接地故障电流测量的依据如下:
式中 IG——接地故障电流;
IL1、IL2、IL3——三相电流互感器二次电流;
I″N——中性线电流互感器二次电流;
KC1——相电流互感器的电流比;
KC2——中性线电流互感器的电流比;
IT——三相不平衡电流;
IN——中性线电流。
从式(1-73)中可以看出,IG实质上就是三相不平衡电流与中性线电流的矢量和,并且中性线IN的电流方向与三相不平衡电流的方向相反。
一般相线电流互感器与中性线电流互感器的电流比不可能一致,因此在计算参数时需要将电流互感器的电流比输入到测算单元中。
接地故障电流的测量方法有三种,即RS系统测量方法、SGR系统测量方法和ZS系统测量方法。三种测量方法罗列如下:
1.测量剩余电流实现测量接地故障电流的方法:RS系统
RS系统的剩余电流检测方式利用电流互感器二次电流的矢量和计算出接地故障电流,适用于三相平衡低压电网或三相不平衡低压电网。
RS测量方法的原理是:
在RS系统中,4只电流互感器既可安装在断路器之外,也可一体化地安装在断路器之内成为断路器专用的电流测量部件。
例如ABB公司的Emax断路器,其内部就安装了4只电流互感器,由此实现测量三相电流和中性线电流,同时在保护脱扣器PR120中对4项电流参数进行计算和判断,由此实现接地故障的G保护功能和双G保护功能,如图1-60所示。(www.xing528.com)
图1-60 RS系统
2.通过测量PE线电流实现接地电流的检测方式:SGR系统
由图1-61中可以看出接地故障电流的测量是通过安装在PE线返回电源端上的电流互感器TA0实现的,TA0的二次电流输入到Relay中实现计算和输出控制。
图1-61 SGR系统
电流互感器的中心孔可穿入保护线PE,其二次电流输出端则连接到脱扣器对应的电流输入端口上。
显然,SGR系统的测量结果与RS系统测量结果等效。
以ABB的Emax断路器为例,其电流互感器TA0(外接线圈和传感器)安装在断路器的外部,位于低压成套开关设备的PE线上,且靠近PE线与中性线N的结合点。电流互感器TA0的二次电流输送到Emax断路器的电子脱扣器PR122/PR123中实现计算和控制。
3.零序电流检测方式:ZS系统
ZS系统的测量方式如图1-62所示。
ZS的方法需要配备零序电流互感器,并且将三相四线制的四根电缆(三根相线,一根中性线)都穿入其中,此时零序电流互感器二次电流的数值乘以电流比后直接反映了接地故障电流的大小。显然,ZS系统的测量结果与RS系统的测量结果等效。
图1-62 ZS系统
虽然ZS系统能直接测量出接地故障电流,但ZS方法只能用在测量小电流的系统上。由于低压电网的电流大,电缆或母线的截面也大,一般的零序电流互感器无法满足低压电网的测量尺寸要求。因此在低压电网中很少使用ZS系统。
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