剩余电流与零序电流互感器的接法

一、剩余电流与零序电流的区别

为了防止人身间接触电以及配电线路由于各种原因而遭损坏，引起火灾等事故，保证设备和线路的热稳定性，我国现行的电气设计、施工等有关规范都提出了在低压配电线路中需设置接地故障保护。在国家标准GB50054－95《低压配电设计规范》第4.4.10条明确指出了采用接地故障保护的两种方法：零序电流保护与剩余电流保护（亦称漏电电流保护）。这两种电流保护的基本工作原理相同，但使用范围、安装等要求却有所不同）。

零序电流保护具体应用可在三相线路上各装1个电流互感器（C.T），或让三相导线一起穿过零序C.T，也可在中性线N上安装1个零序C.T，利用这些C.T来检测三相的电流矢量和，即零序电流I0，IA+IB＋IC=I0，当线路上所接的三相负荷完全平衡时（无接地故障，且不考虑线路、电气设备的泄漏电流），I0=0；当线路上所接的三相负荷不平衡，则I0=IN，此时的零序电流为不平衡电流IN；

当某一相发生接地故障时，必然产生1个单相接地故障电流Id，此时检测到的零序电流I0=IN+Id，是三相不平衡电流与单相接地电流的矢量和。

剩余电流保护的具体做法是在被测的三相导线路上与中性N上各装1个C.T，或让三相导线与N线一起穿过1个零序C.T，得到三相导线与中性线N的电流矢量和IA＋IB＋IC＋IN，当设有发生单相接地故障时，无论三相负荷平衡与否，则此矢量和为零（严格讲为线路与设备的正常泄漏电流）；当发生某1相接地故障时，故障电流中会通过保护线PE及与地相关联的金属构件，即IA＋IB＋IC＋IN≠0，此时数值为接地故障电流Id加正常泄漏电流。

从以上分析可看出，零序电流保护和剩余电流保护两者的基本原理都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，即ΣI=0，并且都用零序C.T作为取样元件。

在线路与电器设备正常情况下，各相电流的矢量和等于零（对零序电流保护假定不考虑不平衡电流），因此，零序C.T的二次侧绕组无信号输出（零序电流保护时躲过不平衡电流），执行元件不动作。当发生接地故障是地，各相电流的矢量和不为零，故障电流的零序C.T的环形铁芯中产生磁通，零序C.T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。

二、剩余电流互感器接法

以三相四线制为例，如图所示，这是剩余电流动作保护器三相四线制电路接线图。正常时，I1+I2+L+I=0（矢量和），剩余电流动作保护器不动作。当设备发生漏电或人身触电时，Il+I2+IN+IN≠0（矢量和），剩余电流动作保护器就会动作，从而切断电源。

类似，单相电路接什么线和三相三线制电路接线接法也是一样，注意PE线不能穿过剩余电流互感器。

三、零序电流互感器接法

零序电流互感器的作用是检查零序电流是否过流。如果低压配电系统中发生单相或两相接地故障，故障电流会通过PE线或工作接地回到电源变压器。

为了测出这部分接地故障电流，PE线或工作接地引上线必须先通过零序电流互感器，随后接至变压器。如果变压中性点直接接地，那么接地故障电流就会直接通过工作接地回到电源变压器，而不通过零序电流互感器，零序电流互感器就无法测出是否过流。

如下图是零序电流互感器错误接法，若按此接法，只有相线碰地时，零序电流互感器才动作；若相线碰PE线，故障电流就从PE线回到变压器，并不通过零序电流互感器的铁心，因此二次侧中不会感应出电流，零序电流互感器不动作，就失去了安装零序电流互感器的作用。

零序电流互感器的正确接法如图1（a）所示。在这种接法下，当相线碰地或碰PE线，零序电流互感器都能动作；当三相电流不平衡超过允许值时，不平衡电流将通过N线使零序电流互感器真正起到过电流保护的作用。

如果需要零序电流互感器在漏电超过允许值时动作，而在三相不平衡时不动作，可按图1（b）接法接零序电流互感器。三相不平衡时，不平衡电流在N线流过，但不通过零序电流互感器，故零序电流互感器不会动作。

对TN-C系统，零序电流互感器的接法见图1（c）。不管相线碰地，还是碰PEN线，只要漏电电流或三相不平衡电流超过允许值，零序电流互感器就动作。

审核编辑：彭静