零序電流互感器為單匝穿心式電流互感器，一般用于電力保護設備。用戶可根據系統的運行方式，中性點有效接地或中性點非有效接地的不同，選用相適應的零序電流互感器。零序電流互感器在電力系統產生零序接地電流時與繼電保護裝置或信號配合使用，使裝置元件動作，實現保護或監控。在互感器的二次繞組中不感生電流，當一次線路中發生單相接地等故障時，一次回路中產生不平衡電流（意即零序電流），在二次繞組中感生微小的電流使繼電器動作，發生信號。

　　零序電流互感器的作用

　　當電路中發生觸電或漏電故障時，互感器二次側輸出零序電流，使所接二次線路上的設備保護動作（切斷電源，報警等等）。

　　零序電流保護的原理

　　零序電流保護具體應用可在三相線路上各裝一個電流互感器（CT），或讓三相導線一起穿過一零序CT，也可在中性線N上安裝一個零序CT，利用這些C.T來檢測三相的電流矢量和，即零序電流Io，IA+IB+IC=Io，當線路上所接的三相負荷完全平衡時（無接地故障，且不考慮線路、電器設備的泄漏電流），Io=0；當線路上所接的三相負荷不平衡，則Io=IN，此時的零序電流為不平衡電流IN；當某一相發生接地故障時，必然產生一個單相接地故障電流Id，此時檢測到的零序電流IO=IN+Id，是三相不平衡電流與單相接地電流的矢量和。

　　作用原理零序電流保護一般適合使用于TN接地系統。因為當發生一相接地時，對TN-S系統Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PE線阻抗ZPE和接觸阻抗Zf，即Zs=Z1+ZPE+Zf；對于TN-C系統，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PEN線阻抗ZPEN和接觸電阻Zf，即ZS=Z1+ZPEN+Zf；對于TN-C-S系統，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PEN線阻抗ZPEN，PE線阻抗ZPE和接觸電阻Zf，即ZS=Z1+ZPEN+ZPE+Zf，產生的單相接地故障電流Id=220/ZS，明顯大于無故障時的三相不平衡電流，只要整定合適，就可檢測出發生接地故障時的零序電流，以切斷故障回路。而對IT系統，一般均是使用對供電可靠性要求較高、對單相接地不必要立即切斷供電回路、但需發出絕緣破壞監察信號、以維持繼續供電一段時間的工礦企業內的不配出中性線的三相三線配電線路。

　　當單相接地時，該故障線路上流過的零序電流是全系統非故障系統電容電流之和，因而容易檢測出接地故障電流，故可用零序電流保護裝置來監察相對地第一次接地故障。

　　TT接地系統常應用于工農業、民用建筑的照明、動力混合供電的三相四線配電系統中，常發現三相不平衡電流較大，當發生一相接地時，Id回路阻抗包括相線阻抗Z1，PE線阻抗ZPE，負載側接地電阻RA和電源側接地電阻RB，接觸阻抗Zf，即ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf，接地故障電流Id=220/ZS，由于RA+RB》》Z1+ZPE+Zf，且RA+RB數值一般均較大，很明顯TT系統的故障環路阻抗大，產生的單接故障電流Id，遠遠小于不平衡電流，很難檢測出故障電流，故不適用于TT接地系統。

　　對于零序電流保護的零序CT安裝，一定要符合有關工藝標準。對于IT接地系統，由于發生單相接地故障時，接地電流不僅可能沿著發生故障電纜的導體表面流回，而且也可能沿著非故障電纜的導體表面流回，故安裝時必須將電纜頭經零序CT接地，這樣才能保證故障相和非故障相的電容電流通過接地點，即能防止區外故障時保護裝置誤動作，又能保證故障時裝置可靠動作。

　　對于IT接地系統，一般采用在中性線N上安裝零序CT，對在低壓側母排的零序CT必須安裝于中性線N與工作接地點（或重復接地）之間的母排上。如零序CT安裝于配電屏的N線母排上，由于配電屏金屬外殼一般直接與接地極相聯，當母線發生接地短路時，產生的故障電流Id將沿著配電屏金屬外殼→接地線→變壓器中性點流動，而不經過零序CT，達不到所要求實現的保護功能，這一點在現場施工時很容易疏忽。

　　零序電流互感器的選型

　　1、變比：額定一次電流與額定二次電流之比

　　零序電流互感器的應用一般都選用較小變比，常用的如：50/5、75/5、100/5、150/5、200/5、20/1、50/1、100/1、150/1、200/1等，因為只有發生一次接地故障時，零序電流互感器才有輸出。人們不會讓接地電流很大時才使保護動作（不用考慮躲過負荷電流）。可是由于一次繞組是電力電纜，僅有一匝，這樣，50/5的零序電流互感器的二次額定匝數，僅10匝，所以50/5的零序電流互感器負荷特性較差，實際負載阻抗和零序電流互感器的容量不一致時將會出現較大的誤差，而且在低于額定電流時誤差也會加大，所以在允許的情況下盡量選用大一些的變比。

　　2、已有保護整定值時變比選擇

　　已有保護定值，變比就很容易選擇了。

　　如定值是一次電流80A時保護動作，可靠國標選100/5 或100/1。

　　3、電阻接地系統變比的選擇

　　電阻接地系統接地點電流由兩個分量組成，一個是電容電流，另一個是中性點電阻電流，兩者相差90o。故障回路的零序電流等于接地點電流與本線路接地電容電流向量差，即等于所有非故障線路接地電容電流與電阻性電流向量和的負值。如：電阻接地系統（IR=1—1.5IC）。

