GB/Z 20840.100-2023互感器第100部分：电力系统保护用电流互感器应用导则

ICS29180

CCSK.41

中华人民共和国国家标准化指导性技术文件

GB/Z20840100—2023

.

互感器第100部分电力系统保护用

:

电流互感器应用导则

Instrumenttransformers—Part100Guidanceforalicationofcurrent

:pp

transformersinpowersystemprotection

IECTR61869-1002017MOD

(:,)

2023-12-28发布2024-07-01实施

国家市场监督管理总局发布

国家标准化管理委员会

GB/Z20840100—2023

.

目次

前言

…………………………Ⅴ

引言

…………………………Ⅶ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

术语定义和符号

3、…………………………1

电流互感器设计过程中的责任

4…………5

历史

4.1…………………5

电流互感器设计过程细分

4.2…………5

暂态设计的基本理论方程

5………………6

电路

5.1…………………6

暂态现象

5.2……………10

工作循环

6…………………14

工作循环

6.1C-O………………………14

工作循环

6.2C-O-C-O…………………38

暂态设计汇总

6.3………………………42

暂态面积系数K的数值计算法

7td………………………43

概述

7.1…………………43

基本电路

7.2……………44

算法

7.3…………………45

计算方法

7.4……………45

参考算例

7.5……………46

铁芯饱和与剩磁

8…………………………49

饱和的常规定义

8.1……………………49

有气隙铁芯与无气隙铁芯

8.2…………52

产生剩磁可能的原因

8.3………………54

实用性建议

9………………57

同一绕组规定不同准确级的风险

9.1PR……………57

级暂态面积系数K对相位差φ和二次回路时间常数T的限制

9.2TPYtdΔs……57

不同准确级之间的关系

10………………57

概述

10.1………………57

极限条件下的电动势计算

10.2………………………58

极限条件下励磁或磁化电流的计算

10.3()…………58

应用示例

10.4…………………………59

准确级规范的最低要求

10.5…………59

用有气隙铁芯代替无气隙铁芯

10.6…………………60

Ⅰ

GB/Z20840100—2023

.

保护功能及其对规范的修正

11CT……………………61

概述

11.1………………61

一般应用建议

11.2……………………61

过流保护代码符号

11.3:ANSI:50/51/50N/51N/67/67N;IEC:I>……………64

距离保护编码符号

11.4:ANSI:21/21N;IEC:Z<………………66

差动保护

11.5…………………………73

附录资料性本文件对进行更正的内容

A()IECTR61869-100:2017………………82

附录资料性工作循环软件代码

B()C-O………………84

附录资料性计算暂态面积系数K的软件代码

C()td…………………87

参考文献

……………………94

图故障初始角γ的定义

1…………………2

图保护回路的主要部件

2…………………6

图完整电气回路

3…………………………7

图一次短路电流

4…………………………8

图L的非线性磁通

5CT……………………9

图电流互感器的线性化励磁电感

6………………………9

图用非线性模型仿真的单相短路特性

7………………11

图三相短路特性

8………………………12

图磁通的构成

9…………………………13

图两个不同故障初始角的短路电流

10…………………15

图最高磁通值Ψ的曲线

11max……………15

图和φ时四种情况下的一次电流曲线

1250Hz=70°…………………16

图影响电流互感器磁饱和的短路电流四种典型情况

13………………17

图暂态系数计算的有关时间范围

14……………………19

图下出现第一个磁通峰值时间与T的关系

1550Hzp………………20

图最不利故障初始角θ与T和t'的函数关系

16tf,Ψmaxpal………………21

图最不利故障初始角γ与T和t'的函数关系

17tf,Ψmaxpal………………21

图用最不利故障初始角θ计算的K

18tf,Ψmaxtf,Ψmax……………………22

图K和γ的极坐标图

19tf,Ψmaxtf,Ψmax………………………22

图时间范围中K的确定

201tf…………23

图一次电流曲线Tγt

21(50Hz、p=1ms、Ψmax=166°、'al=2ms)……28

图最不利故障初始角TT

22(50Hz、p=50ms、,s=61ms)…………29

图不同时间范围的暂态系数

23…………29

图T时不同t'下所有时间范围内的K

2450Hz、s=61msaltf…………30

图图的局部放大图

2524………………31

图较小一次时间常数下的一次电流

26…………………31

Ⅱ

GB/Z20840100—2023

.

