电流互感器和电压互感器选型指南-讲课

1、.目录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc264034805第一章电流互感器 PAGEREF _Toc264034805 h 1HYPERLINK l _Toc2640348061 电流互感器概述 PAGEREF _Toc264034806 h 1HYPERLINK l _Toc2640348072 电流互感器的额定值 PAGEREF _Toc264034807 h 1HYPERLINK l _Toc2640348083 电流互感器基本特性 PAGEREF _Toc264034808 h 2HYPERLINK l _Toc2640348094 电流互感器参数选择原

2、则 PAGEREF _Toc264034809 h 6HYPERLINK l _Toc2640348105 高压系统保护用电流互感器参数选择 PAGEREF _Toc264034810 h 15HYPERLINK l _Toc2640348116 中压系统保护用电流互感器参数选择 PAGEREF _Toc264034811 h 31HYPERLINK l _Toc2640348127 300MW600MW火力发电机组电流互感器型式和参数选择 PAGEREF _Toc264034812 h 40HYPERLINK l _Toc2640348138 1000MW发电机变压器组电流互感器型式和参数选

3、择 PAGEREF _Toc264034813 h 50HYPERLINK l _Toc2640348149 大型发电机组高压厂用电源保护用电流互感器的选择 PAGEREF _Toc264034814 h 57HYPERLINK l _Toc26403481510 测量用电流互感器 PAGEREF _Toc264034815 h 68HYPERLINK l _Toc264034816第二章电压互感器 PAGEREF _Toc264034816 h 73HYPERLINK l _Toc2640348171 电压互感器概述 PAGEREF _Toc264034817 h 73HYPERLINK l

4、 _Toc2640348182 电压互感器的类型 PAGEREF _Toc264034818 h 73HYPERLINK l _Toc2640348193 高压电压互感器 PAGEREF _Toc264034819 h 74HYPERLINK l _Toc2640348204 电压互感器参数选择 PAGEREF _Toc264034820 h 76HYPERLINK l _Toc2640348215 电压互感器二次绕组选择 PAGEREF _Toc264034821 h 77HYPERLINK l _Toc264034822附录1 高压电动机差动保护用电流互感器选择 PAGEREF _Toc2

5、64034822 h 82HYPERLINK l _Toc264034823附录2 暂态性能及计算 PAGEREF _Toc264034823 h 85HYPERLINK l _Toc2640348241. 暂态特性解析计算的基本假设 PAGEREF _Toc264034824 h 85HYPERLINK l _Toc2640348252. 一次短路电流计算 PAGEREF _Toc264034825 h 86HYPERLINK l _Toc2640348263.短路电流及其非周期分量 PAGEREF _Toc264034826 h 87HYPERLINK l _Toc2640348274.一

6、次时间常数 PAGEREF _Toc264034827 h 88HYPERLINK l _Toc2640348285.规定工作循环 PAGEREF _Toc264034828 h 89HYPERLINK l _Toc2640348296.二次回路时间常数 PAGEREF _Toc264034829 h 90HYPERLINK l _Toc264034830附录3 电流互感器深度饱和时的继电保护性能研究及电流互感器选择 PAGEREF _Toc264034830 h 91HYPERLINK l _Toc2640348311 引言 PAGEREF _Toc264034831 h 91HYPERLI

7、NK l _Toc2640348322 试验概况 PAGEREF _Toc264034832 h 92HYPERLINK l _Toc2640348332.1 试验内容1 PAGEREF _Toc264034833 h 92HYPERLINK l _Toc2640348342.2 试验内容2 PAGEREF _Toc264034834 h 93HYPERLINK l _Toc2640348352.3 试验内容3 PAGEREF _Toc264034835 h 93HYPERLINK l _Toc2640348363 大电流下影响保护的因素分析 PAGEREF _Toc264034836 h 9

8、4HYPERLINK l _Toc2640348373.1 CT特性以及过饱和系数的影响 PAGEREF _Toc264034837 h 94HYPERLINK l _Toc2640348383.2 衰减非周期分量的影响 PAGEREF _Toc264034838 h 94HYPERLINK l _Toc2640348393.3 CT二次回路负担的影响 PAGEREF _Toc264034839 h 95HYPERLINK l _Toc2640348403.4 保护装置采样率的影响 PAGEREF _Toc264034840 h 96HYPERLINK l _Toc2640348413.5 保

9、护装置内部小CT的影响 PAGEREF _Toc264034841 h 96HYPERLINK l _Toc2640348423.6 模数转换A/D范围的影响 PAGEREF _Toc264034842 h 96HYPERLINK l _Toc2640348433.7 保护计算采用的数据窗的影响 PAGEREF _Toc264034843 h 97HYPERLINK l _Toc2640348443.8 保护原理的影响 PAGEREF _Toc264034844 h 97HYPERLINK l _Toc2640348453.9 变压器接线方式的影响 PAGEREF _Toc264034845

10、h 97HYPERLINK l _Toc2640348463.10 保护定值及CT变比的影响 PAGEREF _Toc264034846 h 98HYPERLINK l _Toc2640348474 主要结论 PAGEREF _Toc264034847 h 99HYPERLINK l _Toc2640348485 可行的解决方案 PAGEREF _Toc264034848 h 100HYPERLINK l _Toc2640348496 电流互感器选择条件 PAGEREF _Toc264034849 h 101HYPERLINK l _Toc2640348507 结束语 PAGEREF _Toc

