河北省迁安市北京首钢股份有限公司 司建宽 064400
摘要：零序互感器在10KV配电中起着重要的作用，本文阐述了零序电流生产的原理，分析了电缆头与零序电流互感器的相对位置关系.北京首钢股份有限公司炼钢作业部6#高配供电采用中性点不接地或经消弧线圈接地的接地系统，称为小电流接地系统。小电流接地系统中零序电流互感器的安装与直接接地系统中漏电保护器的安装是有区别的。由于使用者受到漏电保护器安装方法的影响，造成在小电流接地系统中，零序电流互感器与高压电缆头的相对位置关系不正确，故障时，零序电流互感器无法正确反映零序电流，从而造成故障时零序报警保护装置的误报或不报。因此分析小电流接地系统中零序电流的产生原理，确定零序电流互感器与高压电缆头的相对位置关系，才能正确安装零序电流互感器。本文结合笔者的实际工作经验，在北京首钢股份有限公司炼钢作业部6#高配连铸三台变压器跳闸事件，分析出6#高配三台连铸变压器零序互感器安装不规范，探讨了零序互感器在10KV配电中作用和零序互感器的安装规范，确定北京首钢股份有限公司炼钢作业部6#10KV配电室电缆零流互感器的正确安装方法。
关键词：零序电流互感器 高压电缆头 安装方法
1、零序互感器概述
1.1零序互感器及工作原理
零序互感器是单匝穿心式电流互感器，也可以将它称为零序电流互感器。通常情况下，零序互感器和小电流接地选线装置、微机消谐装置等电力保护设备配套使用。
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1零序电流互感器（其环形铁芯上绕二次绕组，环氧浇注）2电缆（一次绕组）3电缆头4接地线5电流继电器（KA）
1.1.3、工作原理
从上图中可以看出利用零序电流互感器进行单相接地保护的结构和保护接线。在系统正常运行及相间短路时，因在零序电流互感器二次侧有三相电流产生的三相磁通相量之和为零，即在零序电流互感器二次回路中不会感应出零序电流，继电器不动作。
当发生接地故障时，接地电流不仅可能在地中流动，还可能沿着故障线路电缆的导电外皮或非故障电缆的外皮流动；正常运行时，地中杂散电流也可能在电缆外皮上流过。这些电流可能导致保护的误动作，拒绝动作或使其灵敏度降低。为了解决这个问题，在安装零序电流互感器时电缆头应与支架绝缘，并将电缆头外皮的接地线穿过零序电流互感器的铁芯窗口后再接地，这样沿电缆外皮流动的电流来回两次穿过铁芯，互相抵消，因而在铁芯中不会产生相应磁通，也就不致于影响保护的正确工作了。
当被保护线路发生单相接地故障时，三相电流之和不在等于零，它等于每相零序电流的3倍，此时互感器的铁芯中便产生感应磁通，二次线圈内将有感应电流，从而带动继电器使保护装置动作。
1.2 零序电流产生的原因
1.2.1、零序电流产生的原因
小电流接地系统正常运行时，中性点、三相对地都呈绝缘状态，相与地之存在三相对地分布电容CA、CB、CC。三相相电压UA、UB、UC是对称的，系统中各电缆三相对地电容电流平衡，因此，三相电容电流相量和为零，没有电流在地中流动。小电流接地系统发生一相金属性或经过度阻抗接地时，就会出现漏电故障。图1 是系统发生C 相接地后的电路图。接地后，C 相与地同电位，没有了对地电容电流。I1~I6 在供电系统中各条线路上的分布如图1 所示。
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根据节点电流定律：IC+（I1+I2+∧+I6）=0
亦即：IC=-（I1+I2+∧+I6）
故障线路的故障相的电容电流IC，是系统所有电容电流的矢量和。实际IC 方向与图1 中接地点IC 方所示向相反。由图1 知，系统中所有线路其余两相电容电流都涌向故障线路的故障点。接地故障使系统各电缆产生不平衡的电容电流，也就是零序电流。零序电流互感器就是用于监测接地时电容电流的变化，从而获得报警或跳闸信号的。
2、北京首钢股份有限公司炼钢作业部6#高配三台连铸变压器零序互感器安装不规范事件背景
2.1北京首钢股份有限公司炼钢作业部6#高配连铸三台变压器跳闸事件
2.1.1、事件简要经过
2010年12月9日21:14 6#高配后台电脑报10KV II段录波信号发出，同时10KV I段录波信号发出。21:14连铸4#天车1#变112AH柜报“零流I段出口”，变压器跳闸，跳闸时数据IA=0.1107，IB=0.00651，IC=0.09115，零序电流0.5543；21:14连铸4#天车2#变212AH柜报“零流I段出口”，变压器跳闸，跳闸时数据IA=0.03908，IB=0.006514，IC=0.03908，零序电流0.5819。21:14连铸3#天车2#变211AH柜报“零流I段出口”，变压器跳闸，跳闸时数据IA=0.01956，IB=0.006521，IC=0.01304，零序电流0.2416。
2.1.2、模拟实验
12月14日上午，3#连铸天车1#变压器低压进行低压接地事故模拟。低压C相接地后，查零序电流，，为3mA，无明显变化。
查3#连铸天车1#变压器零序电流3mA,4#连铸天车1#变压器零序电流30mA,4#连铸天车2#变压器29mA。
12月15日下午，3#连铸天车1#、2#变压器低压进行低压单项合环而且接地事故模拟。低压B相合环并B接地，3#连铸天车2#变压器零序电流41mA；低压B相合环A相或C相接地，零序电流23mA；
查4#连铸天车1#变压器零序电流48mA,4#连铸天车2#变压器49mA。
2.2分析跳闸原因及整改措施
2.2.1、初步分析是由安装不规范导致
检查发现3#连铸天车1#变压器，4#连铸天车1#、2#变压器3台变压器的零序电流互感器安装不规范接地线未穿过互感器接地。因为电缆通过零序电流互感器时，电缆接地点(电缆接地线与电缆金属屏蔽的焊点)接地点在互感器以上时，接地线应穿过互感器接地。建议对3台变压器零序互感器安装不规范进行整改处理。
2.2.2、整改措施
12日上午，单位实验人员组织进行对4台变压器零序互感器安装不规范进行整改。开始3#连铸天车1#变压器、4#连铸天车1#变压器零序电流互感器进行处理。电缆接地线摇测绝缘0.5MΩ.将电缆接地线直接穿过零序电流互感器，在接地。3#连铸天车1#变压器、4#连铸天车1#变压器零序电流互感器处理完毕。用同样的方法处理4#连铸天车2#变压器零序电流互感器.
