軌道交通牽引供變電技術(shù)課件：儀用互感器的選擇

軌道交通牽引變電所設(shè)計

儀用互感器的選擇軌道交通牽引供變電技術(shù)

儀用互感器的選擇儀用互感器包括電壓互感器與電流互感器，是測量、監(jiān)視和保護系統(tǒng)中所必需的電器。對它們的選擇，除了從裝置種類、屋內(nèi)或屋外安裝、結(jié)構(gòu)形式等方面考慮外，還應(yīng)分別按不同互感器所依據(jù)的技術(shù)條件進(jìn)行選擇，目前廣泛應(yīng)用的仍是電磁式互感器。一、電壓互感器的選擇選擇電壓互感器時依據(jù)的技術(shù)條件：（1）額定電壓。所選電壓互感器的額定一次側(cè)電壓必須與互感器接入處電網(wǎng)的額定電壓一致；互感器的額定二次側(cè)電壓符合測量儀表和繼電器的額定電壓，一般等于100V或。接成開口軌道交通牽引供變電技術(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)三角形的輔助二次繞組電壓一般有100V、110/3V等。（2）根據(jù)用途、負(fù)載的性質(zhì)選擇電壓互感器的類型及其接線方式。例如，儀表負(fù)荷為三相瓦特表和三相瓦時計時，對一次側(cè)電壓為10kV的電壓互感器，可用三相式Y(jié)形接線或兩臺單相互感器連成V形接線（見圖9.19）向上述儀表供電；而對電壓為35kV以上的電壓互感器，則采用兩臺單相V形接線方式（因不生產(chǎn)這種電壓的三相電壓互感器）比采有三個單相互感器連成Y形接線要經(jīng)濟。軌道交通牽引供變電技術(shù)圖9.19兩臺單相電壓互感器連成V形接線方式6～10kV系統(tǒng)接有絕緣監(jiān)視裝置時，則選用三相五柱式電壓互感器較為合理。（3）根據(jù)所要求的準(zhǔn)確度等級確定電壓互感器的容量，并應(yīng)使軌道交通牽引供變電技術(shù)

（9.69）式中，、分別為每相負(fù)荷容量（V·A）和互感器的二次側(cè)額定容量（V·A）。電壓互感器的誤差隨負(fù)荷大小而變化，負(fù)荷（）增大，誤差隨之增大。因此，電壓互感器的準(zhǔn)確度等級與其繞組的輸出容量相適應(yīng)，輸出容量增大，則其準(zhǔn)確度等級降低。電壓互感器的二次負(fù)載，與互感器及接入儀表的接線方式有關(guān)，現(xiàn)將牽引供電系統(tǒng)和三相供電系統(tǒng)中應(yīng)用較多的幾種不同接線方式的二次負(fù)載計算方法與結(jié)果，如表9.8所示。軌道交通牽引供變電技術(shù)表9.8電壓互感器二次負(fù)載（）的計算式互感器接線形式及負(fù)載連接圖類別每相電壓互感器的有功及無功負(fù)載（V/V-V接線）ABBC（Y/Y-V接線）ABC互感器接線形式及負(fù)載連接圖類別每相電壓互感器的有功及無功負(fù)載（V/V-△接線）（見圖9.20）ABBC續(xù)表9.8軌道交通牽引供變電技術(shù)

現(xiàn)以牽引系統(tǒng)常用的互感器連成V形、負(fù)載為△形接線為例，說明表中計算結(jié)果的推導(dǎo)過程如下：電壓互感器與儀表的接線圖如圖9.20所示。設(shè)、分別為V接的兩互感器每個的視在容量；、、分別為接入每相儀表的負(fù)荷容量；、、分別為每相儀表負(fù)載的相位角，且線電流、分別用相電流表示：圖9.20互感器為V/V形，接線負(fù)載軌道交通牽引供變電技術(shù)則同理軌道交通牽引供變電技術(shù)

（9.70）式中，為接于ab相間的儀表電壓線圈的有功功率之和；為接于ab相間的儀表電壓線圈的無功功率之和。同理因電壓互感器各相的負(fù)荷一般不相等，在考慮準(zhǔn)確度等級時，應(yīng)取最大負(fù)荷作為選擇容量的依據(jù)。

