10kV线路零序电流保护方案

1.简介

在中性点不接地的系统中，电缆引出线的单相接地零序电流保护如图13-38所示。当线路发生单相接地故障时，零序电流互感器二次电流大于整定值时，继电器kA动作，发出10kV电缆线路单相接地信号。

2.零序电流互感器

（1）简介

TY-LJ系列零序电流互感器有两种型式：一种是用于小接地电流系统的；一种是用于大接地电流系统（中性点接地系统）的。两种均为电缆安装型（但也可以装于PE主母线上）。零序电流互感器的环形铁心上绕有二次线圈，采用ABS工程塑料外壳，树脂浇注成全封闭，绝缘性能好、外形美观，具有灵敏度高、线性度好、运行可靠、安装方便的优点。

图13-38 电缆零序电流保护

a）接线原理图 b）安装示意图

（2）技术参数

TY-LJ系列零序电流互感器技术参数见表13-16和表13-17。

表13-16 TY-LJ系列零序电流互感器技术数据

注：G为地脚中心距；M为地脚内螺孔。

表13-17 TY-LJ零序电流互感器技术数据

（3）使用条件

环境温度最高为+40℃；月平均气温在-5～+30℃之间；海拔不超过1000m；相对湿度不大于85%；线路交流电压为0.4～66kV；电网频率为50Hz。

（4）安装注意事项

1）整体式零序电流互感器安装要在做电缆头前进行，电缆敷设时穿过零序电流互感器。

2）开口式零序电流互感器不受电缆敷设与否的限制，具体安装方法如下：

①拆下零序互感器端子K′1和K′2的连接片。

②将互感器顶部两条内六角螺栓松开拆下，互感器便成为两部分。

③互感器套在电缆上，把两个接触面擦干净，薄薄涂上一层防锈油，对好互感器两部分后，拧上内六角螺栓，零序电流互感器两部分要对齐以免影响性能。

3.单相接地电流的计算

在10kV配电系统中，变压器中性点不接地时，线路W相发生单相接地故障如图13-39所示。根据图13-39b相量分析，可得

因为

所以(www.xing528.com)

由式（13-16）可知，单相接地零序电流等于正常时相对地电容电流的3倍。

单相接地零序电流按式（13-17）计算，即

式中，I_e为单相接地电流，单位为A；I_C为一相对地电容电流，单位为A；U_Ph为正常运行时的相电压，单位为V；ω为角频率，ω=2πf，单位为rad/s；C为相对地的电容，单位为F。

图13-39 线路W相接地故障

a）电路图 b）相量图

在实用中，接地电流可按式（13-18）计算，即架空线路电缆线路

式中，I_e为单相接地电流，单位为A；U为线路线电压，单位为kV；L为带电线路长度，单位为km。

架空线路及电缆线路每千米单相接地电容电流的平均值见表13-18。

表13-18 架空线路及电缆线路单相接地电容电流平均值（单位：A/km）

4.动作电流整定值计算

保护的一次动作电流的整定值应躲过与被保护线路同一网络的其他线路发生单相接地故障时，由被保护线路流出的（被保护线路本线的）接地电容电流值I_e·C，即

式中，K_rel为可靠系数，当保护作用于瞬时信号时，选K_rel=4～5，当保护作用于延时信号时，选K_rel=1.5～2；I_e·C为被保护线路本线的接地电容电流。

【例13-3】1条10kV架空线路，长度l=10km，配置零序电流保护装置，当某相发生单相接地故障时，试计算线路单相接地零序电流，及保护动作电流整定值。

解：架空线路发生单相接地电流按式（13-18）计算，即

零序保护动作电流按式（13-19）计算，即

查表13-16可知，选择TY-LJ100型零序电流互感器，电流比K_A=50/5=10，一次零序电流1～10A，二次电流0.02～0.25A。

该保护中，零序电流互感器二次动作电流为：

查表13-7，选用RCS-9612AⅡ型线路保护测控装置时，零序电流保护动作电流整定值范围为0.02～15A，故满足保护动作整定要求。