電流互感器變比選擇

1、電流互感器變比選擇保護(hù)用電流互感器 (TA主要與繼電保護(hù)裝置配合, 在線路發(fā)生短路過(guò)載等故障 時(shí), 向繼電裝置提供信號(hào)切斷故障電路, 保護(hù)電力系統(tǒng)的安全。 它的工作條件與 測(cè)量用互感器完全不同, 后者正常一次電流工作范圍有合適的準(zhǔn)確度即可, 當(dāng)通 過(guò)故障短路電流時(shí),希望互感器盡早飽和,以保護(hù)測(cè)量?jī)x表不受短路電流損害。 而前者在比正常電流大幾倍或幾十倍電流時(shí)才開(kāi)始工作,其誤差 (電流和相位誤 差 要求在誤差曲線范圍內(nèi),而同時(shí)考核電流誤差和相位差時(shí)用復(fù)合誤差。 保護(hù)用 TA 一次電流 i1較小時(shí),二次電流 i2線性變化;當(dāng) i1增大到一 定時(shí),互感器鐵心中的磁密很高。由于鐵磁材料的非線性,勵(lì)磁電流

2、 i0中高次 諧波含量很大,波形呈尖頂形,與正弦波相去甚遠(yuǎn),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圖分析,需采用復(fù)合誤差的(概念分析 ,這使 i0迅速增大,相當(dāng)于部分 i1未能轉(zhuǎn)換成 i2, i2與 i1不再成正比變化,從而增 加 TA 誤差。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障而引起繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí),短路電流 i 很大,一 般為額定電流的 10幾倍,使誤差增大,危及保護(hù)裝置的靈敏性和選擇性。 另外,從原理上講, TA 本身是個(gè)特殊的變壓器,變壓器都有在額定負(fù)荷 下運(yùn)行的要求。因此,如 TA 二次側(cè)負(fù)荷超過(guò)其額定二次負(fù)荷值,同樣會(huì)增加其 誤差。如上所述, TA 誤差不可避免,其大

3、小與 TA 鐵心勵(lì)磁特性及二次側(cè)負(fù)荷 有關(guān)。要控制好這個(gè)誤差,須處理 TA 所在位置最大故障 i 、該電流與額定 i1的比值、 額定電流比及額定二次負(fù)荷的關(guān)系。 因此需準(zhǔn)確了解準(zhǔn)確級(jí)及與其相關(guān) 的準(zhǔn)確級(jí)限值、 額定電流比和額定負(fù)荷的概念。 要解決此問(wèn)題, 就要根據(jù)變電站 的實(shí)際情況選擇合適的準(zhǔn)確級(jí)。對(duì)保護(hù)用 TA , 準(zhǔn)確級(jí)以該級(jí)在額定準(zhǔn)確限值 i1下的最大允許復(fù)合誤差 的百分?jǐn)?shù)標(biāo)稱, 其后標(biāo)以字母 "P" 表示保護(hù), 它實(shí)際上是人為規(guī)定的 TA 制造的誤 差等級(jí)要求。準(zhǔn)確限值系數(shù)指能滿足復(fù)合誤差要求的 i1max 與額定 i1的比值。 額定電流比則指額定 i1與 i2的比

4、值。 額定負(fù)荷是確定互感器準(zhǔn)確級(jí)所依據(jù)的二 次負(fù)荷值。在早期國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 電流互感器 (GBl208-75中規(guī)定, TA 保護(hù)準(zhǔn)確級(jí)為 B 和 D 級(jí)。在選擇保護(hù)用 TA 準(zhǔn)確級(jí)時(shí),應(yīng)校驗(yàn) 10%誤差曲線,以保證在短路時(shí)電 流誤差不超過(guò)規(guī)定值。目前新版中規(guī)定準(zhǔn)確級(jí)為 5P 和 10P ,分別表示在額定準(zhǔn) 確限值 i1時(shí)的復(fù)合誤差限值為 5%、 10%;其準(zhǔn)確限值系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值系列為 5、 10、 15、 20、 30等,表示在短路故障下,若短路電流 i 與額定 i1,相比的倍數(shù)小于 該值,則誤差控制在準(zhǔn)確級(jí)范圍內(nèi)。因此,得到 2個(gè)結(jié)論:1 選擇保護(hù)用 TA 的準(zhǔn)確級(jí)須同時(shí)選擇準(zhǔn)確限值 系數(shù),如 5P2

5、0及 1 200/5A ,表示 i20倍額定 i1, 即20×1 200=24 kA范 圍之內(nèi)時(shí),復(fù)合誤差5%; 2 選擇雙方向,即可根據(jù)已給定的 ilmax 、二次負(fù)荷 值和 10%誤差曲線,準(zhǔn)確限值系數(shù),選擇額定電流比;也可根據(jù)給定的 i1max 、 額定電流比和 10%誤差曲線選擇準(zhǔn)確限值系數(shù),根據(jù) 10%誤差曲線選擇額定二次負(fù)荷和二次電纜截面。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí), TA 二次負(fù)荷應(yīng)滿足 10%誤差曲線的要求, 只要 TA 二次實(shí) 際負(fù)荷 <10%誤差曲線允許的負(fù)荷,其測(cè)量誤差在 10%以內(nèi)。二次負(fù)荷越大, 鐵心越容易飽和。某 110kV 變電站 110kV 母線 i1max2