（9.71）軌道交通牽引供變電技術(shù)

對電壓互感器不需校驗短路時的穩(wěn)定性，因它在主接線中是與主回路并聯(lián)，主接線及其主回路發(fā)生短路時，電壓互感器不會通過短路電流?！纠?.8】選擇牽引變電所10kV母線上的電壓互感器，已知其二次負(fù)荷：6條饋電線上共裝有6個三相有功瓦時計，6個無功電度表，1個電壓表測母線電壓，1套絕緣監(jiān)視裝置，如圖9.21所示。圖9.21例題9.8電路軌道交通牽引供變電技術(shù)解由于互感器為10kV電壓，主要向包括準(zhǔn)確度要求較高的瓦時計等測量儀表和絕緣監(jiān)視裝置供電，故采用JSJW-10型三相五柱式電壓互感器較為合理。由附錄中附表12查知，這種互感器準(zhǔn)確度級為0.5時，容量為120VA。應(yīng)計算二次負(fù)荷后校驗?zāi)芊駶M足所需負(fù)載功率和保證準(zhǔn)確度級的要求。按互感器與儀表的接線方式計算最大相負(fù)荷，將每項儀表的參數(shù)（見附錄中附表15）及總負(fù)荷列于表9.9中。軌道交通牽引供變電技術(shù)表9.9電壓互感器二次負(fù)荷統(tǒng)計表儀表名稱儀表電壓線圈數(shù)儀表總數(shù)儀表所需功率儀表儀表ab相bc相每個功率/VA總計/W/var/W/var有功瓦時計261.59.00.380.9253.428.333.428.33無功電度表261.59.00.380.9253.428.333.428.33電壓表114.54.5104.5———總計

11.3416.666.8416.66軌道交通牽引供變電技術(shù)所以由表9.8中Y/Y-V接線方式的互感器各相負(fù)荷計算式得（VA）（VA）（W）軌道交通牽引供變電技術(shù)（var）計入每相絕緣監(jiān)視接有電壓表的負(fù)荷，則a相總負(fù)荷為（VA）（W）（var）軌道交通牽引供變電技術(shù)計入接于相電壓的絕緣監(jiān)視用電壓表，則b相總負(fù)荷為（VA）而JSJW-10型三相五柱互感器0.5級時各相容量為120/3＝40（VA），故。因而所選擇的電壓互感器的容量能滿足儀表負(fù)荷及準(zhǔn)確度級的要求。軌道交通牽引供變電技術(shù)二、電流互感器的選擇電流互感器選擇時所依據(jù)的技術(shù)條件如下：1.額定一次電壓和額定電流電流互感器的額定一次電壓必須與互感器安裝處的額定電壓一致，它與額定電流應(yīng)滿足式中，、分別為互感器原邊額定電流和裝置的最大長期工作電流。在環(huán)境溫度條件下，連續(xù)通過電流互感器的原邊電流應(yīng)盡量接近額定電流，電流過

（9.72）

（9.73）軌道交通牽引供變電技術(shù)大將使誤差增大。互感器的二次額定電流一般為5A，與儀表、繼電器的標(biāo)準(zhǔn)電流相符。2.準(zhǔn)確度級與鐵心數(shù)電流互感器鐵心不同時，二次繞組的準(zhǔn)確度級不同，供電度表需用0.5級，一般儀表用1.0級，估計電參數(shù)的儀表只需3級準(zhǔn)確度，若只有一種用途，則可只選帶一個鐵心的互感器。電流互感器的準(zhǔn)確度級與一定容量相對應(yīng)，若負(fù)載增大超過某一準(zhǔn)確度級所對應(yīng)的額定容量，則準(zhǔn)確度級下降。3.按額定容量校驗二次負(fù)載電流互感器次邊通過額定電流和負(fù)載總阻抗時的功率為軌道交通牽引供變電技術(shù)（V·A）（9.74）其中，，負(fù)載總阻抗由下式?jīng)Q定：

