小电阻接地系统零序电流不同获取方法的比较研究.docx

小电阻接地系统零序电流不同获取方法的比较研究摘要：小电阻接地系统中零序电流的精确提取是其零序保护正确动作的前提该文结合现场实际情况详细分析不同零序电流获取方法的优缺点并给出其适用范围对实际工程应用具有指导意义。关键词：零序电流电流互感器小电阻接地系统中图分类号：TM711文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）12（c）-00-02近年来随着城市电网的高速发展越来越多的经济发达城市中压电网采用了中性点经小电阻接地的运行方式。由于中性点经小电阻接地方式在我国投入运行时间不长许多问题尚有待深入研究。对于小电阻接地系统而言在发生接地故障时零序分量明显通常配置零序电流保护实现其接地故障的快速切除。因此零序电流保护是确保小电阻接地系统安全稳定运行的重要保障。而零序电流保护的动作性能则主要依赖于零序电流的精确提取。在工程实际中对于零序电流的获取主要可有两种方式：一种是将零序电流互感器直接套在三相的封装电缆中以感应出总的零序电流多见于电缆出线的配网；另一种是分别从三相馈线的电流互感器中获取相电流然后在保护装置上合成零序电流多见于架空线出线的配网。该文将结合现场实际情况详细分析上述两种零序电流获取方法的优缺点。1零序CT获取零序电流的误差分析对于电缆线路可通过零序CT获取零序电流如图1所示。电流互感器获取电流后将通过AD转换器等采集环节在这个过程中必然产生一定的量化误差、漂移误差等。为此对应直接由零序电流CT获得零序电流结合电流互感器的误差分析理论可得：式中：为保护装置实际获取的零序电流为一次侧零序电流为互感器二次侧漏电抗为励磁阻抗为二次负载阻抗为变比。由此可见其结果将带有两种误差：CT传感误差和保护采样、量化等测量误差。2三相CT获取零序电流的误差分析零序电流还可以通过相CT得到的三相电流然后在保护装置内部合成零序电流如图2所示。对于每一相CT不难得到其二次侧电流大小为：流入零序保护的三相电流同样必须通过AD转换器采集后再提取出相应的零序电流为此可得此时获取的零序电流大小为：式中：为保护装置实际获取的零序电流为互感器二次侧漏电抗为励磁阻抗为二次负载阻抗为变比。3零序电流不同获取方法的比较利用上面的误差分析可知不同方法获取的零序电流都包含了CT本身的传感误差和保护采样、量化等测量误差下面具体分析。根据CT的传变误差特点可得如下特点。3.1从变比上看相CT平时要流过正常的负载电流在故障时还要流过较大数值的短路电流因此其变比一般做得比较大。零序CT平时仅流过不平衡电流故障时才出现零序为了保证零序的灵敏型其变比一般选择比较小。从前面小节分析可知同样励磁阻抗下变比大的CT其传变误差更小。3.2从不平衡电流上看由三相CT产生的三相CT传变特性的差异均将产生零序不平衡电流。而零序CT不存在不平衡电流。3.3从轻微故障时精度看零序CT比相CT更能反映于绝缘失效、经较大过渡电阻接地等零序电流较小的情况。这是因为较小变比的零序CT能够在一次零序电流发生微小变化时也能引起二次侧电流较大的改变而相CT灵敏度没那么高。3.4从严重故障时精度看相CT比零序CT有更宽的线性工作范围。当小电阻接地系统发生接地故障时所产生数百安培的短路电流对相CT来说仍然处于误差较小的工作区域（30%～100%）而对零序CT来说则处于误差较大的工作区域因此相CT传变误差更小。因此零序CT较灵敏不平衡电流较小但易于饱和传变误差较大；相CT灵敏度稍差不平衡电流较大但线性范围大不易饱和传变误差较小。对于保护装置的测量误差必须考虑AD的两个物理量―分辨率和精度。其中分辨率对应于一定位数AD装置的量化误差可以用两种方式表示一种是直接用AD转换器的位数n另一种是用最小测量刻度表示也就是而精度不同于分辨率其对应的是AD测量值与输入实际值的差异。一般而言由于AD装置除了量化会产生误差外还存在温度漂移、参考电压漂移等多方面误差影响实际精度位数要在转换位数基础上至少还要扣除两位因此实际精度对保护装置而言由于相保护和零序保护测量值的最小刻度LSB不同因此测量精度差别较大。以同样有14位AD的保护为例假设量程能达到CT额定一次电流的10倍同时相CT变比为1000：1而零序电流变比为100：1。那么接于零序CT的保护和接于相CT的保护精度分别为：可见接于零序CT保护的精度比较高可以反映于少于1A的（一次）零序电流的变化。而接于相CT的