保護用電流互感器準確級選擇的探討

1、保護用電流互感器準確級選擇的探討2004-05-14  自動采集       摘  要  分析了由于保護用互感器鐵心非線性特性，當互感器一次側電流很大時，二次側電流未能按線性變化，造成互感器復合誤差。同時介紹了準確級和準確級限值的概念，并在此基礎上，結合工程實例對保護用互感器進行選擇，結果滿足要求。<OBJECT< object>  關鍵詞  保護用電流互感器  準確級  選擇    1  問題的提出 

2、60;  保護用電流互感器(TA)主要與繼電保護裝置配合，在線路發(fā)生短路過載等故障時，向繼電裝置提供信號切斷故障電路，保護電力系統(tǒng)的安全。它的工作條件與測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確度即可，當通過故障短路電流時，希望互感器盡早飽和，以保護測量儀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才開始工作，其誤差(電流和相位誤差)要求在誤差曲線范圍內，而同時考核電流誤差和相位差時用復合誤差。保護用TA一次電流i1較小時，二次電流i2線  性變化；當i1增大到一定時，互感器鐵心中的磁密很高。由于鐵磁材料的非線性，勵磁電流i0中高次諧波含量很大

3、，波形呈尖頂形，與正弦波相去甚遠，即使il是理想的正弦波，i2也不是正弦的(其波形見圖l)。 非正弦小波不能用相量圖分析，需采用復合誤差的（概念分析)，這使i0迅速增大，相當于部分i1未能轉換成i2，i2與i1不再成正比變化，從而增加TA誤差。當電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障而引起繼電保護動作時，短路電流i很大，一般為額定電流的10幾倍，使誤差增大，危及保護裝置的靈敏性和選擇性。    另外，從原理上講，TA本身是個特殊的變壓器，變壓器都有在額定負荷下運行的要求。因此，如TA二次側負荷超過其額定二次負荷值，同樣會增加其誤差。    2

4、  解決的思路    如上所述，TA誤差不可避免，其大小與TA鐵心勵磁特性及二次側負荷有關。    要控制好這個誤差，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荷的關系。因此需準確了解準確級及與其相關的準確級限值、額定電流比和額定負荷的概念。要解決此問題，就要根據(jù)變電站的實際情況選擇合適的準確級。        對保護用TA，準確級以該級在額定準確限值i1下的最大允許復合誤差的百分數(shù)標稱，其后標以字母"P"表示保

5、護1，它實際上是人為規(guī)定的TA制造的誤差等級要求。準確限值系數(shù)指能滿足復合誤差要求的i1max與額定i1的比值。額定電流比則指額定i1與i2的比值。額定負荷是確定互感器準確級所依據(jù)的二次負荷值1。    在早期國家標準電流互感器(GBl208-75)中規(guī)定，TA保護準確級為B和D級。在選擇保護用TA準確級時，應校驗10誤差曲線，以保證在短路時電流誤差不超過規(guī)定值2。目前新版中規(guī)定準確級為5P和10P，分別表示在額定準確限值i1時的復合誤差限值為5%、10%；其準確限值系數(shù)標準值系列為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)

6、小于該值，則誤差控制在準確級范圍內。    因此，得到2個結論：1)選擇保護用TA的準確級須同時選擇準確限值系數(shù)，如5P20及1 2005A，表示i20倍額定i1,即20×1 20024 kA范圍之內時，復合誤差5%；2)選擇雙方向，即可根據(jù)已給定的ilmax、二次負荷值和10誤差曲線，準確限值系數(shù)，選擇額定電流比；也可根據(jù)給定的i1max、額定電流比和10誤差曲線選擇準確限值系數(shù)，根據(jù)10誤差曲線選擇額定二次負荷和二次電纜截面。    在穩(wěn)態(tài)運行時，TA二次負荷應滿足10%誤差曲線的要求，只要TA二次實際負荷<10誤

7、差曲線允許的負荷，其測量誤差在10%以內。二次負荷越大，鐵心越容易飽和。圖2為該曲線P級鐵心準確限值系數(shù)與二次負荷的關系。3  實例說明    某110kV變電站110kV母線i1max25 kA，TA二次側負荷40 VA。    首先根據(jù)繼電保護裝置的要求，保護用TA的穩(wěn)態(tài)誤差103，根據(jù)工程建設控制設備造價選擇準確級為10P。根據(jù)實例查圖2曲線，得到準確限值系數(shù)為24。根據(jù)ilmax。為25kA除以準確限值系數(shù)得到1042A?？紤]到準確限值系數(shù)應盡量<l0誤差曲線上對應的二次負荷數(shù)值的因素，取額定il為1250A。

8、 淺談降低電能計量裝置綜合誤差 黃冰 廣東省潮州電力工業(yè)局 (521000)   電能是一種商品，電能計量裝置則是一把秤，它的準確與否，直接關系到供用電雙方的經濟利益。所以，我們應該最大限度降低電能計量裝置綜合誤差，做到公正合理計費。下面略談如何降低電能計量裝置綜合誤差。 1電能計量裝置分析及存在問題 電能計量裝置包括電能表、互感器、二次接線三部分，其誤差亦由這三部分的誤差組成，統(tǒng)稱為綜合誤差，即為電能表誤差、互感器合成誤差、電壓互感器二次導線壓降引起的誤差三者的代數(shù)和。可以用下式表示： =b+h+d 式中b-電能表的相對誤差，% h-互感器合成誤差，% d-電壓互感器二次導線壓降引

