電力：如何正確選擇及使用電流互感器[1]

1、淺談如何正確選擇及使用電流互感器1.前言近幾年來，隨著我國電力工業(yè)中城網(wǎng)及農(nóng)網(wǎng)的改造，以及供電系統(tǒng)的自動化程度不斷提高，電流互感器作為電力系統(tǒng)的一種重要電氣設(shè)備，已被廣泛地應(yīng)用于繼電保護、系統(tǒng)監(jiān)測和電力系統(tǒng)分析之中。電流互感器作為一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)元件，起著將一次系統(tǒng)的大電流變換成二次系統(tǒng)的小電流，用以分別向測量儀表、 繼電器的電流線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的正常運行參數(shù)和故障情況，使測量儀表和繼電器等二次側(cè)的設(shè)備與一次側(cè)高壓設(shè)備在電氣方面隔離，以保證工作人員的安全。同時，使二次側(cè)設(shè)備實現(xiàn)標準化、小型化，結(jié)構(gòu)輕巧，價格便宜，便 于屏內(nèi)安裝，便于采用低壓小截面控制電纜， 實現(xiàn)遠距離測量和控

2、制。 當一次系統(tǒng)發(fā)生短路故 障時，能夠保護測量儀表和繼電器等二次設(shè)備免受大電流的損害。下面就有關(guān)電流互感器的選擇和使用作一淺薄探討，以饗各位讀者朋友。2電流互感器的原理互感器，一般 W1WW2,可見電流互流感器為一 “變流”器，基本原理與變壓器相同，工作狀況接近于變壓器短路狀態(tài)，原邊符號為L1、L2,副邊符號為 K1、K2o互感器的原邊串接入主線路，被測電流為11 ,原邊匝數(shù)為 W1副邊接內(nèi)阻很小的電流表或功率表的電流線圈， 副邊電流為I2 ,副邊匝數(shù)為V2原副邊電磁量及規(guī)定正方向由電工學(xué)規(guī)定。由原理可知，當副邊開路時，原邊電流 11屮只有用來建立主磁通 m的磁化電流I0 ,當副 邊電流不等于

3、零時，則產(chǎn)生一個去磁磁化力I2W1,它力圖改變 m,但U1 定時，m是基 本不變的，即保持I0W1不變，因為I2的出現(xiàn)，必使原邊電流II增加，以抵消I2W2的去磁 作用，從而保證I0W1不變，故有：hW=loW+(-l 2W)(1)即 10=11+W 2l2/W(2)在理想情況下，即忽略線圈的電阻，鐵心損耗及漏磁通可得：IiW=-I2W2有：II / I2 = W2/W13電流互感器的選擇3. 1電流互感器選擇與檢驗的原則1) 電流互感器額定電壓不小于裝設(shè)點線路額定電壓；2) 根據(jù)一次負荷計算電流IC選擇電流互感器變化；3) 根據(jù)二次回路的要求選擇電流互感器的準確度并校驗準確度；4) 校驗動穩(wěn)

4、定度和熱穩(wěn)定度。3. 2電流互感器變流比選擇電流互感器一次額定電流I1n和二次額定電流I2n之比，稱為電流互感器的額定變流比，Ki=11 n / I2n N2/ N1。式中，N1和N2為電流互感器一次繞組和二次繞組的匝數(shù)。電流互感器一次側(cè)額定電流標準比(如20、30、40、50、75、100、150(A)、2Xa/ C)等多種規(guī)格，二次側(cè)額定電流通常為1A或5Ao其中2Xa/ C表示同一臺產(chǎn)品有兩種電流比，通過改變產(chǎn)品頂部儲油柜外的連接片接線方式實現(xiàn)，當串聯(lián)時，電流比為a/ c,并聯(lián)時電流比為2Xa/Co 一般情況下，計量用電流互感器變流比的選擇應(yīng)使其一次額定電流11 n不小于線路屮的負荷電流

5、(即計算IC) o如線路屮負荷計算電流為350A,則電流互感器的變流比應(yīng)選擇400/5。保護用的電流互感器為保證其準確度要求，可以將變比選得大一些。表1電流互感器準確級和誤差限值準確級次一次電流為額定電 流的百分數(shù)()誤差限值二次負荷范凰電流課差相位差10 10.5丄200.220 ：0. 35151001200. 210101600. 5 200 7545（0. 51）S加1001200.5301021201.20L590100120160350 1203.0（0, 5DS飯5P10P1001001.03060S23. 3電流互感器準確度選擇及校驗所謂準確度是指在規(guī)定的二次負荷范圍內(nèi)，一次電

6、流為額定值時的最大誤差。我國電流互感器的準確度和誤差限值如表1所示，對于不同的測量儀表，應(yīng)選用不同準確度的電流互感器。準確度選擇的原則：計費計量用的電流互感器其準度為0. 20. 5級；用于監(jiān)視各進出線回路屮負荷電流大小的電流表應(yīng)選用1. 0-3. 0級電流互感器。為了保證準確度誤差不超過規(guī)定值，一般還校驗電流互感器二次負荷(伏安)，互感器二次負荷S2不大于額定負荷S2n, 所選準確度才能得到保證。準確度校驗公式：S2WS2n。二次回路的負荷I：。取決于二次回路的阻抗Z2的值，貝山2S2= 12門 | 乙 I a 12fi2( E I Zi | + Rwi+Rc)o或 SeViE Si+I 2