11、264034850 h 102.第一章 电流互感器1电流互感器概述电流互感器current transformer是将一次回路的大电流成正比的变换为二次小电流以供给测量仪表、继电保护及其它类似电器。电流互感器在电网中的工作状态见下图。电网中电流互感器的工作状态2电流互感器的额定值2.1额定一次电流标准值单电流变比互感器额定一次电流标准值为：10、12.5、15、20、25、30、40、50、60、75A多电流变比互感器额定一次电流最小值采用标准值。2.2额定二次电流标准值额定二次电流标准值为1A、5A2.3额定连续热电流额定连续热电流的标准值为额定一次电流。当规定连续热电流大于额定一次电流时,

12、其优先值为额定一次电流的120%、150%和200%。2.4额定输出容量标准值额定输出标准值为：2.5、5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100VA对一台互感器来说,只有一个额定输出是标准值,并满足标准准确级。其余额定输出时,可允许是非标准值,但要符合另一个标准准确级。2.5温升限值当电流互感器一次电流等于额定连续热电流,且带有对应于额定输出负荷,其功率因数为1时,电流互感器温升应不超过规定限值。当周围温度高于规定数值时,应将允许温升减去超过的气温值。当互感器工作地点在海拔1000m以上地区工作时,温升限值按每高出100m减去0.4油浸式或0.5干式。2.6短时电流额定

13、值凡带有固定一次绕组或导体的电流互感器应符合以下要求：1 额定短时热电流：在二次绕组短路情况下,电流互感器在一秒钟内承受住且无损伤的一次电流方均根值,以kA表示如下：6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100。2 额定动稳定电流：通常为额定短时热电流的2.5倍。套管式电流互感器的短时热电流一般不作规定。但当变压器额定一次电流小,系统短路电流很大时,应作规定。2.7绝缘要求额定工频耐受电压、额定操作冲击耐受电压、额定雷电冲击全波电压、截断雷电冲击耐受电压、多次截断雷电冲击、局部放电量、电容量和介质损耗因数、一次绕组地屏对地绝缘性能、一次段间绝缘性能、二

14、次绕组工频耐受电压及匝间工频耐受电压、产品外绝缘性能、无线电干扰电压性能、传递过电压、主绝缘介质等。以上绝缘要求执行GB 1208-2006 电流互感器中的规定。3电流互感器基本特性3.1电流互感器型式按下列分类方式,可归纳为：1 按用途：测量用电流互感器；保护用电流互感器2 按电压等级：对应不同的电网电压0.38 kV、0.6 kV、1 kV、3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750 kV、1000kV下使用的电流互感器；3 按主绝缘介质：油纸绝缘电流互感器；树脂户内或户外绝缘电流互感器；气体SF6绝缘

15、电流互感器；有机绝缘电流互感器；4 按电流变换原理：电磁式电流互感器；电子式电流互感器；5 按安装方式：穿心式电流互感器；支柱式电流互感器；套管式电流互感器；母线式电流互感器；6 按一次绕组匝数：单匝式电流互感器；多匝式电流互感器；7 按电流变比：单电流比电流互感器；多电流比电流互感器；多铁芯多电流比电流互感器同一台互感器具有不同变比的电流互感器；8 按二次绕组所在位置：正立式电流互感器；倒置式电流互感器；9 按使用条件：户内式电流互感器；户外式电流互感器；综上所述,电流互感器的型式有各种各样,但是,每一种型式互感器必须符合国家标准GB1208-2006电流互感器要求。3.2保护用电流互感器的

16、类型保护用电流互感器分为两大类：1 P类P意为保护电流互感器。包括PR和PX类。该类电流互感器的准确限值是由一次电流为稳态对称电流时的复合误差或励磁特性拐点来确定的。P类及PR类电流互感器的准确级以在额定准确限值一次电流下的最大允许复合误差的百分数标称,标准准确级为：5P、10P、5PR和10PR。P类及PR类电流互感器在额定频率及额定负荷下,电流误差、相位误差和复合误差应不超过表2-1所列限值。表2-1 P类及PR类电流互感器误差限值准确级额定一次电流下的电流误差额定一次电流下的相位差额定准确限值一次电流下的复合误差mincrad5P,5PR10P,10PR13601.8510PR类电流互感

17、器剩磁系数应小于10,有些情况下应规定值以限制复合误差。发电机和变压器主回路、220kV及以上电压线路宜采用复合误差较小波形畸变较小的5P或5PR级电流互感器。其他回路可采用10P或10PR级电流互感器。P类及PR类保护用电流互感器能满足复合误差要求的准确限值系数一般可取5、10、15、20和30。必要时,可与制造部门协商,采用更大的值。2 TP类TP意为暂态保护电流互感器。该类电流互感器的准确限值是考虑一次电流中同时具有周期分量和非周期分量,并按某种规定的暂态工作循环时的峰值误差来确定的。该类电流互感器适用于考虑短路电流中非周期分量暂态影响的情况。TP类保护用电流互感器能满足短路电流具有非周

18、期分量的暂态过程性能要求的保护用电流互感器。TP类电流互感器分为以下级别并定义如下：TPS级：低漏磁电流互感器,其性能由二次励磁特性和匝数比误差限值规定。对剩磁无限制。TPX级：准确限值规定为在指定的暂态工作循环中的峰值瞬时误差。对剩磁无限制。TPY级：准确限值规定为在指定的暂态工作循环中的峰值瞬时误差。剩磁不超过饱和磁通的10。TPZ级：准确限值规定为在指定的二次回路时间常数下,具有最大直流偏移的单次通电时的峰值瞬时交流分量误差。无直流分量误差限值要求。剩磁实际上可以忽略。3.3测量用电流互感器的类型测量用电流互感器有一般用途和特殊用途S类两类。测量用电流互感器的额定一次电流为保证二次电流在