6、5 kA, TA 二次側(cè)負(fù)荷 40 VA。首先根據(jù)繼電保護(hù)裝置的要求,保護(hù)用 TA 的穩(wěn)態(tài)誤差10%3,根據(jù) 工程建設(shè)控制設(shè)備造價(jià)選擇準(zhǔn)確級(jí)為 10P 。根據(jù)實(shí)例查圖 2曲線,得到準(zhǔn)確限值 系數(shù)為 24。根據(jù) ilmax 。為 25kA 除以準(zhǔn)確限值系數(shù)得到 1042A 。考慮到準(zhǔn)確限 值系數(shù)應(yīng)盡量 l 為 1250A 。關(guān)于電流互感器額定一次電流的選擇, 對(duì)于計(jì)量、 測(cè)量和保護(hù), 應(yīng)該選取不同的 額定電流。計(jì)量和測(cè)量用的主要精度有:0.2, 0.5, 0.2S , 0.5S對(duì)于前兩者,精度要求是分別在額定電流的 5%, 20%, 100%, 120%下的,其它點(diǎn)的要求應(yīng)該在這幾個(gè)點(diǎn)的連線以下

7、。對(duì)于后兩個(gè),精度要求是分別在額定電流的 1%, 5%, 20%, 100%, 120%下的,其它點(diǎn)的要求應(yīng)該在這幾個(gè)點(diǎn)的連線以下。因此,選取原則應(yīng)該是:在一段時(shí)期內(nèi),需要關(guān)注的電流最小,最大值的范圍, 然后選取合適的一次電流,同時(shí)根據(jù)其它要求選取精度、 負(fù)荷等參數(shù)。 對(duì)于長(zhǎng)期后的擴(kuò)容, 通過(guò)理論預(yù)測(cè)及 計(jì)算后類似解決,就可以得到另外一個(gè)一次電流。對(duì)于保護(hù)線圈:普通保護(hù)線圈,額定電流可以選取的大一些,畢竟,保護(hù)線圈在額定電 流下的輸出, 是不怎么關(guān)注的。 關(guān)鍵是看其在要求的保護(hù)電流下的反映。 這樣操 作時(shí), 保護(hù)線圈也比較好作一些, 成本也會(huì)下降一些。 比如, 你要作 100/5, 5P30,

8、 30VA, 內(nèi)徑 300mm 的二次保護(hù)線圈,可能是很難作到的,即使做到,其尺寸重量 可能也太難以令人接受。同樣,如果作 300/5, 5P10, 30VA ,內(nèi)徑 300mm ,其難 度就會(huì)降低很多,實(shí)現(xiàn)起來(lái)也會(huì)容易很多。對(duì)于,用作差動(dòng)保護(hù)的線圈,其相關(guān)參數(shù)最好和另一側(cè)的一致。同時(shí), 如果是兩側(cè)都是新建, 最好用一個(gè)廠家的, 否則, 應(yīng)該提供另一側(cè)差動(dòng)保護(hù)線圈 的伏安特性,本側(cè)線圈的伏安特性應(yīng)該要求與另側(cè)基本吻合。1、實(shí)際上,現(xiàn)在的微機(jī)保護(hù)裝置的功耗應(yīng)該是非常小的,對(duì)于電流互 感器而言,主要的負(fù)載應(yīng)該是信號(hào)電纜的電阻值和接觸電阻等。比如:二次 5A 的 CT ,如果距離控制室 100m ,

9、采用 4平方的線(每千米約 4.5歐,則,線路 上電阻就為:2×0.1×4.5=0.9歐,線路的損耗就達(dá)到了:22.5VA ,很厲害的。2、準(zhǔn)確限值系數(shù)主要是看過(guò)電流的能力,即,在多少倍的額定一次電 流下,要求其復(fù)合誤差不得大于 10%(10P ,或 5%(5P。選擇容量時(shí),對(duì)其不 需要過(guò)多的關(guān)注!3、 兩個(gè) CT 串聯(lián)使用的情況也有, 但是還是應(yīng)該謹(jǐn)慎使用, 畢竟串聯(lián)后 合成的性能也需要實(shí)際的校核。不過(guò),對(duì)于容量不足時(shí),有個(gè)非常簡(jiǎn)單的辦法:一般信號(hào)電纜都是多芯 4平方的線,并且應(yīng)該會(huì)有一些空置備用的,用兩根 4平方的線并聯(lián)起來(lái)作為回路信號(hào)線, 其截面增大 1倍, 回路電阻

10、減小 1倍, 實(shí)際 負(fù)載會(huì)下降將近一半,效果非常明顯的。容量肯定是按照額定電流算了,設(shè)計(jì)時(shí),極限過(guò)流也不會(huì)讓其超過(guò)準(zhǔn)確 限值系數(shù)(ALF ,這時(shí)其輸出按理論上說(shuō),應(yīng)該是額定二次電流的 ALF 倍,實(shí) 際輸出是在 10%(10P 或 5%(5P 的范圍之內(nèi)的。 例如:300/5, 5P30, 30VA , 其額定二次阻抗為:30/(5*5=1.2,一般功率因素都取的是 0.8,同時(shí),實(shí)際 負(fù)載最好不要超過(guò)額定值,否則性能可能會(huì)受到影響(測(cè)量也一樣。在一次 300A 時(shí),輸出 5A (誤差:比差 1%,角差 60,當(dāng)極限狀態(tài)時(shí),即:300×30 =9kA 時(shí),其二次輸出為 150A (誤差范圍 5%。應(yīng)該正常輸出。在這里需要特別