图某一较小一次时间常数下的K值

27tf………………32

图不同故障初始角下的短路电流

28……………………33

图不同故障初始角的暂态系数

29………………………33

图每个时间步长下最不利故障初始角

30(50Hz)……………………34

图两个不同故障初始角的一次电流

31(16.67Hz)……………………34

图不同故障初始角的暂态系数

32(16.67Hz)…………35

图每个时间步长下最不利故障初始角

33(16.67Hz)…………………35

图参考文献给出的故障发生情况

34[5]………………36

图若干年中故障的统计分布

35…………37

图用不同故障初始角γ计算的暂态系数K

36tf………38

图无气隙铁芯在工作循环中的磁通

37C-O-C-O……………………39

图带气隙铁芯在工作循环中典型磁通曲线在第二次通电期间磁通较高

38C-O-C-O()…………40

图带气隙铁芯在工作循环中的典型磁通曲线在第一次通电期间磁通较高

39C-O-C-O()………40

图在循环中允许饱和情况下的磁通曲线

40C-O-C-O………………41

图铁芯饱和用以降低磁通峰值

41………………………42

图暂态设计的曲线汇总

42………………43

图数值法计算K的基本电路图

43td……………………44

图工作循环中的K计算

44C-Otd………………………46

图工作循环中第一个循环没有磁饱和时的K计算

45C-O-C-Otd……47

图工作循环中第一个循环有磁饱和时的K计算

46C-O-C-Otd………47

图非对称性降低后工作循环中K的计算

47C-O-C-Otd………………48

图t'和t″较小时工作循环中K的计算

48alalC-O-C-Otd………………48

图无气隙铁芯工作循环的K计算

49C-O-C-Otd………49

图和的饱和磁通定义对比

50GB1208GB/T20840.2………………50

图定义的剩磁系数K

51GB1208r……………………50

图应用直流法确定带气隙铁芯的饱和磁通与剩磁通

52………………51

图应用直流法确定无气隙铁芯的饱和磁通与剩磁通

53………………51

图电弧炉变压器二次电流故障录波

54CT……………54

图四线连接

55……………55

图自动重合闸时第二次故障期间的二次电流故障录波

56CT………56

图定时限特性的速断延时过流保护代码的应用

57/(ANSI50/51)…………………64

图延时过流保护时间特性

58……………65

图配置示例延时过流保护

59CT()……………………65

图距离保护原理时间距离图

60(-)……………………66

图距离保护原理RX图

61(/)…………67

图距离保护设计示例

62CT……………68

图工作循环中的一次电流

63C-O-C-O…………………70

Ⅲ

GB/Z20840100—2023

.

图暂态系数K及其包络线K

64tftfp……………………71

图级的暂态系数K第一次故障期间出现饱和

65TPYCTtf()………71

图级的暂态系数K第一次故障期间出现饱和

66TPZCTtf()………72

图级的暂态系数K

67TPXCTtf………………………72

图差动保护原理

68………………………73

图变压器差动保护故障

69()……………74

图变压器差动保护

70……………………75

图母差保护区外故障

71()………………77

图母差保护用的电流仿真

72CT………………………79

图简单双端线路的设计

73CT…………80

表短路电流初始角的四种典型情况

1…………………16

表暂态设计的公式汇总

2………………43

表饱和点定义对比

3……………………52

表测量的剩磁系数

4……………………53

表同一绕组不同级规定

5PR…………57

表电动势定义

6…………………………58

表电动势值的转换

7……………………58

表计算系数间的转换

8…………………58

表限值电流的定义

9……………………59

表准确级规范的最低要求

10……………59

表有气隙与无气隙铁芯的特征

11………………………60

表应用建议

12……………61

表级铁芯扩大面积系数计算结果

13TPY……………76

表级铁芯扩大面积系数计算结果

14PX………………77

表线路差动保护计算方案

15……………81

表本文件对进行更正的内容

A.1IECTR61869-100:2017…………82

Ⅳ

GB/Z20840100—2023

.

前言

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件是互感器的第部分已经发布了以下部分

GB/T(Z)20840《》100。GB/T(Z)20840:

第部分通用技术要求

———1:;

第部分电流互感器的补充技术要求

———2:;

第部分电磁式电压互感器的补充技术要求

———3:;

第部分组合互感器的补充技术要求

———4:;

第部分电容式电压互感器的补充技术要求

———5:;

第部分低功率互感器的补充通用技术要求

———6:;

第部分电子式电压互感器

———7:;

第部分电子式电流互感器

———8:;

第部分互感器的数字接口

———9:;

第部分直流电流互感器的补充技术要求

———14:;

第部分直流电压互感器的补充技术要求

———15:;

第部分电力系统保护用电流互感器应用导则

———100:;

第部分带有电磁式电压互感器的变电站中的铁磁谐振

———102:;

第部分互感器在电能质量测量中的应用

———103:。

本文件修改采用互感器第部分电力系统保护用电流互感器应用

IECTR61869-100:2017《100:

导则文件类型由的技术报告调整为我国的国家标准化指导性技术文件

》。IEC。

本文件与相比做了下述结构调整

IECTR61869-100:2017:

