电感电流）。

使用综合保护时需要设定值（如不使用综合保护，可采用高灵敏零相电流互感器或配套继电器，见3.3第1至3项）。一般设定值。例如，如果一次电流设置为5A，则可以是100/5A或20/1A，但如果一次电流为5A，则二次电流将为0.25A，这通常会超过综合保护的启动电流。

如果综合保护的最小启动电流>0.25A，则应选择变比75/5、50/5、15/1、10/1。最好与这些一起使用集成零序电流互感器。否则，准确性将会降低。

4）中性点直接接地型（大电流接地型，一般用于110kV以上）变比的选择

中性点接地系统中的单相接地是单相短路。您可以选择更大的转化率，例如： 150/5：大于150/1的转换率不能太小。如果太小，则无法避免不平衡电流。注意电缆中性线不穿过零序电流互感器。

3.5 零相电流互感器二次额定电流的选择

GB1208-2006的电流互感器二次电流额定值为1A和5A。一般零相电流互感器变比较小，所以为了提高负载能力，选择1A（二次额定匝数较多的零相电流互感器）。但有些综合保护整定采用菜单选择来设定1A或5A，其中零相电流互感器的二次电流额定值必须遵循主电流互感器的二次电流额定值。

3.6 容量选择

为了保证精度，电容必须与保护装置的阻抗（包括电缆阻抗）相匹配。

1）电容与次级阻抗的关系

Z=S/I2 或S=I2Z

公式如下：

S：容量（额定负载）以“VA”表示

I：二次额定电流（5A或1A），以“A”表示

Z：二次侧连接设备和继电器的阻抗与二次侧连接线的阻抗之和，以表示。

示例：变比100/5 容量：5VA

Z=S/I2=5/52=0.2()

变比150/5，容量：10VA

Z=S/I2=10/52=0.4()

变比100/1 容量：2.5VA

Z=S/I2=2.5/I2=2.5（）

变比50/1，容量：1VA

Z=S/I2=1/12=1()

2）精度与容量（额定负载）的关系

GB1208-2006规定“在额定频率和额定负载下，电流误差、相位差及综合误差不得超过表4所列限值”。因此，选定的零序电流互感器容量规定为：二次回路（器件和回路）的阻抗匹配可以达到上表中的精度，但如果所选电容大于实际值，则使用零相电流互感器时会出现正误差。

表4 电流互感器保护误差限值

3）适用于综合保护等电子保护的零相电流互感器容量

如果这种类型的保护安装在现场（开关柜上），则环路阻抗可以忽略不计（通常为0.2 至0.4）。二次额定电流为5A的零相电流互感器选5VA，二次额定电流为1A的零相电流互感器选0.2VA0.4VA。如果电缆连接环路较长，请考虑环路阻抗并增大电容。

4）与继电器匹配的零相电流互感器容量

表5 常用电磁继电器的阻抗（）

根据零序电流互感器的阻抗（见表5）和零序电流互感器的额定二次电流，可以计算出零序电流互感器的容量。

5) 二次回路电缆电阻。参见表6。

表6 铜线电阻表

3.7 准确度等级和准确度极限系数

准确度等级是电流互感器的等级。变压器在规定的使用条件下的误差必须在规定的限度内。用于保护的电流互感器的准确度等级是标称、额定准确度限值的一次电流下的最大组合误差的百分比，后跟字母“P”（代表保护）。保护用电流互感器的标准精度等级为5P和10P。

精度极限系数是额定精度极限一次电流与额定一次电流的比值。

示例：可变比率100/5；10p5

其中，10为综合误差，p为防护等级，5为精度极限系数。

因此，如果初级电流为500A，次级电流约为25A，综合误差10%。零相电流互感器很少使用精确的限制因素。零相电流互感器必须是：零序电流互感器的工作原理是尽可能接近其额定值，并在测量一次和额定二次电流时提供更高的精度，但零序电流互感器的精度等级通常为10P。

3.8 动态稳定电流和短时热电流

动态稳定电流是一次电流很大且不会对电流互感器造成机械损坏时产生的功率。电缆式零相电流互感器的一次绕组是电力电缆。变压器和电流互感器不具有动态和稳定的电流，因为电力电缆不直接接触。

短时热电流是指二次绕组短路时，电流互感器能承受小于1秒而不损坏的最大均方根一次电流（以‘kA-S’表示）。通常为5KA/1 秒或更长。

3.9 零相电流互感器一次、二次电流曲线

a.0~1、初始阶段，零序电流互感器的初级电流较小，一部分用于励磁，因此次级电流也较小。高灵敏零序电流互感器一般都在这个阶段工作。马苏。

b.1~2、在直线段，初级电流与次级电流成正比。零相电流互感器工作在线性区。有变比和精度要求的零相电流互感器通常在此阶段运行。

c.2~3，2后变压器进入饱和区。精度值因子2越大，该点越高，进入饱和区的速度越慢。

3.10 零相电流互感器内径的选择

高压电力电缆常见交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，但在选择零相电流互感器内径时，一般需要将电流互感器内径增大20至30 毫米。考虑电缆外径（见表7），以方便电缆和变压器的安装和维护。

表7 三芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆变压器内径选型表

4 结论根据上述分析方法，对电力系统不同的运行方式（中性点接地、中性点不接地、电阻接地、灭弧线圈）进行安装方式、结构类型、产品调整和保护等选型。相应的零相电流互感器实现了零相电流互感器与相应保护装置的优化配合，起到保护电力设备的作用。

在实际选型时，我们力求采用外形美观、结构紧凑、安装方便、节省安装空间的树脂浇注成型产品，并仔细比较和考虑各种零相电流互感器的性价比，然后再进一步选择。设计，我们会尽量减少。降低开关柜成本，增加开关柜数量的市场竞争力。

本文编译自《电气技术》，题为《开关柜零序电流互感器的设计与选型》，作者徐铁军、李跃。