19、合适的范围内,可采用复式变比或二次带抽头的电流互感器。工程中应根据电力系统测量和计量系统的实际需要合理选择互感器类型。详细要求见11章节。3.4多变比电流互感器多变比电流互感器是指在一台电流互感器上,采用一次绕组各段的串联或并联连接,或/和采用二次绕组抽头的方法,获得多种电流比的电流互感器。当电流互感器有多个二次绕组,且各二次绕组的额定电流比不同时,也称复合变比电流互感器。测量级和保护级的电流比可以不相同。1 一次绕组串并联方式采用一次绕组串联或并联方式,可获得两个成倍数的电流比见图2-18。例：2x600/5A ：一次绕组串联时为600/5A；一次绕组并联时为1200/5A。一般在66kV及

20、以上电压等级的电流互感器上采用。对于35kV及以下电压等级由于产品结构布置困难,较少采用。图2-18 一次绕组串并联方式2 二次绕组抽头方式二次绕组抽头理论上可以在起未端之间的任意部位,一般常用是中间抽头。图2-19表示在1/3处抽头的情况。一般二次绕组抽头方式仅用在测量用电流互感器。保护级采用抽头获得的电流比会降低保护性能,因此,保护级一般不会采用二次抽头方式获得更小的电流比。图2-19 二次绕组抽头方式3 一次绕组串并联和二次绕组抽头方式同时采用同时采用一次绕组串并联和二次绕组抽头方式可获得更多的电流比。图2-20 一次绕组串并联和二次绕组抽头方式同时采用示例：2x600/5A：一次串并联

21、方式；二次在1/3处抽头方式,获得的电流比见表2-5。-一次绕组连接方式二次绕组连接方式在1/3处抽头二次绕组标志：S1-S2二次绕组标志：S2-S3二次绕组标志：S1-S3一次绕组串联200/5A400/5A600/5A一次绕组并联400/5A800/5A1200/5A4电流互感器参数选择原则1额定一次电压和电流1 电流互感器的额定一次电压应等于或大于回路的额定一次电压。2电流互感器的额定一次电流应根据其所属一次设备的额定电流或最大工作电流选择,并应能承受该回路的额定连续热电流、额定短时热电流及动稳定电流。3额定一次电流的选择,应使得在额定变流比条件下的二次电流在正常运行和短路情况下,满足该

22、回路保护装置的整定值选择性和准确性要求或满足计量及测量准确性要求。4套管式电流互感器的额定一次电流应根据安装的电力变压器容量确定。通常取变压器容量计算出电流值的1.01.2倍。若要考虑到线路保护可以适当增大,并将额定一次电流修正到GB1208电流互感器标准值。2动稳定校验对带有一次回路导体的电流互感器需进行动稳定效验；对于一次回路导体从窗口穿过且无固定板的电流互感器可不用进行动稳定效验。电流互感器的动稳定性能通常以额定动稳定电流或动稳定倍数表示。它们之间的关系是：2-1式中： 动稳定倍数,由制造部门提供； 额定动稳定电流峰值kA； 电流互感器额定一次电流A。电流互感器动稳定的校验按下式计算：2

23、-2或2-3式中： 短路冲击电流瞬时值kA。3短时热电流校验短时热电流校验是验算互感器承受短路电流发热的能力。制造部门在产品样本中一般给出的是1s或5s热稳定电流倍数, 可按下式进行校验：2-4式中： 电流互感器热稳定电流倍数,由制造部门提供。 短路电流引起的热效应,宜按后备保护动作时的全分闸时间确定；t 制造部门提供的短时热电流计算时间,t1s或5s。校验时也可按的大小对产品的热稳定进行比较,特别是不同产品t采用不同值时。当互感器绕组可串、并联切换时,应按其接线状态下的实际短路电流进行校验。当动热稳定不够时,例如有时因回路工作电流较小,则可选择额定电流较大的电流互感器,增大变流比。若测量用电

24、流表读数太小时,可采用复式变比或二次带抽头电流互感器。4机械荷载机械荷载校验是校验电流互感器出线端承受导体的静荷载力和短路时电动力不超过设备的允许值。1 静荷载设备最高电压72.5kV及以上的电流互感器,其一次绕组接线端子的垂直和水平方向应能承受表2-6所规定的静态试验荷载。表2-6 静态承受试验荷载设备最高电压 kV静态承试验受荷载 N= 1 * ROMANI类= 2 * ROMANII类荷载72.51250250012620003000242和36325004000550 40006000注：1. 在日常运行条件下,作用荷载的总和应不超过规定的承受试验荷载的50%。2. 电流互感器应能承受

25、很少出现的急剧动态荷载例如：短路,它不超过1.4倍静态承受荷载。3. 在某些应用中,可能需要一次端子具有防旋转的能力,试验时施加的力矩值应由制造方与用户协商确定。上表中数值包含由于风和结冰而引起的荷载。按导线机械计算方法,计算出电流互感器端子承受导体的拉力,不超过厂家提供的静荷载数据。具体计算方法见电力工程电气设计手册中导线实用力学计算部分。2 短路荷载a 硬导体短路电动力计算电流互感器与硬导体连接时,其校验公式与支柱绝缘子相同,即：2-5式中： 电流互感器端子承受的电动力,N 回路相间距离,cm； 计算长度,cm； 电流互感器出线端部至最近一个母线支柱绝缘子的距离,cm； 电流互感器两端瓷帽