　　建議零序電流互感器變比選用：50/1 100/1 150/1 200/1 100/5 200/5。

　　4、中性點不接地和消弧線圈接地系統用零序電流互感器變比的選擇。

　　這種系統接地電流較大時，或保護最小啟動電流較小時，可選用大一些變比的零序電流互感器，如50/1、100/1、100/5、150/5及以上。可是有的中性點不接地系統一般不允許接地電流超過10A，所以一般10A以下保護就要動作。消弧線圈接地系統由于電感電流和電容電流的中和后，一般也不會有超過10A的接地電流（一般都是過補償，實際接地電流已是電感電流）由于使用的綜合保護（不用綜合保護的有時用高靈敏度零序電流互感器，和與其配套的繼電器，見2）。就要求有整定值，一般定值≤10A，如整定值一次電流為5A，可考慮100/5A或20/1A ，一次電流5A時，二次電流0.25A，一般已超過綜合保護的啟動電流。如綜合保護最小啟動電流》0.25A也只好選用75/5、50/5、15/1、10/1的變比，這些變比的零序電流互感器最好選用整體式的，否則精度要差一些。

　　5、大電流接地系統變比的選擇

　　中性點接地系統單相接地就是單相短路。變比可以選大一些，如：150/5、150/1以上的變比，不要太小，否則躲不過不平衡電流。注意零線（N）不要穿過CT。

　　6、零序電流互感器二次額定電流的選擇

　　國標規定有1A、2A、5A。考慮到零序電流互感器一般都是小變比，所以盡量選用1A的，來提高帶負載能力。

　　但是有些綜合保護設定1A或5A時是用菜單選擇，這時零序電流互感器的二次額定電流就要服從主CT二次額定電流值。

　　零序電流互感器接線圖

　　電流互感器在電氣圖中的畫法是一樣的，不管是零序電流互感器，還是差動用電流互感器，測量用電流互感器。畫法為（見附圖）。圖里邊的一個圈，就表示一個電流互感器，三個圈就表示三個電流互感器，因為電流互感器實際上是一個大的線圈，中間穿過一次電纜，感應一次電流，這樣可以在電流互感器的二次側感應到電流，這個電流可以通過電流互感器一次側和二次側的變比，進行換算，從而可以計算出一次的電流值，然后再二次側形成的電壓，用于保護，再與設定好的定值進行比較，從而通過保護邏輯來判斷回路是否有故障。一般來說，零序電流互感器用于發變組主變中性點間隙接地或直接接地的系統中，用于零序差動保護。

　　二次圖中如果有檢測零序電流的電流互感器，那么一次側肯定也會有相應的零序電流互感器。

　　為由電抗器高壓零序電流、零序電壓組成的零序阻抗繼電器，當電抗器匝間短路K1及內部單相接地故障K2 時，零序源在電抗器內部，既由電抗器向系統送出零序功率。如圖2 所示。此時零序電壓與零序電流的關系為U0=- I0jXIS0，端口測量到的是系統的零序阻抗。當電抗器外部單相接地故障K3 時，零序源在電抗器的外部，零序電壓及零序

　　電流的關系為U0=I0jXIS0，因此，保護的原理具有明顯的方向性。

　　原理：零序電流保護的基本原理是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節點的復電流的代數和等于零。在線路與電氣設備正常的情況下，各相電流的矢量和等于零，因此，零序電流互感器的二次側繞組無信號輸出，執行元件不動作。當發生接地故障時的各相電流的矢量和不為零，故障電流使零序電流互感器的環形鐵芯中產生磁通，零序電流互感器的二次側感應電壓使執行元件動作，帶動脫扣裝置，切換供電網絡，達到接地故障保護的目的。

　　作用：當電路中發生觸電或漏電故障時，保護動作，切斷電源。

　　使用：可在三相線路上各裝一個電流互感器，或讓三相導線一起穿過一零序電流互感器，也可在中性線N上安裝一個零序電流互感器，利用其來檢測三相的電流矢量和。

　　電力電纜穿過零序電流互感器的接地方式

　　接地點在零序電流互感器圖

　　?接地點在零序電流互感器以下時的接地方式

　　以上時的接地方式三芯電力電纜終端處的金屬保護層必須接地良好；塑料電纜每相銅屏蔽和鋼鎧應錫焊接地線。電纜通過零序電流互感器時，電纜金屬保護層和接地線應對地絕緣，電纜接地點在互感器以下時，接地線應直接接地；接地點在互感器以上時，接地線應穿過互感器接地。

　　電纜的接地線為什么要穿過零序電流互感器

　　電纜兩端端部接地線與電纜金屬保護層、大地形成的閉合回路不得與零序電流互感器匝鏈（穿過）。

　　即當電纜接地點在零序電流互感器以下時，接地線應直接接地；接地點在零序電流互感器以上時，接地線應穿過零序電流互感器接地。同時，由電纜頭至零序電流互感器的一段電纜金屬護層和接地線應對地絕緣，對地絕緣電阻值應不低于50kΩ。以上做法是為了防止電纜接地時的零序電流在零序電流互感器前面泄漏，造成誤判斷；經電纜金屬護層流動的雜散電流由接地線流入大地，也不與零序電流互感器匝鏈，雜散電流也不會影響正確判斷。