9、起的誤差，% 在實際的計量裝置中，除了電能表的誤差b可以在負荷點下將其誤差調至誤差最小，其他的計量裝置誤差均與實際二次回路的運行參數(shù)有關。要降低計量綜合誤差，則在新投運和改造的計量裝置選型上，要求電能表、互感器都必須符合電能計量裝置技術管理規(guī)程要求，按負荷類別選取適當?shù)臏蚀_度等級，并在投產前做好各項測試工作，在以后的運行管理中，還要根據(jù)規(guī)程規(guī)定進行周期檢定和輪換制度。電流互感器、電壓互感器的合成誤差在額定二次負荷范圍內均可用準確度來控制。而電壓互感器二次導線壓降所造成的誤差，在綜合誤差中也占有相當?shù)谋壤?，可以通過電能表、互感器的合理選擇來補償，從而降低計量裝置的綜合誤差。 (1) 電能表選型及

10、使用不當引起的誤差： 為了保證電能計量裝置準確地測量電能，必須按照有關規(guī)程要求，合理選擇電能表的型式、電壓等級、基本電流、最大額定電流以及準確度等級。對于月平均用電量在100萬kWh以上的用三相三線電能表測量三相四線電能將引起附加誤差。由于三相負載不平衡，中性點普遍有電流存在，而Ib=In-Ia-Ic所以，缺少電流Ib所消耗的功率，引起附加誤差。 (2) 電流互感器選用不當引起的誤差： 電流互感器二次容量的選擇。接入電流互感器的二次負荷包括電能表電流線圈阻抗、外接導線電阻、接觸電阻。所以，在選擇電流互感器時，應從三方面考慮二次容量大小，通過選用電流回路負荷阻抗較小的表計，如電子式電能表來滿足二

11、次容量的要求，必要時還可利用降低外接導線電阻的方法。 由于一次電流通過電流互感器一次繞組時，要使二次繞組產生感應電動勢，必須消耗一部分電流I0來勵磁，使鐵芯產生磁通。電流互感器的誤差是由鐵芯所消耗的勵磁安匝引起的。 電流互感器誤差取決于互感器的比差、角差，而比差、角差又與外接負載阻抗Zb、鐵芯導磁率、鐵芯阻抗角，鐵芯損耗電量角有關。由互感器電流特性曲線(圖1)、負荷特性曲線(圖2)和誤差特性表(表1)可見，二次負荷要控制在25%100%之間，一次電流為其額定值60%左右，至少不得低于30%，才能使電流互感器運行在最優(yōu)狀態(tài)，從而降低電流互感器誤差。 表1電流互感器誤差特性表 相對于額定

12、值變化比差角差電流特性一次電流減少- + 負荷特性負荷減少+ - (3) 電壓互感器二次導線壓降引起的誤差： 電壓互感器的負載電流通過二次連接導線及串接點的接觸電阻時會產生電壓降，這樣加在負載上的電壓就不等于電壓互感器二次線圈電壓，因此產生計量誤差。根據(jù)電能計量裝置技術管理規(guī)程DL448-2000規(guī)定，對于、類計費電能計量裝置，電壓互感器的二次壓降不大于額定二次電壓的0.2%，其他計量裝置，則應不大于額定電壓的0.5%。 2降低電能計量裝置綜合誤差的措施 (1) 根據(jù)計量規(guī)程要求，完善計量裝置設置： 選擇高精度、穩(wěn)定性好的多功能電能表。由于電子技術的發(fā)展，現(xiàn)在多功能電子表已日趨完善，其誤差較為

13、穩(wěn)定，且基本呈線性。一只多功能電子表可同時兼有正、反向有功，正、反向無功四種電能計量和脈沖輸出、失壓記錄、追補電量等輔助功能，且過載能力強、功耗小。對、類用戶應采用全電子式電能表。 根據(jù)電流、電壓互感器的誤差，合理組合配對，使互感器合成誤差盡可能小。配對原則是盡可能配用電流互感器和電壓互感器的比差符號相反，大小相等，角差符號相同，大小相等。這樣，互感器的合成誤差基本可以忽略，只需根據(jù)互感器二次壓降誤差配合電能表本身誤差作調整，便可最大限度降低計量裝置綜合誤差。 電壓互感器二次導線的選擇。根據(jù)互感器二次回路的實際情況選擇二次導線的截面和長度。在一定負載下，給定電纜截面面積，在規(guī)定電壓降下，給定導

14、線長度，導線截面積至少不少于2.5mm2。 電流互感器二次回路導線截面積最小值為4mm2，且中間不得有接頭，導線經轉動部分處應留有足夠的長度。在投產前，必須測量電流、電壓互感器的實際二次負荷，使之在互感器標定的額定負荷之內。 對35kV以上的計費用電壓互感器二次回路，應不裝設隔離開關輔助觸點，但可裝設熔斷器，對35kV及以下的計費用電壓互感器二次回路，應不裝設隔離開關輔助觸點和熔斷器。電流、電壓回路應設專用二次回路，不與保護、測量同回路。 (2) 采用正確的計量方式，減少計量誤差： 對接入中性點絕緣系統(tǒng)的電能計量裝置，應采用三相三線制電能表，其2臺電流互感器二次繞組宜采用四線連線；對三相四線制的電能計量裝置，其3臺電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用六線邊線。如采用四線連接，若公共線斷開或一相電流互感器極性相反，會影響計量，且進行現(xiàn)場檢驗時，采用單相法每相電流互感器二次負載電流與實際負載電流不一致，給測試工作帶來困難，且造成測量誤差。 對計費用高壓電能計量裝置應裝設失壓計量器，及時讀取失壓記錄，作為計量人員追補電量的依據(jù)。 (3) 合理選擇電流互感器變比： 要求正常負荷電流在電流互感器額定電流的60%左右，對