26、的距离,当电流互感器为非母线式瓷绝缘时,cm。有的产品样本未标明出线端部允许作用力,而只给出动稳定倍数。一般是在相间距离为40cm,计算长度为50cm的条件下取得的。此时,可按下式进行校验：2-6b 软导线短路电动力计算电流互感器与软导线连接时,电动力计算方法见电力工程电气设计手册中软导线和组合导线短路摇摆计算部分的有关内容。5额定二次电流和负荷1电流互感器额定二次电流有1A和5A两类。2对于新建发电厂和变电所,有条件时电流互感器额定二次电流宜选用1A。如有利于电流互感器安装或扩建工程原有电流互感器采用5A时,额定二次电流可选用5A。3一个厂站内的电流互感器额定二次电流允许同时采用1A和5A。

27、4保护用电流互感器的准确级和允许极限电流,都与二次负荷有关,需要合理选择二次负荷额定值并进行相应的验算。电流互感器二次负荷可用阻抗或容量表示。二者之间的关系为：2-7当电流互感器额定二次电流为5A时,数值,当电流互感器额定二次电流为1A时,。5由于电子式仪表和微机继电保护的普遍应用,互感器额定二次电流广泛采用1A,以及保护和控制下放就地等因素,二次回路负荷大大降低,相应的电流互感器二次负荷也宜选用较低的额定值,以便降低造价和改善其结构及性能如采用倒置式结构。决定电流互感器电流比的因素电流互感器的电流比是由额定一次电流和额定二次电流构成。电流比必须保证在规定的电力负荷下满足测量及计量、保护及动热

28、稳定的要求。1测量级对额定一次电流的要求测量或计量用电流互感器要求在正常工作范围内保证规定的准确度,尤其对关口点计量的电流互感器更应准确计量。为此,必须确定额定一次电流尽量接近正常的电力负荷电流,并保证互感器应满足仪表保安电流的要求当采用常规仪表时。2保护级对额定一次电流的要求继电保护用电流互感器,要求在额定一次电流和准确限值电流下,满足规定的误差限值要求。作为保护更为关注在准确限值一次电流时,准确地输出符合要求5P级复合误差5%；10P级复合误差10%的二次电流,保证保护装置正确可靠动作。为此,当准确限值电流确定条件下,互感器的额定一次电流选得越大,准确限值系数越小,产品易制造。3电力负荷变

29、化对额定一次电流的影响1 变电所升压站设计的实际电力负荷与远景负荷相差悬殊：若按远景负荷确定互感器的额定一次电流,保护级按远景负荷确定的的额定一次电流,可满足保护功能的要求,但互感器的测量级不能满足近期实际负荷的准确计量。2 特殊负荷：例电气化铁路、轧钢等的电力线,一般电流互感器额定一次电流按短时最大的负荷确定,而在正常工作情况下通过电流互感器的电流很小,无法满足准确计量的要求。3 系统间联络线,负荷不固定：互感器的额定一次电流按最大负荷电流或输电线路、断路器的额定电流确定,因而电流互感器不可能满足在负荷变化的全范围内准确级要求。当电力负荷变化范围太大时,若按最大负荷确定为额定一次电流,可满足

30、保护级功能要求,但互感器测量级无法对最小负荷进行准确计量。反之,若按最小负荷确定为额定一次电流,测量级可准确计量最小的电力负荷,但对最大电力负荷时的计量必须要选用具有电流扩大值为200%、300%等的电流互感器。对于保护级在最大电力负荷时要发挥保护功能,必须有很大的准确限值系数,这会给互感器制造带来困难。所以在电力负荷变化范围时测量级和保护级的要求是矛盾的,应采用多变比的电流互感器。4额定二次电流由以下因素决定额定二次电流有两种：5A、1A。在110kV及其以下电压等级,可以采用二次电流为5A或1A。一般在220kV及其以上电压等级的电流互感器,推荐采用二次电流为1A。1电力负荷较稳定时当电力

31、负荷较稳定,变化范围不大时,采用单一电流比的电流互感器。额定一次电流宜取回路负荷电流的1.52.0倍。2电力负荷变化时当电力负荷变化范围大时,宜采用多变比的电流互感器,一次绕组采用串并联方式,测量用电流互感器带S级,其电流比选较小值,并且在二次绕组抽头。保护级用最大的电流比二次绕组不抽头。示例：技术参数2x600/5A：测量级：2x/5A；0.2S级；输出容量：抽头为30VA；满匝为50VA。保护级：2x600/5A：5P20；50VA。制造方案：一次绕组串并联；测量级为0.2S级并在二次绕组的三分之一处抽头；保护级二次绕组不抽头。 多电流比电流互感器连接方式时的性能见表2-7。-准确级一次连

32、接方式二次标志负荷电流误差限值性能说明额定值%电流值A比差相位差测量级一次绕组串联S1S2x200A402400.2%10一次绕组串联时,电力负荷在40720A的范围内,能保证电流互感器达到比差0.2%相位差10。5%x200A100.35%151%x200A20.75%30S2S3x400A804800.2%105%x400A200.35%151%x400A40.75%30S1S3x600A1207200.2%105%x600A300.35%151%x600A60.75%30测量级一次绕组并联S1S2x400A804800.2%10一次绕组并联时,电力负荷在801440A的范围内,能保证电流

