電流互感器變比選擇

1、電流互感器變比選擇保護用電流互感器 (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(nèi),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

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,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,需采用復合誤差的(概念分析 ,這使 i0迅速增大,相當于部分 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(cè)負荷超過其額定二次負荷值,同樣會增加其 誤差。如上所述, TA 誤差不可避免,其大

3、小與 TA 鐵心勵磁特性及二次側(cè)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" 表示保護, 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

4、值。 額定負荷是確定互感器準確級所依據(jù)的二 次負荷值。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。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)小于 該值,則誤差控制在準確級范圍內(nèi)。因此,得到 2個結(jié)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 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,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%誤差曲線允許的負荷,其測量誤差在 10%以內(nèi)。二次負荷越大, 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10%3,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 。考慮到準確限 值系數(shù)應盡量 l 為 1250A 。關于電流互感器額定一次電流的選擇, 對于計量、 測量和保護, 應該選取不同的 額定電流。計量和測量用的主要精度有:0.2, 0.5, 0.2S , 0.5S對于前兩者,精度要求是分別在額定電流的 5%, 20%, 100%, 120%下的,其它點的要求應該在這幾個點的連線以下

7、。對于后兩個,精度要求是分別在額定電流的 1%, 5%, 20%, 100%, 120%下的,其它點的要求應該在這幾個點的連線以下。因此,選取原則應該是:在一段時期內(nèi),需要關注的電流最小,最大值的范圍, 然后選取合適的一次電流,同時根據(jù)其它要求選取精度、 負荷等參數(shù)。 對于長期后的擴容, 通過理論預測及 計算后類似解決,就可以得到另外一個一次電流。對于保護線圈:普通保護線圈,額定電流可以選取的大一些,畢竟,保護線圈在額定電 流下的輸出, 是不怎么關注的。 關鍵是看其在要求的保護電流下的反映。 這樣操 作時, 保護線圈也比較好作一些, 成本也會下降一些。 比如, 你要作 100/5, 5P30,

8、 30VA, 內(nèi)徑 300mm 的二次保護線圈,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 度就會降低很多,實現(xiàn)起來也會容易很多。對于,用作差動保護的線圈,其相關參數(shù)最好和另一側(cè)的一致。同時, 如果是兩側(cè)都是新建, 最好用一個廠家的, 否則, 應該提供另一側(cè)差動保護線圈 的伏安特性,本側(cè)線圈的伏安特性應該要求與另側(cè)基本吻合。1、實際上,現(xiàn)在的微機保護裝置的功耗應該是非常小的,對于電流互 感器而言,主要的負載應該是信號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,線路的損耗就達到了:22.5VA ,很厲害的。2、準確限值系數(shù)主要是看過電流的能力,即,在多少倍的額定一次電 流下,要求其復合誤差不得大于 10%(10P ,或 5%(5P。選擇容量時,對其不 需要過多的關注!3、 兩個 CT 串聯(lián)使用的情況也有, 但是還是應該謹慎使用, 畢竟串聯(lián)后 合成的性能也需要實際的校核。不過,對于容量不足時,有個非常簡單的辦法:一般信號電纜都是多芯 4平方的線,并且應該會有一些空置備用的,用兩根 4平方的線并聯(lián)起來作為回路信號線, 其截面增大 1倍, 回路電阻

10、減小 1倍, 實際 負載會下降將近一半,效果非常明顯的。容量肯定是按照額定電流算了,設計時,極限過流也不會讓其超過準確 限值系數(shù)(ALF ,這時其輸出按理論上說,應該是額定二次電流的 ALF 倍,實 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,實際 負載最好不要超過額定值,否則性能可能會受到影響(測量也一樣。在一次 300A 時,輸出 5A (誤差:比差 1%,角差 60,當極限狀態(tài)時,即:300×30 =9kA 時,其二次輸出為 150A (誤差范圍 5%。應該正常輸出。在這里需要特別