剩余电流互感器(通常称:零序电流互感器),是一种专门用来变换剩余电流(零序电流)的电流互感器。
它可以是三台电流互感器组成的电流互感器组。也可以是单台剩余电流互感器。通常所说的剩余电流互感器大多指后一种。
剩余电流互感器用于中性点绝缘系统单相接地保护。其接线方式如图1。三相导体同时穿过互感器的铁心窗口,就是互感器的一次绕组。系统正常运行时,三相电流的相量和等于零,剩余电流互感器的二次没有输出。当每一线路发生接地故障时,例如第三条线路的A相接地,各线路的A相对地电容均被短接,B、C两项的电容电流(tc)都经故障点流回电源,(于是)第三条线路上的剩余电流互感器的一次电流增大,达到继电器(或其它保护装置)的最小动作电流时,保护装置动作,其它线路上的剩余电流互感器虽然也有一次电流,但都是小于继电器(或其它保护装置)的最小动作电流,保护装置不会动作。
中性点绝缘系统发生单相接地故障时,完好相对地电压升高√3倍,相位角也升高√3 倍,所以两完好相对地电容电流之和将升高到无故障时的相对地电容电流lc的3倍。故继电器的最小动作电流要大于本线路的31c,以保证其它线路接地时本线路继电器保护不动作。
剩余电流互感器用于发电机或同步电动机定子绕组接地保护的工作方式如图2。当定子绕组发生一点接地时,只要故障电流达到继电器的最小电流,保护装置即动作。由图2可见,如果接地点离中性点越近,对地电压越低,接地电流就越小,小到一定程度,互感器输出的电流不足以使继电器动作,因而出现“死区”。
因为剩余电流互感器一次只有一匝,在上述两种保护方式中,接地电流很小,所以要尽可能使互感器在这样的工作状态下有足够的二次电流输出,保证继电器保护装置正确动作。通常用保护灵敏度来衡量剩余电流互感器的性能。
保护灵敏度是指剩余电流互感器的二次电流达到维电器整定电流时的一次电流,此电流值称为一次最小动作电流。保护灵敏度就意味着一次最小动作电流小。剩余电流互感器的一次最小动作电流与使用情况和继电器有关。