电流互感器变比选择

1、电流互感器变比选择保护用电流互感器 (TA主要与继电保护装置配合, 在线路发生短路过载等故障 时, 向继电装置提供信号切断故障电路, 保护电力系统的安全。 它的工作条件与 测量用互感器完全不同, 后者正常一次电流工作范围有合适的准确度即可, 当通 过故障短路电流时,希望互感器尽早饱和,以保护测量仪表不受短路电流损害。 而前者在比正常电流大几倍或几十倍电流时才开始工作,其误差 (电流和相位误 差 要求在误差曲线范围内,而同时考核电流误差和相位差时用复合误差。 保护用 TA 一次电流 i1较小时,二次电流 i2线性变化;当 i1增大到一 定时,互感器铁心中的磁密很高。由于铁磁材料的非线性,励磁电流

2、 i0中高次 谐波含量很大,波形呈尖顶形,与正弦波相去甚远,即使 il 是理想的正弦波, i2也不是正弦的。非正弦小波不能用相量图分析,需采用复合误差的(概念分析 ,这使 i0迅速增大,相当于部分 i1未能转换成 i2, i2与 i1不再成正比变化,从而增 加 TA 误差。当电力系统发生短路故障而引起继电保护动作时,短路电流 i 很大,一 般为额定电流的 10几倍,使误差增大,危及保护装置的灵敏性和选择性。 另外,从原理上讲, TA 本身是个特殊的变压器,变压器都有在额定负荷 下运行的要求。因此,如 TA 二次侧负荷超过其额定二次负荷值,同样会增加其 误差。如上所述, TA 误差不可避免,其大

3、小与 TA 铁心励磁特性及二次侧负荷 有关。要控制好这个误差,须处理 TA 所在位置最大故障 i 、该电流与额定 i1的比值、 额定电流比及额定二次负荷的关系。 因此需准确了解准确级及与其相关 的准确级限值、 额定电流比和额定负荷的概念。 要解决此问题, 就要根据变电站 的实际情况选择合适的准确级。对保护用 TA , 准确级以该级在额定准确限值 i1下的最大允许复合误差 的百分数标称, 其后标以字母 "P" 表示保护, 它实际上是人为规定的 TA 制造的误 差等级要求。准确限值系数指能满足复合误差要求的 i1max 与额定 i1的比值。 额定电流比则指额定 i1与 i2的比

4、值。 额定负荷是确定互感器准确级所依据的二 次负荷值。在早期国家标准 电流互感器 (GBl208-75中规定, TA 保护准确级为 B 和 D 级。在选择保护用 TA 准确级时,应校验 10%误差曲线,以保证在短路时电 流误差不超过规定值。目前新版中规定准确级为 5P 和 10P ,分别表示在额定准 确限值 i1时的复合误差限值为 5%、 10%;其准确限值系数标准值系列为 5、 10、 15、 20、 30等,表示在短路故障下,若短路电流 i 与额定 i1,相比的倍数小于 该值,则误差控制在准确级范围内。因此,得到 2个结论:1 选择保护用 TA 的准确级须同时选择准确限值 系数,如 5P2

5、0及 1 200/5A ,表示 i20倍额定 i1, 即20×1 200=24 kA范 围之内时,复合误差5%; 2 选择双方向,即可根据已给定的 ilmax 、二次负荷 值和 10%误差曲线,准确限值系数,选择额定电流比;也可根据给定的 i1max 、 额定电流比和 10%误差曲线选择准确限值系数,根据 10%误差曲线选择额定二次负荷和二次电缆截面。在稳态运行时, TA 二次负荷应满足 10%误差曲线的要求, 只要 TA 二次实 际负荷 <10%误差曲线允许的负荷,其测量误差在 10%以内。二次负荷越大, 铁心越容易饱和。某 110kV 变电站 110kV 母线 i1max2

6、5 kA, TA 二次侧负荷 40 VA。首先根据继电保护装置的要求,保护用 TA 的稳态误差10%3,根据 工程建设控制设备造价选择准确级为 10P 。根据实例查图 2曲线,得到准确限值 系数为 24。根据 ilmax 。为 25kA 除以准确限值系数得到 1042A 。考虑到准确限 值系数应尽量 l 为 1250A 。关于电流互感器额定一次电流的选择, 对于计量、 测量和保护, 应该选取不同的 额定电流。计量和测量用的主要精度有:0.2, 0.5, 0.2S , 0.5S对于前两者,精度要求是分别在额定电流的 5%, 20%, 100%, 120%下的,其它点的要求应该在这几个点的连线以下

7、。对于后两个,精度要求是分别在额定电流的 1%, 5%, 20%, 100%, 120%下的,其它点的要求应该在这几个点的连线以下。因此,选取原则应该是:在一段时期内,需要关注的电流最小,最大值的范围, 然后选取合适的一次电流,同时根据其它要求选取精度、 负荷等参数。 对于长期后的扩容, 通过理论预测及 计算后类似解决,就可以得到另外一个一次电流。对于保护线圈:普通保护线圈,额定电流可以选取的大一些,毕竟,保护线圈在额定电 流下的输出, 是不怎么关注的。 关键是看其在要求的保护电流下的反映。 这样操 作时, 保护线圈也比较好作一些, 成本也会下降一些。 比如, 你要作 100/5, 5P30,

8、 30VA, 内径 300mm 的二次保护线圈,可能是很难作到的,即使做到,其尺寸重量 可能也太难以令人接受。同样,如果作 300/5, 5P10, 30VA ,内径 300mm ,其难 度就会降低很多,实现起来也会容易很多。对于,用作差动保护的线圈,其相关参数最好和另一侧的一致。同时, 如果是两侧都是新建, 最好用一个厂家的, 否则, 应该提供另一侧差动保护线圈 的伏安特性,本侧线圈的伏安特性应该要求与另侧基本吻合。1、实际上,现在的微机保护装置的功耗应该是非常小的,对于电流互 感器而言,主要的负载应该是信号电缆的电阻值和接触电阻等。比如:二次 5A 的 CT ,如果距离控制室 100m ,

9、采用 4平方的线(每千米约 4.5欧,则,线路 上电阻就为:2×0.1×4.5=0.9欧,线路的损耗就达到了:22.5VA ,很厉害的。2、准确限值系数主要是看过电流的能力,即,在多少倍的额定一次电 流下,要求其复合误差不得大于 10%(10P ,或 5%(5P。选择容量时,对其不 需要过多的关注!3、 两个 CT 串联使用的情况也有, 但是还是应该谨慎使用, 毕竟串联后 合成的性能也需要实际的校核。不过,对于容量不足时,有个非常简单的办法:一般信号电缆都是多芯 4平方的线,并且应该会有一些空置备用的,用两根 4平方的线并联起来作为回路信号线, 其截面增大 1倍, 回路电阻

10、减小 1倍, 实际 负载会下降将近一半,效果非常明显的。容量肯定是按照额定电流算了,设计时,极限过流也不会让其超过准确 限值系数(ALF ,这时其输出按理论上说,应该是额定二次电流的 ALF 倍,实 际输出是在 10%(10P 或 5%(5P 的范围之内的。 例如:300/5, 5P30, 30VA , 其额定二次阻抗为:30/(5*5=1.2,一般功率因素都取的是 0.8,同时,实际 负载最好不要超过额定值,否则性能可能会受到影响(测量也一样。在一次 300A 时,输出 5A (误差:比差 1%,角差 60,当极限状态时,即:300×30 =9kA 时,其二次输出为 150A (误差范围 5%。应该正常输出。在这里需要特别