計量用電流互感器的選擇及使用

1、計量用電流互感器的選擇及使用電能計量裝置主要由電能表、計量用電壓互感器、電流互感器及二次回路等部分組成，電流互感器是 能計量裝置的重要組成部分，現(xiàn)介紹計量用電流互感器的選擇原則和使用注意事項。1選擇的原則1.1額定電壓的確定電流互感器的額定電壓 UN應(yīng)與被測線路的電壓 UL相適應(yīng)，即UN>UL1.2額定變比的確定 通常根據(jù)電流互感器所接一次負(fù)荷來確定額定一次電流11，即：I仁P1/UNcos書式中UN電流互感器的額定電壓，kV;P1電流互感器所接的一次電力負(fù)荷，kVA;cos書平均功率因數(shù)，一般按 cos書=0.8計算。為保證計量的準(zhǔn)確度，選擇時應(yīng)保證正常運行時的一次電流為其額定值的60

2、%左右，至少不得低于 30%電流互感器的額定變比則由額定一次電流與額定二次電流的比值決定。1.3額定二次負(fù)荷的確定互感器若接入的二次負(fù)荷超過額定二次負(fù)荷時，其準(zhǔn)確度等級將下降。為保證計量的準(zhǔn)確性，一般要 求電流互感器的二次負(fù)荷 S2必須在額定二次負(fù)荷 S2N的25%100范圍內(nèi)，即：0.25S2NKS2<S2N1.4額定功率因數(shù)的確定計量用電流互感器額定二次負(fù)荷的功率因數(shù)應(yīng)為0.81.0。1.5準(zhǔn)確度等級的確定根據(jù)電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程（ DL/T448-2000 ）規(guī)定，運行中的電能計量裝置按其所計量電能量的 多少和計量對象的重要程度，分為 I、II、山、IV、V五類，不同類別的電能

3、計量裝置對電流互感器準(zhǔn)確 度等級的要求也不同，詳見下表 ：電流互感器的配置保護用電流互感器準(zhǔn)確級選擇的探討1問題的提出保護用電流互感器（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(zhǔn)確度即可，當(dāng)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(nèi)，而同時考核電流誤差和相位差時用復(fù)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(dāng)

4、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，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(fù)荷下運行的要求。因此，如TA 二次側(cè)負(fù)荷超過其額定二次負(fù)荷值，同樣會增加其誤差。2 解決

5、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(cè)負(fù)荷有關(guān)。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(fù)荷的關(guān)系。因此需準(zhǔn)確了解準(zhǔn)確級及與其相關(guān)的準(zhǔn)確級限值、額定電流比和額定負(fù)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(zhǔn)確級。對保護用TA,準(zhǔn)確級以該級在額定準(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 ""表示保護1，它實際上是人為規(guī)定的TA制造的誤差等級要求。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 的比值

6、。額定負(fù)荷是確定互感器準(zhǔn)確級所依據(jù)的二 次負(fù)荷值 1 。在早期國家標(biāo)準(zhǔn)電流互感器（GBI208-75）中規(guī)定，TA保護準(zhǔn)確級為B和D級。在選擇保護用TA準(zhǔn)確級時，應(yīng)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(zhǔn)確級為 5P和10P，分別表示在額定準(zhǔn)確限值 i1時的復(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)確級范圍內(nèi)。因此，得到2個結(jié)論：1）選擇保護用TA的準(zhǔn)確級須同時選擇準(zhǔn)確限值系數(shù)，如5P20及1 200 / 5A，表示i>20倍額定i

7、1,即20X 1 200 = 24 kA范圍之內(nèi)時，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)運行時，TA二次負(fù)荷應(yīng)滿足10%誤差曲線的要求，只要 TA二次實際負(fù)荷&t;10 %誤差曲線允 許的負(fù)荷，其測量誤差在 10%以內(nèi)。二次負(fù)荷越大，鐵心越容易飽和。3 實例說明某110kV變電站110kV母線i1max25 kA，TA二次側(cè)負(fù)荷 40 VA。首先根據(jù)繼電保護裝置的要求，保護用TA

8、的穩(wěn)態(tài)誤差10% 3，根據(jù)工程建設(shè)控制設(shè)備造價選擇準(zhǔn)確級為10P。根據(jù)實例查圖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?？紤]到準(zhǔn)確限值系數(shù)應(yīng)盡量 &lt;l0 %誤差曲線上對應(yīng)的二次負(fù)荷數(shù)值的因素，取額定 il為1250A。保護用電流互感器準(zhǔn)確級選擇的探討摘要分析了由于保護用互感器鐵心非線性特性，當(dāng)互感器一次側(cè)電流很大時，二次側(cè)電流未能按線性 變化，造成互感器復(fù)合誤差。同時介紹了準(zhǔn)確級和準(zhǔn)確級限值的概念，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實例對保 護用互感器進行選擇，結(jié)果滿足要求。 關(guān)鍵詞保護用電流互感器準(zhǔn)確級選擇 1 問題的提出 保護用電流互

