电流互感器及交流电流回路试题

电流互感器及交流电流回路1 如何选择电流互感器的主要技术参数？电流互感器的二次回路分为测量回路和保护回路。

它的主要技术规范的选择方法如下所述。

1）额定一次电压，由所在系统的标称电压确定。

可以选用高电压等级的电流互感器在低电压等级的系统中使用，如选用10kv的电流互感器在6kv系统中使用。

2）额定一次电流，按照GB1208规定的额定电流等级选用。

如果一次电流不能按照规定的这些等级选用时，可以用以下的方法解决（1）保护回路和测量回路的变比要求不同时，可采用二次绕组带抽头电流互感器。

也可以改变一次抽头的电流互感器，一般分串联和并联接法，可获得倍数变比或半数变比的电流互感器。

（2）测量回路用电流互感器有特殊用途的用s级的，它在10~110%的额定电流范围内保持准确度要求。

3）额定二次电流：有1A和5A两类。

选用原则：（1）对新建发电厂和变电所有条件时，宜选用1A。

（2）如有利于互感器安装或扩建工程原有TA为5A时，及某些情况下为降低TA的二次开路电压，额定二次电流可选用5A。

（3）一个厂，站内的额定二次电流可同时选用1A 和5A。

4）准确级和暂态特性在以下专题说明5）铁心个数。

电流互感器铁心个数有两类：一类为一个电流互感器只有一个一次绕组和二次绕组的单铁心式，大部分低压电流互感器就是这一类；一类是为一个一次绕组有两个及两个以上二次绕组的多铁心式，每个二次绕组，按照用途不同配置。

电能计量仪表和测量表计在满足准确级的前提下，可以共用一个二次绕组。

6）按结构可分为油浸式，树脂浇注式和SF6式电流互感器。

7）短路要求，对带有一次回路导体的TA进行校验，对于母线从窗口穿过皆无固定板的TA可不校验动稳定。

2 电流互感器如何配置？电流互感器的配置应符合以下要求：1）电流互感器二次绕组的数量，铁心类型和准确等级应满足继电保护自动装置和测量仪表的要求。

2）保护用电流互感器的配置应避免出现主保护的死区。

接入保护的电流互感器二次绕组的分配，应注意当一套保护停用时，出现被保护元件保护范围内部故障时的保护死区。

3）对中性点有效接地系统，电流互感器可按3相配置，对中性点非有效接地系统，依具体要求可按两相或三相配置。

4）但配电装置采用一个半断路器接线时，对独立式电流互感器每串宜配置三相，每组的二次绕组数量按照工程需要确定。

5）继电保护和测量仪表宜用不同的二次绕组供电，若受条件限制需共用一个二次绕组时，其性能应同时满足测量和保护的要求，且接线方式应避免注意仪表校验时影响继电保护工作。

6）在使用微机保护的条件下，各类保护宜尽量共用二次绕组，以减少电流互感器二次绕组的数量。

当一个元件的两套房为备用的主保护应使用不同的二次绕组。

7）电流互感器的二次回路不宜进行切换，当需要时，应采取防止开路的措施。

3 电流互感器的二次负荷如何计算？1）电流互感器的二次负荷可以用阻抗Zb(Ω)或容量Sb(VA)表示。

二者之间的关系为Sb=Isn*Isn*Zb电流互感器的二次负荷额定值（Sbn）可根据需要选用 2.5、5、7.5、10、15、20、30V A。

在某些特殊情况下，也可选用更大的额定值。

2）电流互感器的负荷通常有两部分组成：一部分是所连接的测量仪表或保护装置；另一部分是连接导线。

计算电流互感器的负荷时应注意不同接线方式下和故障状态下的阻抗换算系数。

（a）测量用的电流互感器的负荷计算。

一般在工程计算时可负略阻抗之间的相位差，二次负荷Zb可按下式计算Zb=ΣKmc* Zm+Klc*Z1+Rc式中：Zm -------仪表电流线圈的阻抗(Ω)Z1--------连接导线的单程阻抗(Ω)，一般可忽略电抗，仅计算电阻。

Rc-------接触电阻(Ω)，一般取0.05~0.1(Ω)。

Kmc-----仪表接线的阻抗换算系数Klc-------连接导线的阻抗换算系数测量用的电流互感器各种接线的阻抗换算系数见下表1：表1电流互感器接线方式阻抗换算系数备注Klc Kmc单相 2 1 三相星型 1 1两相星型Zmco=Zmc 1.732 1.732Zmco为零线回路中的负荷阻抗Zmco=0 1.732 1两相差接2*1.732 1.732三角形 3 3在计算测量用电流互感器的二次负荷时，应采用实际所接测量仪表电流回路的负荷值，但资料不全或没有相关资料时，可按下表2值进行计算。

表2仪表类型负荷值（V A）机电式仪表电流表~0.7 功率表有功功率表0.5~1无功功率表0.5~1 电能表有功电能表0.5级 61.0级 42.0级 2.5无功电能表直通式 5经互感器接通式 2.5 电子式仪表0.2~1(b) 保护用电流互感器。

一般在工程计算时可负略电抗，二次负荷Rb可按下式计算Rb=ΣKrc* Rr+Klc*R1+Rc式中：Rr -------继电器电流线圈的阻抗(Ω)R1--------连接导线的单程电阻(Ω)。

Rc-------接触电阻(Ω)，一般取0.05~0.1(Ω)。

Krc-----仪表接线的阻抗换算系数Klc-------连接导线的阻抗换算系数保护用电流互感器在各种接线方式时不同短路类型下的阻抗换算系数见下表3表3保护和自动装置电流回路功耗参考值见表4，在工程计算中，应按照实际选用的保护和自动装置的功耗进行计算，但资料不全或没有相关资料时，可按下表4值进行计算。