33、互感器达到比差0.2%相位差10。5%x400A200.35%151%x400A40.75%30S2S3x800A1609600.2%105%x800A400.35%151%x800A80.75%30S1S3x1200A24014400.2%105%x1200A600.35%151%x1200A120.75%30保护级一次串联S1S2x600A60012001.0%60一次并联S1S2x1200A120024001.0%603一次绕组串并联方式的电流互感器选用一次绕组串并联方式的电流互感器,要考虑到产品短路电流稳态性能。一次绕组串联方式的动稳定电流接近并联方式的一半,换句话说,一次绕组并联的动

34、稳定电流是串联方式的两倍。所以,在确定多电流比电流互感器的短路性能时应按一次绕组串联方式的性能为依据,确定电流互感器的短路稳定性能。多电流比的电流互感器,二次绕组抽头方式与产品的动热稳定性能无关,但与二次绕组的电流密度有关,应保证在额定短时热电流时二次绕组的电流密度不超过180A/mm2铜线；120A/mm2铝线。4二次绕组抽头方式的电流互感器选用二次绕组抽头方式的电流互感器,要考虑输出容量问题。二次绕组抽头抽头值为分之一,为10内的整数时的输出容量,满匝时的额定输出容量,两者关系为：2-8例：在二分之一处抽头,则,即为满匝时的四分之一。一般抽头时的输出容量按上式确定,实际上,产品还是可以作得

35、比计算值大些具体输出容量应用户与制造双方协商。5多电流比套管式电流互感器额定值多电流比套管式电流互感器额定值是以其最大电流比时规定的,其余电流比则不作规定。例：300-600-1200/1A；50VA；0.5级表示在1200/1A时满足50VA、0.5级。而在其他的变比：300/1A、600/1A时的准确级和额定输出由双方协商。保护用电流互感器参数除按照一般规定进行选择外,还要考虑电流互感器所在回路的具体要求：1 变压器差动回路电流互感器额定一次电流的选择,应尽量使两侧电流互感器的二次电流进入差动继电器时基本平衡。当采用微机保护时,可由保护装置实现两侧变比差和相角差的校正。在选择额定一次电流及

36、二次绕组接线方式时,应注意使变压器两侧电流互感器的二次负荷尽量平衡,以减少可能出现的差电流。2 自耦变压器公共绕组回路过负荷保护用的电流互感器,应按公共绕组的允许负荷电流选择。此电流通常发生在低压侧开断,而高中压侧传输自耦变压器的额定容量的情况。此时,公共绕组上的电流为中压侧与高压侧额定电流之差。3 大型发电机变压器组厂用分支的额定电流远小于主变压器额定电流,厂用分支的电流互感器一般可以厂用分支额定工作电流为基础进行选择,但例外的是厂用分支侧用于发变组差动保护的电流互感器,原则上应与主回路电流互感器变比一致,如因额定一次电流过大装设有困难时,可根据具体情况采取适当措施,如由保护装置改变变比,或

37、者采用二次额定电流为1A的互感器当其他互感器额定二次电流为5A时以便在保持变比一致条件下降低互感器额定一次电流等。4 中性点接地系统或中阻抗接地系统变压器中性点接地回路的电流互感器,大型发电机零序电流型横差保护用电流互感器等,在正常情况下一次电流为零,应根据实际应用情况,不平衡电流的实测值或经验数据,并考虑接地保护灵敏系数及互感器的误差限值和动、热稳定等因素,以及保护装置整定范围,选用适当的额定一次电流参数。5 对中性点绝缘接地系统的电缆式或母线式零序电流互感器,因接地故障电流很小,需要按保证保护装置动作灵敏系数来选择变比及有关参数。1 测量用带S级电流互感器的特殊要求0.2S级和0.5S级是

38、特殊用途的电流互感器,在与宽负荷电度表过载4倍及以上的电度表相连接时,电流互感器的计量电流在50mA6A之间即额定二次电流5A的1%120%之间的某一电流下能作准确测量。在电能关口计量点处宜用0.2S级和0.5S级电流互感器。1 带S级电流互感器在很宽的负荷电流1120% 时具有高准确度。在负荷电流的20120%时,电流误差为0.2%；相位差为10。其误差值为标称限值,对用于计量关口点电费的准确度有保障。2 采用计量级带S级的电流互感器时,可符合按计量规程规定选的负荷电流,在额定电流的50%66.6%范围内具有高准确度。例：0.2级：在时,电流误差为0.2618%注意：0.2%；相位差为12.