9、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(zhǔn)確 度即可，當(dāng)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(nèi)，而同時考 核電流誤差和相位差時用復(fù)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(dāng)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，波形呈尖頂形，與正弦波相去

10、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(fù)荷下運行的要求。因此，如TA二次側(cè)負(fù)荷超過其額定二次負(fù)荷值，同樣會增加其誤差。2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(cè)負(fù)荷有關(guān)。要控制好這個誤差，須處理 TA所在位

11、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)確級及與其相關(guān)的準(zhǔn)確級限值、額定電流比和額定負(fù)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(zhǔn)確級。對保護用TA,準(zhǔn)確級以該級在額定準(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&quot;P&quot;表示保護1，它實際上是人為規(guī)定的 TA制造的誤差等級要求。準(zhǔn)確限值系數(shù)指能滿足復(fù)合誤差要求的 ilmax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(fù)荷是確定互感器準(zhǔn)確級所依據(jù)的二次負(fù)荷值1。在早期國家標(biāo)準(zhǔn)電流互感器(GBI208-75)中規(guī)定，TA

12、保護準(zhǔn)確級為B和D級。在選擇保護用TA準(zhǔn)確級時，應(yīng)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(zhǔn)確級為 5P和10P，分別表示在額定準(zhǔn)確限值i1時的復(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)確級范圍內(nèi)。因此，得到2個結(jié)論：1)選擇保護用TA的準(zhǔn)確級須同時選擇準(zhǔn)確限值系數(shù)，如5P20及1200/5A,表示i >20倍額定i1,即20X1200 = 24kA范圍之內(nèi)時，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

13、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)運行時，TA二次負(fù)荷應(yīng)滿足10%誤差曲線的要求，只要 TA二次實際負(fù)荷&t;10 %誤差曲線允許的負(fù)荷，其測量誤差在10%以內(nèi)。二次負(fù)荷越大，鐵心越容易飽和。3實例說明 某110kV變電站110kV母線i1max25kA，TA二次側(cè)負(fù)荷40VA。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10% 3，根據(jù)工程建設(shè)控制設(shè)備造價選擇準(zhǔn)確級為10P。根據(jù)實例查圖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

14、限值系數(shù)得到 1042A。 考慮到準(zhǔn)確限值系數(shù)應(yīng)盡量 &lt;l0 %誤差曲線上對應(yīng)的二次負(fù)荷數(shù)值的因素，取額定 il為1250A。電能計屋裝宣類另i電流互感語準(zhǔn)確廈等級IE0.inQ審IVQ 5SVQ 5S*J0.2級電流互惑器僅指發(fā)電機出口車能計屋裝置中酹用。1.6互感器的接線方式計量用電流互感器接線方式的選擇，與電網(wǎng)中性點的接地方式有關(guān)，當(dāng)為非有效接地系統(tǒng)時，應(yīng)采用 兩相電流互感器，當(dāng)為有效接地系統(tǒng)時，應(yīng)采用三相電流互感器，一般地，作為計費用的電能計量裝置的 電流互感器應(yīng)接成分相接線(即采用二相四線或三相六線的接線方式)，作為非計費用的電能計量裝置的電流互感器可采用二相三線或三相

15、線的接線方式，各種接線方式如下圖所示ABC01.7互感器二次回路導(dǎo)線的確定由于電流互感器二次回路導(dǎo)線的阻抗是二次負(fù)荷阻抗的一部分，直接影響著電流互感器的誤差，因回 路連接導(dǎo)線的長度一定時，其截面積需要進行計算確定。彳殷定電沛室倉謂的額定二次攻荷 生艮霰定二次電諒工w "由3 ：sE a=xe «Exe«為保證電痂互朋礙的堆確層等霰” 耳二儀允許員荷陰 坑必多頁溉足：o mze1 *sze *sze1二歡/ISSRS抗主塞但拈妙f育儀恚串聯(lián)弱圄白d骨皚執(zhí)兀, 二迂隹捋導(dǎo)號電4且KL 申捋頭白勺捋甬蟲電巨且R ,.艮卩：2r=KilZ-+KnKL+RB式中i十星儀恚按