7、n (Rwi+Rc)式中，Si . Zi為二次回路中的儀表、繼電器線圈的額定負荷和阻抗，RXC為二次回路中所有接頭、觸點的接觸電阻，一般取 0. 1 Q, RWL為二次回路導(dǎo)線電阻，計算公式化為：Rm=Lc / (r X S) o式屮，r為導(dǎo)線的導(dǎo)電率，銅線r = 53m/ ( Q mm2)鋁線r = 32m( Q mm2) S為導(dǎo)線截面積(mm2), LC為導(dǎo)線的計算長度(m)。設(shè)互感器到儀表單向長度為 L1,則：L1互感器為星形接Lc=Li兩相V形接線2L1 一相式接線繼電保護用的電流互感器的準確度常用的有5P和lOPo保護級的準確度是以額定準確限值一次電流下的最大復(fù)合誤差滅標稱的（如5P

8、對應(yīng)的e 5%）o所謂額定準確限值一次電流即一次電流為額定一次電流的倍數(shù)（n=l1 / I1n）,也稱為額定準確限值系數(shù)。即要求保護用的電流互感器在可能出現(xiàn)的范圍內(nèi)，其最大復(fù)合誤差不超過%值。電流互感器嘆誤差曲線校驗步驟：按照保護裝置類型計算流過電流互感器的一次電流倍數(shù)；（2）根據(jù)電流互感器的型號、變比和一次電流倍數(shù)，在10%誤差曲線上確定電流互感器的允許二次負荷；按照對電流互感器二次負荷最嚴重的短路類型，計算電流互感器的實際二次負荷；（4）比較實際二次負荷與允許二次負荷。如實際二次負荷小于允許二次負荷，表示電流互感器的誤差不超過10%誤差：1）增大連接導(dǎo)線截面或縮短連接導(dǎo)線長度，以減小實際二

9、次負荷；2）選擇比較大的電流互感器，減小一次電流倍數(shù)，增大允許二次負荷；3）將電流互感器的二次繞組串聯(lián)起來，使允許二次負荷增大一倍。3. 4電流互感器動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗廠家的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)屮都給出了動穩(wěn)定倍數(shù)Kes和熱穩(wěn)定倍數(shù) Kt,因此按下列公式分別校驗動穩(wěn)定和熱定度即可。1）動穩(wěn)定度校驗 Kes X 11N 2 iSh ；2）熱穩(wěn)定度校驗（Ktl1n）2t 21（3） -tima式中，t為熱穩(wěn)定電流時間。4電流互感器的正確使用1）電流互感器的接線應(yīng)逍守串聯(lián)原則：即一次繞阻應(yīng)與被測電路串聯(lián)，而二次繞阻則與所有儀表負載串聯(lián)；2）按被測電流大小，選擇合適的變化，否則誤差將增大。同時，二次側(cè)一端

10、必須接地，以防絕緣一旦損壞時，一次側(cè)高壓竄入二次低壓側(cè)，造成人身和設(shè)備事故；3）二次側(cè)絕對不允許開路，因一旦開路，一次側(cè)電流11全部成為磁化電流，引起 m和E2驟增，造成鐵心過度飽和磁化，發(fā)熱嚴重乃至燒毀線圈；同時，磁路過度飽和磁化后，使誤差增大。另外，二次側(cè)開路使 E2達幾百伏，一旦觸及造成觸電事故。因此，電流互感器二次側(cè)都備有 短路開關(guān)，防止一次側(cè)開路。如圖I中K0,在使用過程屮，二次側(cè)一旦開路應(yīng)馬上撤掉電路負載，然后，再停車處理。一切處理好后方可再用。4）為了滿足測量儀表、繼電保護、斷路器失靈判斷和故障錄波等裝置的需要，在發(fā)電機、變壓器、出線、母線分段斷路器、母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路

11、中均設(shè)具有28個二次繞阻的電流互感器。對于大電流接地系統(tǒng)， 一般按三相配置；對于小電流接地系統(tǒng)， 依具體要 求按二相或三相配置；5）對于保護用電流互感器的裝設(shè)地點應(yīng)按盡量消除主保護裝置的不保護區(qū)來設(shè)置。例如：若有兩組電流互感器，且位置允許時，應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護范圍之屮；6）為了防止支柱式電流互感器套管閃絡(luò)造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側(cè)；7）為了減輕發(fā)電機內(nèi)部故障時的損傷，用于自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機定子繞組的出線側(cè)。 為了便于分析和在發(fā)電機并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障，用于測量儀表的電流互感器宜裝在發(fā)電機中性點側(cè)。電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，它的一次二次繞組匝