39、06注意：10,己超过预期的误差标称限值。0.2S级,在=20120% 时,电流误差为0.2；相位差为10,符合预期的误差标称限值。图2-21带S级的测量用电流互感器的误差限值2 测量用带S级电流互感器适用范围据电力网经营体制改革,要求发电、供电、用电的准确计量.以作为考核电网技术经济指标和实现贸易的计量依据。为此要求安装在电能关口计费点的电流互感器具有更高的准确度。当安装点的电力负荷变化范围很大, 电力负荷低峰与高峰负荷电流相差几倍时,要同时满足高峰和低峰负荷电流的计量准确度,互感器应采用带S级的电流互感器。并按高峰电力负荷值来确定互感器的额定电流比。3测量用电流互感器额定输出的选择对测量用

40、电流互感器在选择额定输出时,应考虑到实际的负荷不是越大越好。按国家标准规定,测量用电流互感器准确级的误差限值规定的二次输出范围为25%100%额定输出,因此,当额定输出选得太大,而实际运行时的负荷可能小于25%额定输出,此时所规定的准确度是达不到的。5高压系统保护用电流互感器参数选择5.1保护用电流互感器性能应满足系统或设备故障工况的要求,即在短路时,将互感器所在回路的一次电流传变到二次回路,且误差不超过规定值。电流互感器铁芯饱和是影响其性能的最重要因素。在稳态对称短路电流无非周期分量下,影响互感器饱和的注意因素是：短路电流幅值、二次回路包括互感器二次绕组的阻抗、电流互感器的工频励磁阻抗、电流

41、互感器匝数比和剩磁等。在实际的短路暂态过程中,短路电流可能存在非周期分量而严重偏移。这可能导致电流互感器严重暂态饱和。为保证准确传变暂态短路电流,电流互感器在暂态过程中所需磁链可能是传变等值稳态对称短路电流磁链的几倍至几十倍。5.2 在发电厂和变电所中应根据测量和保护的要求配备适当性能的电流互感器。电流互感器二次绕组的数量、铁心类型和准确等级应满足继电保护自动装置和测量仪表的要求。1 对中性点接地系统,电流互感器可按三相配置；对中性点绝缘系统,依具体要求可按两相或三相配置。当配电装置采用一个半断路器接线时,对独立式电流互感器每串宜配置三组。2 继电保护和测量仪表宜用不同二次绕组供电,若受条件限

42、制须共用一个二次绕组时,其性能应同时满足测量和保护的要求,且接线方式应注意避免仪表校验时影响继电保护工作。电流互感器的二次回路不宜进行切换,当需要时,应采取防止开路的措施。图2-22线路电流互感器配置方案3 每组的二次绕组数量按工程需要确定。在以往的工程中,一个回路配备的多套保护往往要求分别使用不同的互感器二次绕组。例如主保护和后备保护不能使用同一二次绕组；差动保护不能与其它保护使用同一二次绕组等。这样,要求同一回路电流互感器二次绕组数量愈来愈多。不仅增加投资,更重要的是接线复杂,给运行维护造成很大不便。现在,已普遍采用微机保护,完全可以将各种原理的保护综合在一起,一个回路只要两套保护即可。但

43、对于采用保护双重化的系统,一个元件的两套保护必须使用不同二次绕组。4 保护用电流互感器的配置应避免出现主保护的死区。例如图2-22中所示电流互感器配置的两个方案。方案的F1点故障,线路保护不能动作,但母线保护能快速切除故障,缺点是切除范围过大。方案的F2点故障,线路保护能动作跳开线路断路器,但故障不能消除,需要起动断路器失灵保护来切除故障。失灵保护带有时延,而且同样切除范围过大。故宜采用方案。5 接入保护的电流互感器二次绕组的分配,应注意避免电流互感器内部故障时出现保护死区,并尽可能缩小不适当的保护重叠区。例如图2-23的U形电流互感器,其弯曲部分容易与油箱发生短路故障。如果线路保护与母线保护

44、的配置如图中种方案所示。在F点故障时：方案线路保护断开故障点,影响范围小；方案母线保护断开故障点,影响范围大；方案两套保护均能断开故障点,但母线保护扩大了影响范围；方案为两套保护的死区,保护不能动作清除故障。故应采用方案。图2-23 电流互感器配置出现保护死区示意图5.31 保护用电流互感器的性能应满足继电保护正确动作的要求。首先应保证在稳态对称短路电流下的误差不超过规定值。对于短路电流非周期分量和互感器剩磁等的暂态影响,应根据互感器所在系统暂态稳态的严重程度,所接保护装置的特性、暂态饱和可能引起的后果和运行经验等因素,予以合理考虑。如保护装置具有减缓电流互感器饱和影响的功能,则可按保护装置要

45、求选用适当的互感器。2330kV1000kV的变压器和300MW及以上发电机变压器组差动保护用的电流互感器,由于系统一次时间常数较大,电流互感器暂态饱和较严重,由此导致保护误动或拒动的后果严重。因此,保护用电流互感器应保证在实际短路工作循环中不致暂态饱和,即暂态误差不超过规定值,一般选用TP类互感器。3220kV系统可按稳态短路条件进行计算选择,并为减轻可能发生的暂态饱和影响适当留有裕度。一般选用P类、PR类和PX类电流互感器。220kV的变压器差动保护、100MW200MW发电机变压器组及大容量电动机差动保护用的电流互感器,暂态饱和问题及其影响后果相对较轻, PR类可限制剩磁影响,有条件时可

46、推广使用。为考虑暂态影响应提高所选用电流互感器的准确限值系数,给定暂态系数应根据实际情况和运行经验确定：1 100MW200MW发电机变压器组外部故障的给定暂态系数不宜低于10。2 220kV系统的规定暂态系数不宜低于2,参见IEEE Std C37.110-1996等规定。 4110kV及以下系统保护用电流互感器一般按稳态条件选择,采用P类互感器。5 高压母线差动保护用电流互感器的选择,由于母线故障时短路电流很大,而且外部短路时流过各互感器的电流差别也可能很大。即使各侧选用特性相同的电流互感器,其暂态饱和程度也可能很不一致。为此,母线差动保护一般具有暂态抗互感器饱和的能力。在工程应用中一般可

