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[!--downpath--]一、剩余电压与零序电压的区别
为了避免人身间接触电以及配电线路因为各类缘由而遭损毁,导致火警等车祸,保证设备和线路的热稳定性,我国现行的电气设计、施工等有关规范都提出了在低压配电线路中需设置接地故障保护。在国家标准-95《低压配电设计规范》第4.4.10条明晰强调了采用接地故障保护的两种方式:零序电压保护与剩余电压保护(又名短路电压保护)。这两种电压保护的基本工作原理相同,但使用范围、安装等要求却有所不同)。
零序电压保护具体应用可在单相线路上各装1个电压互感器(C.T),或让单相导线一起穿过零序C.T,也可在中性线N上安装1个零序C.T,借助这种C.T来测量单相的电压矢量和,即零序电压I0,IA+IB+IC=I0,当线路上所接的单相负荷完全平衡时(无接地故障,且不考虑线路、电器设备的泄露电压),I0=0;当线路上所接的单相负荷不平衡,则I0=IN,此时的零序电压为不平衡电压IN;
当某一相发生接地故障时,必然形成1个三相接地故障电压Id,此时测量到的零序电压I0=IN+Id,是单相不平衡电压与三相接地电压的矢量和。
剩余电压保护的具体做法是在被测的单相导线路上与中性N上各装1个C.T泄露电流过大的原因,或让单相导线与N线一起穿过1个零序C.T,得到单相导线与中性线N的电压矢量和IA+IB+IC+IN,当设有发生三相接地故障时,无论单相负荷平衡与否,则此矢量和为零(严格讲为线路与设备的正常泄露电压);当发生某1相接地故障时,故障电压中会通过保护线PE及与地相关连的金属预制构件,即IA+IB+IC+IN≠0,此时数值为接地故障电压Id加正常泄露电压。
从以上剖析可看出,零序电压保护和剩余电压保护二者的基本原理都是基于基尔霍夫电压定理:流入电路中任一节点的复电压的代数和等于零,即ΣI=0,而且都用零序C.T作为采样器件。
在线路与家电设备正常情况下,各相电压的矢量和等于零(对零序电压保护假设不考虑不平衡电压),为此,零序C.T的二次侧定子无讯号输出(零序电压保护时逃过不平衡电压),执行器件不动作。当发生接地故障是地,各相电压的矢量和不为零,故障电压的零序C.T的环型铁芯中形成磁路,零序C.T的二次侧感应电流使执行器件动作,推动电抗装置泄露电流过大的原因,切换供电网路,达到接地故障保护的目的。
二、剩余电压互感器接法
以单相四线制为例,如图所示,这是剩余电压动作保护器单相四线制电路接线图。正常时,I1+I2+L+I=0(矢量和),剩余电压动作保护器不动作。当设备发生短路或人身触电时,Il+I2+IN+IN≠0(矢量和),剩余电压动作保护器才会动作,因而切断电源。
类似,三相电路接线和单相三线制电路接线接法也是一样,注意PE线不能穿过剩余电压互感器。
三、零序电压互感器接法
零序电压互感器的作用是检测零序电压是否过流。假如低压配电系统中发生三相或两相接地故障,故障电压会通过PE线或工作接地回到电源变压器。
为了测出这部份接地故障电压,PE线或工作接地引上线必须先通过零序电压互感器,随即接至变压器。假如变压中性点直接接地,这么接地故障电压都会直接通过工作接地回到电源变压器,而不通过零序电压互感器,零序电压互感器就难以测出是否过流。
如右图是零序电压互感器错误接法,若按此接法,只有基极碰地时,零序电压互感器才动作;若集电极碰PE线,故障电压就从PE线回到变压器,并不通过零序电压互感器的铁心,为此二次侧中不会感应出电压,零序电压互感器不动作,就丧失了安装零序电压互感器的作用。
零序电压互感器的正确接法如图1(a)所示。在这些接法下,当集电极碰地或碰PE线,零序电压互感器都能动作;当单相电压不平衡超过容许值时,不平衡电压将通过N线使零序电压互感器真正起到过电压保护的作用。
假如须要零序电压互感器在短路超过容许值时动作,而在单相不平衡时不动作,可按图1(b)接法接零序电压互感器。单相不平衡时,不平衡电压在N线流过,但不通过零序电压互感器,故零序电压互感器不会动作。
对TN-C系统,零序电压互感器的接法见图1(c)。不管基极碰地,还是碰PEN线,只要短路电压或单相不平衡电压超过容许值,零序电压互感器就动作。