互感器铁芯基本原理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,它是用零序C.T作为取样元件。在线路与电气设备正常的情况下,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。当发生接地故障时的各相电流的矢量和不为零,故障电流使零序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。
零序电流保护一般适合使用于TN接地系统。因为当发生一相接地时,对TN-S系统Id 回路阻抗包括相线阻抗Z1,PE线阻抗ZPE和接触阻抗Zf,即Zs=Z1+ZPE+Zf;对于TN-C系统,Id回路阻抗包括相线阻抗Z1,PEN线阻抗ZPEN和接触电阻Zf,即ZS=Z1+ZPEN+Zf;对于TN-C-S系统,Id回路阻抗包括相线阻抗Z1,PEN线阻抗ZPEN,PE线阻抗 ZPE和接触电阻Zf,即ZS=Z1+ZPEN+ZPE+Zf,产生的单相接地故障电流Id=220/ZS,明显大于无故障时的三相不平衡电流,只要整定合适,就可检测出互感器铁芯发生接地故障时的零序电流,以切断故障回路。而对IT系统,一般均是使用对供电可靠性要求较高、对单相接地不必要立即切断供电回路、但需发出绝缘破坏监察信号、以维持继续供电一段时间。工矿企业内的不配出中性线的三相三线配电线路。当单相接地时,该故障线路上流过的零序电流是全系统非故障系统电容电流之和,因而容易检测出接地故障电流,故可用零序电流保护装置来监察相对地第一次接地故障。TT接地系统常应用于工农业、民用建筑的照明、动力混合供电的三相四线配电系统中,常发现三相不平衡电流较大,当发生一相接地时,Id回路阻抗包括相线阻抗Z1,PE线阻抗ZPE,负载侧接地电阻RA和电源侧接地电阻RB,接触阻抗Zf,即ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf,接地故障电流Id=220/ZS,由于RA+RB>>Z1+ZPE+Zf,且 RA+RB数值一般均较大,很明显TT系统的故障环路阻抗大,产生的单接故障电流Id,远远小于不平衡电流,很难检测出故障电流,故不适用于TT接地系统。
零序电流互感器铁芯具体应用可在三相线路上各装一个电流互感器(C.T),或让三相导线一起穿过一零序电流互感器,也可在中性线N上安装一个零序电流互感器,利用这些电流互感器来检测三相的电流矢量和,即零序电流Io,IA+IB+IC=IO,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、电器设备的泄漏电流),IO=0;当线路上所接的三相负荷不平衡,则IO=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,必然产生一个单相接地故障电流Id,此时检测到的零序电流IO=IN+Id,是三相不平衡电流与单相接地电流的矢量和
零序电流和剩余电流是不一样的.零序电流测的是Ia+Ib+Ic,在对称负荷的时候,它等于0;但是现实情况中,不可能等于0,总会有一个不平衡电流。而剩余电流测量的是Ia +Ib+Ic+N,这个时候,不管负荷的情况,正常情况是等于0的。所以剩余电流会比零序电流更加灵敏
如果在三相四线中接入一个电流互感器铁芯,这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故障时,回路中有漏电电流流过,这时穿过互感器的三相电流相量和不等零,其相量和为:Ia+Ib+Ic=I(漏电电流)
这样互感器二次线圈中就有一个感应电压,此电压加于检测部分的电子放大电路,与保护区装置预定动作电流值相比较,如大于动作电流,即使灵敏继电器动作,作用于执行元件掉闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器,三相电流的相量和不等于零,所产生的电流即为零序电流。