16、戟F且抗系數(shù)：侄按RQ抗系數(shù)-Ki±.垃遼寫電流宜溜器接裟方式育崇z耳蘑如T叢月斤示：K . K系緲黔諒悲單相三相星疋三豐目星疋三彳目差按三豐目形J 111r 4313J2:14VT3-N33注： J 為餐序叵路演荷F且抗，G穽口豕亡述五心辭=孑矢曰足罟站垣g去已確丘 -501 J Z _&歩口 n 兄卞亠豆 £ 惑-0 -0 審 口一 1 G 丙flA：Kl w CS =< Ks.+ R, 51 /Ku曲3 ： A= fj L/ K L < rrmN > 文中L二#進捋W典00匚十旨亠m :R與鉗曲電KS皋, 門 e m w /和. _未用餌常益

17、斗童色走象壘豬 - 戸 =口 . O 1 VS a n-. n-. s X O-.-垃半 W 皆的 布寸和I芋口卡十運 二巫已失口 * 見1_1=孑丸 閆罡客；圭壇 W 刃:A A K u F> LX 匚 N = . < K iXZ _+ K. . >上K于白勺導(dǎo)駛十窘I二嵐取進皂于亡有豈恚呂亡謚云龍尋畧乏巨 代亡KSE舍：L和亡流三曙礙逵弱方去"T衣刊出 7T 亡血尋窯于 冋松號KT式吋白勺=迅 陌RHKRSlW 金箜十 寫:二區(qū)白勺心十昌 jC, >二注 E 仔巨目 K 耳進揺導(dǎo)少貝澎云十尊:舍K空0穴決二吹換斫P旦坯匕妾二嘆氣N產(chǎn)N. + ZN = P廣

18、J 3.亠亠耳V3 1- 匸.亦用 em: 孑心耘亡主占iofev 企比屋毎* 殯屈=牛呂空毎把e彪童力 女" £疋尋呂尋:富 N口”厚" 含屋于戶乂亓巨至于妊至亡W龍耳白勺住E 舎KT 13CIE "二中處衣蕊辛辱巨目環(huán)為6 O龍G >冋導(dǎo)愛的醪聞送 挎它:w ； s= _=s/X=K fc=so/5=o. & a疋“三廠電Kp=J 取甩=O I呂A A K CLZ Eei- aCnWRjZI=/ 3 *O. O1T5*13OZCO. 6 J3 *O. 01+0. OS 7 J=5. SrrrrF導(dǎo)戟白勺裁聞送Gm m =2使用注意事項2

19、.1應(yīng)避免繼電保護和電能計量用的電流互感器并用，否則會因繼電保護的要求而致使電流互感器的 變比選擇過大，影響電能計量的準(zhǔn)確度。對于計費用戶，應(yīng)設(shè)置專用的計量電流互感器或選用有計量繞組 的電流互感器。2.2電流互感器的一次繞組和被測線路串聯(lián)，二次繞組和電測儀表串聯(lián)，接線時必須注意電流互感器 的極性，當(dāng)電流互感器內(nèi)部線圈的引岀線接錯位置、端鈕標(biāo)志錯誤時，都屬于線圈極性接反。只有極性連 接正確，才能準(zhǔn)確測量和計量。2.3序及電流相別應(yīng)正確。如在三相三線有功電能表的24種組合接線中，只有第一元件接入 U、I和第二元件接入U、I時，電能計量才是正確的，其它接線方式都是錯誤的。2.4電流互感器二次繞組不允

20、許開路，否則，將產(chǎn)生高電壓，危及設(shè)備和運行人員的安全，同時因鐵 芯過熱，有燒壞互感器的可能，電流互感器的誤差也有所增大，因此，在二次回路上工作時，應(yīng)先將電流 互感器二次側(cè)短路。2.5電流互感器二次側(cè)應(yīng)有一端可靠接地，且接地點只有一個。以防止一、二次側(cè)絕緣擊穿時，造成對人身和設(shè)備的損壞。2.6二次回路的連接導(dǎo)線應(yīng)采用銅質(zhì)單芯絕緣線，嚴(yán)禁使用鋁線，且中間不得有接頭。電流二次回路的導(dǎo)線截面積應(yīng)不小于 4mm22.7當(dāng)負(fù)荷變化范圍大，實際負(fù)荷電流小于30%寸，應(yīng)采用二次繞組具有抽頭的多變比電流互感器或0.5s、0.2s 級電流互感器，或采用具有較高額定短時熱電流和動穩(wěn)定電流，并且接近實際負(fù)荷電流的小量程電流互感器。電力系統(tǒng)中廣泛采用的是電磁式電流互感器 （以下簡稱電流互感器 ） ，它的工作原理和變壓器相似。電流互 感器的原理接線，如左圖所示。電流互感器的特點是： （1）一次線圈串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，因此，一次線圈中的電流完全取決于 被測電路的負(fù)荷電流而與二次電流無關(guān)；