增加了附录

———A;

本文件的附录附录对应的附录附录

———B、CIECTR61869-100:2017A、B。

本文件与的技术差异及其原因如下

IECTR61869-100:2017:

删除了的术语时间因术语与其概念一样且与缩略语重复

———IECTR61869-100:2017“3.1.7”,,;

将注的内容调整为正文见以完善标准技术内容

———“”(6.1.3.6),;

删除了的最后一段中第段第句话表的倒数第

———IECTR61869-100:20178.2、11.2.121、121

行和倒数第行的有关高阻抗保护方面的内容以符合我国的实际情况

3,;

在不再需要力矩的额定电流是足够的甚至的值现在正在讨论并已经用于特殊领

———“,1A,0.1A

域后增加了但是对于一次电流很大如发电机出口用以上的暂态保护用电流互

”“,(10000A)

感器二次电流可选用较大值如这是从制造角度考虑相应的电阻性负荷也应按照

,,5A(CT),

电流的平方进行换算见以符合我国的实际情况

”(11.2.2),;

将或K大于等于更改为或K大于或等于见以符合我国的

———“ALFssc20”“ALFssc10”(11.3.2),

实际情况

;

删除了中有关高阻抗差动保护的内容以符合我国的实际

———IECTR61869-100:201711.5.6“”,

情况

。

本文件做了下列编辑性改动

:

重新绘制了全文的图将图中的曲线说明直接标注在图中将图图和图中电感符号

———,。3、4359

调整为国内常用符号

;

Ⅴ

GB/Z20840100—2023

.

将的三相端子标志均由调整为

———IECTR61869-100:2017“L1、L2、L3”“A、B、C”;

对中未编号的公式予以编号并调整了全文的其他公式编号

———IECTR61869-100:2017;

将中注改为注

———3.1.3“1”“”;

图中增加了纵坐标和t处的竖线

———14tfp,max;

将图上面一段文字中的δ调整为φ

———24“=3°”“Δ=3°”;

图纵坐标中删除了标幺值

———31“”;

图增加了t″及对其的说明图增加了对t″的说明

———38al,39al;

式前面的一句话中增加了表示短路电流交流磁通分量的符号^Ψ

———(30)“sc”;

图符号说明中删除了重复的一个i

———43m;

将第一段中的改为级KK

———10.4“TPY20×5.5”“TPY,ssc=20,td=5.5”;

表关于和的要求中增加了引语标准规范并将注调整为注增

———10TPX、TPYTPZ“:”,“”“1”,

加了注对暂态准确级而言规定两种规范方法是不能混合使用的否则对

“2:,GB/T20840.2,

电流互感器的要求可能过分同时将脚注与注的内容互换了位置

”,;

对和增加了引导语对中注的内容进行改动

———11.4.3.1.2、11.5.211.5.3.2,11.4.3.1.2“”;

增加了的注

———11.4.3.1.3;

更改了图中电流流向

———68;

调整了表和表的格式对表部分内容的表述形式进行了调整表表表表

———23,2,4、5、7、8、

表表表和表补全表头及部分内容表和表增加了表头对表的脚注形式

11、13、1415,69,13

进行了调整表中删除了第一列K(1)的上角标

,15“td=0.5”;

更正了中的错误见附录

———IECTR61869-100:2017,A;

用资料性引用的替换了见

———GB/T20840.2IEC61869-2(4.1、5.1.1、5.1.2、6.1.3.6、6.3、7.1、

8.1.2、8.1.4、10.1);

用资料性引用的替换了见

———GB16847IEC60044-6(4.1、4.2、5.1.1、5.2.3、6.1.3.2、6.3、8.1.2、

11.1);

用资料性引用的替换了见

———GB1208IEC60044-1(8.1.2、8.2、11.1);

删除了中资料性引用的见

———IECTR61869-100:2017IEC60617-3:1996(11.1)。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

。。

本文件由中国电器工业协会提出

。

本文件由全国互感器标准化技术委员会归口

(SAC/TC222)。

本文件起草单位国网江西省电力有限公司电力科学研究院沈阳变压器研究院有限公司南京南

:、、

瑞继保电气有限公司中国电力科学研究院有限公司大连第一互感器有限责任公司浙江天际互感器

、、、

股份有限公司江苏科兴电器有限公司云南电网有限责任公司电力科学研究院大连北方互感器集团

、、、

有限公司西安高压电器研究院股份有限公司国网陕西省电力公司电力科学研究院

、、。

本文件主要起草人晏年平刘玉风万华张宇须雷刘勇沙玉洲赵希才唐福新杨峰汪本进

:、、、、、、、、、、、

刘红文徐碧川陈连友曾磊磊刘彬吕航冯建华邓小聘杨晓西

、、