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整改后的电缆零序互感器安装图
2.2.3、整改后模拟实验正常
三台变压器零序互感器安装处理完毕后查看3#连铸天车1#变压器0.002，4#连铸天车1#、2#变压器4台变压器的零序电流为0.003
12月20日下午再次组织3#连铸天车1#变压器低压进行低压单项合环而且接地事故模拟。低压B相合环且接地，零序电流0.001A.
3、零序电流互感器安装方法分析
3.1零序电流互感器与高压电缆头的相对位置
零序电流互感器与高压电缆头的相对位置关系绝定了零序电流互感器是否能够监测到故障时系统产生的不平衡的电容电流。也就是零序电流互感器安装是否正确。因此首先要分析零序电流互感器与高压电缆头的相对位置关系。
3.1.1、电缆头与接地线（或金属外皮）同时穿过零序电流互感器，如图2 所示。
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根据节点电流定律知：
零序电流:I0=IC-（I1+I2+I3+∧+I6）=0
故障线路故障相的电容电流与同一电缆另外两完好相以及地线（或金属外皮）所流过的电容电流之和大小相等，方向相反，相互抵消。电容电流矢量和为零。因此没有零序电流生产，零序电流互感器的铁心中不会感应出电动势，与之相连的电流继电器不动作。因此图2 所示安装方法不正确。
3.1.2、电缆动动力芯线穿过零序电流互感器，但电缆头及接地线不穿过，如图3 所示。
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I0=IC-（I1+I2）=I3+∧+I6）
零序电流正是地线（或金属外皮）上所流过的电容电流，零序电流可以使互感器的铁心中感应出电动势，与之相连的电流继电器动作。因此图3 所示安装方法正确。
3.1.3、电缆头与接地线同时穿过零序电流互感器，金属外皮（或地线）又返向穿过零序电流互感器接地，如图4 所示。
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地线（或金属外皮）上所流过的电容电流两次不同方向穿过零序电流互感器，自行抵消，零序电流与2.2 同，可以使互感器的铁心中感应出电动势，与之相连的电流继电器动作。因此图4 所示安装方法正确。
3.2 互感器现场安装
零序电流互感器的安装根据不同的设备可以因地制宜，但必须符合上述正确的位置关系。但可能由于厂家或施工人员的对零序互感器的监测原理不清楚，导致零序电流互感器现场安装不正确。在出现单相接地故障时，接地电流既可以沿着出现问题的电缆导电外皮流动，又能够沿着非故障的电缆导电外皮流动。在正常工作的状态下，电缆导电外皮也会由于某种因素而流过地中的杂散电流。为了防止接地保护装置误动，在安装零序互感器时，应该保证三芯电力电缆终端处的金属护层接地良好，塑料电缆每相铜屏蔽和钢铠应锡焊接地线并可靠接地。而且，应该保证接地线与外附零序电流互感器的相对位置。电缆接地线与电缆金属屏蔽的焊点，也就是说电缆接地点，在互感器以下时，应该将接地线直接接地；当电缆接地点在互感器以上时，应该将接地线穿过互感器接地，应该将接地线接在开关柜内的专用接地铜排上。
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四、结论
随着电力技术的不断发展，将逐步实施配网自动化，应该结合配电自动化进行数据传输。在小电流系统中，零序电流互感器能够监视系统绝缘，在系统单相接地时发出报警，防止发生两相接地短路。也可以动作于跳闸，防止人身触电。但零序电流互感器必须正确安装，使电缆接地线和大地形成的回路不与零序电流互感器交链。否则接地保护装置不起作用。对于零序互感器在10KV配电中作用和常见故障及解决方案的研究具有重要的意义。
参考文献
[1]孙秘 周余强 ，小电流接地系统零序电流互感器安装方法浅析，淄博矿业集团岱庄煤矿 2007
[2]龚宁，浅析零序电流互感器的安装与试验，科技创新导报，2009
[3]陈辉，采用零序电流互感器检测10KV线路接地故障的探讨，浙江电力，2001