（9.75）式中，為所連接儀表串聯(lián)線圈的總阻抗（Ω）；、分別為二次連接導(dǎo)線電阻和連接頭接觸電阻（Ω），通常取。將式（9.75）代入式（9.74），則選擇電流互感器應(yīng)滿足（9.76）軌道交通牽引供變電技術(shù)式（9.75）中、不變，可變，應(yīng)選擇一定的導(dǎo)線截面（S）以符合式（9.76）的要求，即

（9.77）則導(dǎo)線截面（mm2）式中，為導(dǎo)線的電阻系數(shù)（Ω·mm2/m）；L為連接導(dǎo)線的計算長度（m）。導(dǎo)線計算長度L與互感器的接線方式有關(guān)。如圖9.22所示，設(shè)互感器至儀表的實際安裝距離為l米，則單相接線L＝2l［見圖9.22（a）］；三相星形接線L＝l，中性線的電流可忽略不計［見圖9.22（c）］。軌道交通牽引供變電技術(shù)

（a）（b）（c）圖9.22

電流互感器與儀表連接方式圖兩相星形（V形）接線：，如圖9.22（b）所示，可由電壓降的關(guān)系求得。例如，由a相互感器端經(jīng)儀表、公共線至端的電壓降為由此可知連接導(dǎo)線的計算長度。軌道交通牽引供變電技術(shù)

最后選出導(dǎo)線截面，為保證機械強度要求，對銅導(dǎo)線來說S不應(yīng)小于1.5mm2。4.校驗短路時的熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性電流互感器的熱穩(wěn)定性，應(yīng)按下式的條件判斷，即（9.78）式中，為互感器熱穩(wěn)定倍數(shù)，即熱穩(wěn)定電流與額定一次電流之比，由附錄中附表13.2查得；t為熱穩(wěn)定電流通過的時間（t＝1s）；為電流互感器一次額定電流。電流互感器機械穩(wěn)定性，應(yīng)按下式的條件判斷，即（9.79）式中，為電動力穩(wěn)定倍數(shù)，即互感器允許承受的最大瞬時電流與額定電流振幅之比；為短路電軌道交通牽引供變電技術(shù)流沖擊值。短路時電流互感器絕緣瓷瓶帽的強度校驗，與母線穿墻套管的強度校驗相同，可按式（9.61）進(jìn)行?！纠?.9】選擇變電所10kV饋出線用電流互感器，已知線路工作電流為75A、三相短路電流，，，，互感器供給有功瓦時計、有功瓦特表、電流表和過流保護等負(fù)載，互感器至主控制室儀表間安裝距離l＝50m，如圖9.23所示。軌道交通牽引供變電技術(shù)圖9.23例題9.9圖解：（1）按已知數(shù)據(jù)，可選用LFC-10-0.5/3型電流互感器，電流比為150/5，有兩個鐵心，其中準(zhǔn)確度0.5級的供儀表用，3級的供保護用。由附錄中附表13查得兩鐵心的對應(yīng)額定容量分別為15VA、30VA。熱穩(wěn)定倍數(shù)，電動力穩(wěn)定倍數(shù)。（2）每相互感器二次負(fù)荷列于表9.10中，據(jù)此進(jìn)行二次負(fù)載的計算與校驗。軌道交通牽引供變電技術(shù)表9.10電流互感器二次負(fù)載統(tǒng)計表儀表名稱二次負(fù)荷/V·AA相B相C相電流表（ITI-A型）—3.0—有功功率表（IDI-W）1.45—1.45有功瓦時計（DSI）0.5—0.5總計1.953.01.95以最大一相（B相）負(fù)載為依據(jù)進(jìn)行計算，取，則從式（9.77）可得導(dǎo)線電阻為（Ω）軌道交通牽引供變電技術(shù)銅導(dǎo)線，，則其截面為（mm2）因此，選擇截面為2.5mm2的銅導(dǎo)線，可滿足要求。（3）校驗熱穩(wěn)定性。（kA2·s）計算短路熱效應(yīng)為軌道交通牽引供變電技術(shù)（kA2·s）（kA2·s）（kA2·s）可知，能滿足熱穩(wěn)定性要