表4保护和自动装置类型电流回路的功耗（V A）电磁型（EM）电流元件1~15 功率元件6~10/相阻抗元件4~10/相负序电流元件15整流型（RT）电流元件~1 功率元件2/相阻抗元件5/相负序电流元件2~5集成电路型（IC）全套≤1.0/相微机型（DP）全套≤1.0/相各类设备的保护和自动装置电流回路最大功耗参考值见表6表6设备及保护和自动装置类型回路最大功耗（V A）电磁型（EM）整流型（RT）集成电路型（IC）微机型（DP）500KV线路主保护10 1 1 后被保护20 2 2220~330KV线路主保护10 5 1 1 后被保护30 15 2 260~110KV线路主保护10 5 1 1 后被保护20 10 2 210~35KV线路主保护10 5 0.5 0.5 后被保护20 10 1 1电流互感器接线方式阻抗换算系数三相短路两相短路单相接地短路经Y,d变压器两相短路Klc Krc Klc Krc Klc Krc Klc Krc单相 2 1 2 1 2 1三相星型 1 1 1 1 2 1 1 1两相星型Rlo=R1 1.732 1.732 2 2 2 2 3 3 Rlo=0 1.732 1 2 1 2 1 3 1两相差接2*1.732 1.732 4 2三角形 3 3 3 3 2 2 3 3设备及保护和自动装置类型回路最大功耗（V A）200MW以上发电机主保护 5 1 1 后被保护60 2 3100~200MW发电机主保护20 5 1 1 后被保护30 50 3 3100MW以下发电机主保护10 5 1 1 后被保护15 10 2 2计算连接导线的负荷时，一般情况下可忽略电抗，而仅计算电阻R1,计算式为R1=L/Ra式中：L---------电缆长度（m）;A---------导线截面（mm2）r----------电导系数，铜取57〔m/(Ω* mm2)〕4 保护用电流互感器的分类和选择1）保护用电流互感器的分类（1）P类：准确限值规定为稳态对称一次电流的复合误差εe的电流互感器，对剩磁无要求。

（2）PR类：剩磁系数有规定值（≤10%）的电流互感器，在某些情况下，也可规定二次回路的时间常数或二次绕组电阻的限值。

（3）PX类，TPS类，TPX类，TPY类，TPZ类。

这些类的电流互感器有其特殊要求，在我国很少使用，这里不介绍。

2）保护用电流互感器的选择保护用电流互感器的性能应满足继电保护正确动作的要求，首先应保证在稳态对称短路电流下的误差不超过规定值。

对于短路电流非周期分量和互感器剩磁的暂态影响，应根据所在系统暂态问题的严重程度、所接保护装置的特性、暂态饱和可能引起的后果和运行经验等因素来合理考虑。

如果保护装置具有减缓电流互感器饱和的影响功能，则可按保护装置的特点来选择适当的电流互感器。

按照《电流互感器和电压互感器选择及计算导则》的对电流互感器的选择规定如下：（1）330~500Kv系统保护，高压侧为330~500Kv的变压器保护和300MW及以上的发电机变压器组保护用的电流互感器，由于时间常数大（100ms以上），暂态饱和可能较严重，由此导致保护的拒动或误动的后果严重，因此，应选用TP类电流互感器，保证在实际短路工作循环中，不会暂态饱和。

（2）220KV系统保护，高压侧为220KV的变压器保护，100~200MW级的发变机组差动保护用的电流互感器，暂态饱和问题及其影响相对较轻，可按稳态条件进行选择计算，为了减轻可能发生的暂态饱和影响而给定适当的暂态系数，宜选用P、PR、PX类电流互感器。

PR类能限制剩磁影响，有条件应推广使用。

给定暂态系数应根据应用情况和运行经验确定。

对于100~200MW机组外部故障给定暂态系数不宜低于10;220KV系统的给定暂态系数不宜低于2。

（3）110KV及以下系统保护用电流互感器一般按稳态条件选择，选用P类电流互感器。

（4）高压母线差动保护用电流互感器的选择，由于母线故障时短路电流大，而且外部短路时流过个电流互感器的差别也可能很大，即使各侧选用特性相同的电流互感器，其暂态饱和程度也可能很不一致。

为此，母线差动保护应具有抗互感器暂态饱和能力，在工程应用中可按稳态短路电流或保护装置的要求选用适当的互感器。

（5）非直接接地系统的接地保护用电流互感器，可根据具体情况采用由三相电流互感器组成的零序滤过器，专用电缆式或母线式零序电流互感器。

5 保护用电流互感器的准确级及误差限值如何计算？（1）各类准确级误差限值（a) P类和PR类电流互感器电流互感器的准确级以在额定准确限值一次电流下允许复合误差的百分数标称，标准准确级为： 5P,10P,5PR,10PR。

电流互感器在额定频率及额定负荷下，电流误差 、相位误差和复合误差应不超过表7的值表7准确级额定一次电流下的电流误差（%）额定一次电流下的相位差额定准确限值一次电流下的复合误差（%）（‘）（rad)5P,5PR ±1 ±60 ±1.8 510P,10PR ±3 - - 10发电机变压器主回路、220KV及以上电压线路宜采用复合误差较小的5P或5PR级电流互感器。

其他回路可采用10P或10PR级电流互感器。

P类和PR类保护用电流互感器能满足复合误差要求的准确限值系数，Kalf一般可取5、10、15、20、25、30和40。

必要时，可与制造厂家协商，采用根大的Kalf值。