1 零序电流互感器的工作原理

我国目前220/380V与110kV及以上电压等级的供电系统，为电源中性点直接接地系统；3～66kV在电电压等级的供电系统，有电源中性点不接地系统、通过串联电阻接地系统与通过串联消弧线圈接地系统。当电源中性点与负荷中性点不连接时，负荷中的三相电流向量和为零，三根相线全部穿过零序电流互感器，在三相负荷电流对称与不对称情况下，零序电流互感器二次侧均感应不出电流；在发生两相短路时，零序电流互感器二次侧也感应不出电流；但三相负荷电流不平衡，以及发生两相短路时，是有正序、负序与零序电流的。

在电源中性点不接地的供电系统，三相对地都有电容电流，正常运行时，三相对地电容电流向量和为零。一旦发生单相接地故障，接地一相对地电位为零，对地电容电流也就为零，其他不接地两相对地电压升高为线电压，等于相电压的√3倍，对地电容电流也就增加√3倍。发生单相接地故障电流就为一相对地电容电流的3倍。

三相对地电容电流只剩下不接地两相穿过零序电流互感器，其大小为本电压等级系统一相对地电容电流的3倍，再减去本回路一相一相对地电容电流的3倍。因此对于电源中性点不接地的供电系统，发生单相接地故障电流一般都不会太大，其值与本电压等级系统一相对地电容电流大小有关。

在电源中性点通过串联电阻或直接接地的供电系统，一旦发生单相接地故障，故障电流通过大地形成回路，大地的阻抗非常小，短路阻抗就等于线路、变压器及串联电阻的阻抗，所以故障电流就很大，所以称为单相对地短路，故障电流为单相对地短路电流，此电流直接通过大地返回电源中性点，与其他不接地两相无关，所以零序电流互感器就可以感应二次电流。由于零序电流互感器一次侧电流为短路电流，其值就非常大。

2 变比问题电源中性点不接地的供电系统，发生单相接地故障后，故障电流比较小，常规单相接地保护，零序电流互感器与接地继电器配合使用，产品说明书只标注一次侧与二次侧额定电流。一次侧额定电流有20A、40A与60A等几种，可根据本电压等级全系统的单相对地电容电流的3倍来选择。二次侧额定电流有0.1A、0.2A与0.5A几种，根据所选用的接地继电器来选择，采用数字式（微机）保护装置后，数字式（微机）保护装置单相接地保护的零序电流输入接口的最大电流一般为1A，所以零序电流互感器二次侧额定电流需要选0.5A。在电源中性点通过串联电阻接地，或直接接地的供电系统，发生单相接地故障后，故障电流非常大，零序电流互感器的一次侧与二次侧电流都非常大；一次侧额定电流为20A、40A与60A，二次侧额定电流为0.1A、0.2A与0.5A的零序电流互感器就满足不了要求。就需要选用一次侧与二次侧额定电流都比较大的零序电流互感器。现在零序电流互感器的规格，生产厂家的说明书也开始采用变比来表示。一次侧额定电流有20A、50A、70A、100A、150A、200A与300A等几种，二次侧额定电流有5A与1A等两种。设计时应以厂家的产品说明书为准。对于电源中性点不接地的供电系统，上一级为35kV变电站一般可选20/1A或50/1A；上一级为110kV变电站一般可选50/1A或70/1A。对于电源中性点通过串联电阻接地，或直接接地的供电系统，零序电流互感器的一次侧额定电流可按照负荷额定电流来选择，二次侧额定电流选5A，此时要求，数字式（微机）保护装置单相接地保护的零序电流输入接口的最大电流也为5A，3精度问题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，照准确级用额定准确值一次电流下的最大复合误差的百比来标称，5P表示在额定准确值一次电流下的最大复合误差为5%，10P表示在额定准确值一次电流下的最大复合误差为10%。设计时可选5P或10P，容量可选5VA或10VA。4 内径问题由于三根相线都穿过零序电流互感器，所以对零序电流互感器的内径与电缆外径继续校验。设计时应以厂家的产品说明书为准。零序电流互感器按照安装方式不同，分为整体式（如LJ与LJZ）与开合式（如LXK）两种。如右下图所示，电缆需要整体穿过零序电流互感器。零序电流互感器安装在电缆头之前，所以电缆头的接地线必须穿过零序电流互感器。如果选用整体式零序电流互感器，就需要在做电缆头之前把零序电流互感器安装好。如果选用开合式零序电流互感器，在电缆头做好之后，仍然可以安装零序电流互感器。所以一般选用开合式零序电流互感器方便于安装。有些零序电流互感器方形穿孔，此种设计可能是考虑到把电外皮剥掉后，再将三根带绝缘的相线穿过去，此时电缆头的接地线就不需要穿过零序电流互感器。零序电流互感器可以在电缆头做好之后在安装，但在做电缆头做之前，需要考虑好零序电流互感器的安装位置。110kV及以上电压等级变电站与220/380V供电系统为电源中性点直接接地系统，单相接地保护的零序电流互感器应安装在变压器中性线上。110kV及以上电压等级变电站单相接地保护的零序电流互感器的运行方式与整定由供电部门决定。220/380V供电系统单相接地保护的零序电流互感器安装在变压器中性线（PNE）上，变压器中性线（PNE）需要采用绝缘线，穿过零序电流互感器后再接地，接到后再分为中性线（N）与保护接地线（PE）。如果零序电流互感器只安装到中性线（N）上，与保护接地线（PE）发生单相接地故障，就无法进行单相接地保护。如果零序电流互感器只安装到保护接地线（PE）上，与电源中性线（N）发生单相接地故障，就无法进行单相接地保护，此时可以检测到剩余电流（漏电电流），起到剩余电流（漏电）保护作用。采用零序电流互感器的220/380V供电系统单相接地保护，可按照躲过最大不平衡电流来整定，动作时间应躲过出线单相接地保护的动作时间。