47、按稳态短路电流或保护装置的要求选用适当的互感器。6 中性点绝缘系统的接地保护用互感器,可根据具体情况采用由三相电流互感器组成的零序滤过器、专用的电缆式或母线式零序电流互感器。7关于PR类电流互感器的应用说明PR类电流互感器为稳态对称一次电流下剩磁系数小于10%的保护用电流互感器,其他特性参数与P类电流互感器相同,该型电流互感器在铁芯上开有小气隙,以确保剩磁系数小于10%。在制定DL/T866-2004电流互感器和电压互感器选择及计算导则时,由于当时国内尚无制造PR类电流互感器经验,因此在该计算导则.3条中规定有条件时可推广使用PR类电流互感器。据统计,20XX以来电网实际发生了3起220kV线

48、路故障纵差保护误动,从录波图分析确认均是由于线路一端电流互感器产生剩磁出现饱和,而线路另一端电流互感器未饱和,以致在区外故障时出现差流引起保护动作。因此,推荐在新建和扩建的220kV电压等级的发电厂、变电所工程中采用PR类电流互感器,建议首先在有纵差电流保护和距离保护的220kV及110kV系统中推广应用,并进而扩大到其他电压等级系统中应用。5.4为保证保护动作的可信赖性和安全性,应对电流互感器的性能进行必要的校验。校验时,应根据保护要求选定适当故障点和校验电流。当互感器通过选定的保护校验故障电流时,其误差应在规定范围内。与之比称为保护校验系数。按下述原则确定：1 按可信赖性要求校验保护动作性

49、能时,应按区内最严重故障短路电流确定。对于过电流和距离等保护,应同时考虑下述两种情况：1在保护区末端故障时,应为流过互感器最大短路电流。2在保护安装点近处故障时,允许互感器误差超出规定值,但必须保证保护装置动作的可靠性和快速性。应根据流过互感器最大短路电流和保护装置的类型、性能及动作速度等因素确定。2按安全性要求校验保护动作性能时,应按区外最严重故障短路电流确定。如电流差动保护的应为保护区外短路时流过互感器的最大短路电流；方向保护的应为可能使方向元件误动的保护反方向故障流过电流互感器的最大短路电流。同时还需要注意防止逐级配合的过电流或阻抗等保护因相邻两处互感器饱和不同而失去选择性。3 保护校验

50、故障电流宜按系统规划容量确定。5.5对于P类包括PR类和PX类电流互感器,应用时,主要校验稳态短路情况下的准确限值系数能否满足保护要求。为计及暂态影响,必要时考虑适当暂态系数。1一般选择验算在工程中选用电流互感器时,一般可按下列条件验算其性能和参数能否满足要求：1电流互感器的额定准确限值一次电流应大于保护校验故障电流,必要时,还应考虑互感器暂态饱和影响。即准确限值系数应大于。为用户规定的暂态系数。2电流互感器额定二次负荷应大于实际二次负荷。按上述条件选择的电流互感器可能尚有潜力未得到合理利用。在系统容量很大,而额定二次电流选用1A,以及采用电子式仪表和微机保护时,经常遇到不够但二次输出容量有裕

51、度的情况。因此,必要时可进行较精确验算,如按额定二次极限电动势或实际准确限值系数曲线验算,以便更合理的选用电流互感器,2 按二次极限电动势验算对于低漏磁电流互感器可按二次极限电动势进行验算：1P类电流互感器的额定二次极限电动势为二次负荷仅计及电阻：2-9式中：准确限值系数；额定二次电流；电流互感器二次绕组电阻；电流互感器额定负荷。上述各参数制造部门应在产品说明书中标明。2继电保护动作性能校验要求的二次感应电动势为：2-10式中：保护校验系数,与继电保护动作原理有关,参见6.4节；给定暂态系数,参见6.3节；电流互感器实际二次负荷；其它同公式2-9。3电流互感器的额定二次极限电动势应大于保护校验

52、要求的二次感应电动势,即：2-110RbKalfR0RbKalfRbnKalf图2-24 按负荷实际的误差曲线选择电流互感器要求：。其中为保护校验系数,为给定暂态系数。如果制造厂提供的电流互感器不满足低漏磁特性要求,当提高准确限值一次电流时,互感器可能出现局部饱和,不能采用上述二次极限感应电动势法进行验算。此时,如用户需要提高所选互感器的准确限值系数,则应由制造厂提供由直接法试验求得的或经过误差修正后实际可用的准确限值系数与的关系曲线。根据实际的,从曲线上查出电流互感器的准确限值系数,参见图2-24。图2-24 按负荷实际的误差曲线选择电流互感器要求：。其中为保护校验系数,为给定暂态系数。4

53、选择电流互感器的准确限值系数所选电流互感器的准确限值系数应符合下式要求：为此,要求制造部门确认所提供电流互感器为低漏磁特性,提供的互感器技术规范中应包括二次绕组的电阻值。2-125.6 PX电流互感器为低漏磁电流互感器,其准确性能由其励磁特性确定,励磁特性的额定拐点电动势可由下式计算：2-13式中为计算尺寸系数。为满足保护性能要求,额定拐点电动势应大于继电保护动作性能要求的电流互感器二次感应电动势,即。求的方法参见2-10式。5.71 电流互感器的负荷通常由两部分组成：一部分是所连接的测量仪表或保护装置；另一部分是连接导线。计算电流互感器负荷时应注意在不同接线方式和故障形态下的阻抗换算系数。保

54、护用电流互感器二次负荷为2-14式中：继电器电流线圈电阻,对于数字保护可忽略电抗,仅计及电阻； 连接导线电阻,参见2-15式； 接触电阻,一般为0.050.1； 继电器阻抗换算系数,参见表2-8； 连接导线阻抗换算系数,参见表2-8。电流互感器的二次负荷额定值可根据实际负荷需要选用2.5、5、7.5、10、15、20、30VA。在某些特殊情况,也可选用更大的额定值。对保护用TP类电流互感器,其二次负荷用负荷电阻表示。2 计算连接导线的负荷时,一般情况下可忽略导线电感,而仅计及其电阻：2-15式中：电缆长度m；导线截面mm2,电流回路采用2.5mm2及以上截面积的铜导线；电导系数,铜取57m/。

55、3保护用电流互感器在各种接线方式时不同的短路类型下的阻抗换算系数见表2-8。-电流互感器接线方式阻抗 换算 系数三相短路两相短路单相短路接地经Y,d变压器两相短路KlcKrcKlcKrcKlcKrcKlcKrc单相212121三相星形11112111两相星形Zr0Zr222233Zr001212131两相差接242三角形33332233工程应用中应尽量降低保护用电流互感器所接二次负荷,以减小二次感应电动势,避免互感器饱和。必要时,可选择额定负荷显著大于实际负荷的互感器,以提高互感器抗饱和能力。4保护和自动装置电流回路功耗应根据实际应用情况确定,其功耗值与装置实现原理和构成元件有关,差别很大。表

56、2-9及表2-10列出一些典型情况的功耗供使用参考。-保护或自动装置类型电流回路功耗VA电磁型EM电流元件115功率元件610/相阻抗元件410/相负序电流元件15整流型RT电流元件1功率元件2/相阻抗元件5/相负序电流元件25集成电路型IC全套1.0/相微机型DP全套1.0/相-设备及其保护和自动装置类型回路最大功耗VA750kV、1000kV线路主保护2DP后备保护2DP500kV线路主保护10RT,1IC,1DP后备保护20RT,2IC,2DP220kV线路主保护10EM,5RT,1IC,1DP后备保护30EM,15RT,2IC,2DP60110kV线路主保护10EM,5RT,1IC,1

57、DP后备保护20EM,10RT,2IC,2DP1035kV线路主保护10EM,5RT,0.5IC,0.5DP后备保护20EM,10RT,1IC,1DP3001000MW发电机主保护5RT,1IC,1DP后备保护60RT,2IC,3DP100200MW发电机主保护20EM,5RT,1IC,1DP后备保护30EM,50RT,3IC,3DP50MW及以下发电机主保护10EM,5RT,1IC,1DP后备保护15EM,10RT,2IC,2DP注：EM 电磁型保护,RT 整流型保护,IC 集成电路型保护,DP 微机型保护注：据了解,目前已实施的750kV、1000kV线路保护均采用微机型保护,硬件配置与5

58、00kV线路相似,只是在软件功能上有改进。因此功耗值差别不大。5.8TP类电流互感器是考虑暂态条件的保护用电流互感器。一般P类保护用电流互感器仅考虑在稳态短路电流情况下保证具有规定的准确性,在具有非周期分量的暂态条件下则可能饱和而使其误差远超过允许值。TP类保护用电流互感器则要求在规定工作循环的暂态条件下保证规定的准确性。1TP类电流互感器分级TP类电流互感器分以下级别并定义如下：1TPS级：低漏磁电流互感器,其性能由二次励磁特性和匝数比误差限值规定,对剩磁无规定。2TPX级：准确限值规定为在指定的暂态工作循环中的峰值瞬时误差,对剩磁无规定。3TPY级：准确限值规定为在指定的暂态工作循环中的峰

59、值瞬时误差,剩磁不超过饱和磁通的10。4 TPZ级：准确限值规定为在指定的二次回路时间常数下,具有最大直流偏移的单次通电时的峰值瞬时交流分量误差。无直流分量误差限值要求。剩磁通实际上可以忽略。2 TP类电流互感器的参数标准值TP类电流互感器的特性要考虑短路电流中具有非周期分量的暂态情况。一般将暂态短路电流分为对称电流分量周期分量和非对称电流分量非周期分量两部分,对称短路电流有关标准值如下：1额定对称短路电流倍数一般选用：3、5、7、10、12.5、15、17.5、20、25、30、40、50。2额定一次对称短路电流的优先值由和两者的乘积得出,此乘积不必与值完全相等。3额定对称短路短时热电流以k

60、A方均根值表示的标准值为：6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100。对P类互感器,曾定义稳态情况下能满足规定误差要求的最大一次电流值为额定准确限值一次电流,与额定一次电流之比为准确限值系数。准确限值系数的概念也可推广应用于暂态情况下,此时准确限值系数为额定对称短路电流倍数与暂态系数或暂态面积系数的乘积,即。5.9 1 TPS级电流互感器的误差限值TPS电流互感器的性能与P类互感器中的PX电流互感器相当,误差限值条件由匝数比和励磁特性确定。匝数比应等于,匝数比误差应不超过0.25%。励磁特性的二次极限电动势不低于规定值,此电动势幅值增大10%时致使相