电流互感器变比选择

电流互感器变比选择

保护用电流互感器(TA)主要与继电保护装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，保护电力系统的安全。它的工作条件与测量用互感器完全不同，后者正常一次电流工作范围有合适的准确度即可，当通过故障短路电流时，希望互感器尽早饱和，以保护测量仪表不受短路电流损害。而前者在比正常电流大几倍或几十倍电流时才开始工作，其误差(电流和相位误差)要求在误差曲线范围内，而同时考核电流误差和相位差时用复合误差。

保护用TA一次电流i1较小时，二次电流i2线性变化；当i1增大到一定时，互感器铁心中的磁密很高。由于铁磁材料的非线性，励磁电流i0中高次谐波含量很大，波形呈尖顶形，与正弦波相去甚远，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图分析，需采用复合误差的（概念分析)，这使i0迅速增大，相当于部分i1未能转换成i2，i2与i1不再成正比变化，从而增加TA误差。

当电力系统发生短路故障而引起继电保护动作时，短路电流i很大，一般为额定电流的10几倍，使误差增大，危及保护装置的灵敏性和选择性。

另外，从原理上讲，TA本身是个特殊的变压器，变压器都有在额定负荷下运行的要求。因此，如TA二次侧负荷超过其额定二次负荷值，同样会增加其误差。

如上所述，TA误差不可避免，其大小与TA铁心励磁特性及二次侧负荷有关。

要控制好这个误差，须处理TA所在位置最大故障i、该电流与额定i1的比值、额定电流比及额定二次负荷的关系。因此需准确了解准确级及与其相关的准确级限值、额定电流比和额定负荷的概念。要解决此问题，就要根据变电站的实际情况选择合适的准确级。

对保护用TA，准确级以该级在额定准确限值i1下的最大允许复合误差的百分数标称，其后标以字母"P"表示保护，它实际上是人为规定的TA

制造的误差等级要求。准确限值系数指能满足复合误差要求的i1max与额定i1的比值。额定电流比则指额定i1与i2的比值。额定负荷是确定互感器准确级所依据的二次负荷值。

在早期国家标准《电流互感器》(GBl208-75)中规定，TA保护准确级为B和D级。在选择保护用TA准确级时，应校验10％误差曲线，以保证在短路时电流误差不超过规定值。目前新版中规定准确级为5P和10P，分别表示在额定准确限值i1时的复合误差限值为5%、10%；其准确限值系数标准值系列为5、10、15、20、30等，表示在短路故障下，若短路电流i与额定i1，相比的倍数小于该值，则误差控制在准确级范围内。

因此，得到2个结论：1)选择保护用TA的准确级须同时选择准确限值系数，如5P20及1 200／5A，表示i≯20倍额定i1,即≯20×1 200＝24 kA 范围之内时，复合误差≯5%；2)选择双方向，即可根据已给定的ilmax、二次负荷值和10％误差曲线，准确限值系数，选择额定电流比；也可根据给定的i1max、额定电流比和10％误差曲线选择准确限值系数，根据10％误差曲线选择额定二

次负荷和二次电缆截面。

在稳态运行时，TA二次负荷应满足10%误差曲线的要求，只要TA 二次实际负荷<10％误差曲线允许的负荷，其测量误差在10%以内。二次负荷越大，铁心越容易饱和。

某110kV变电站110kV母线i1max25 kA，TA二次侧负荷40 VA。

首先根据继电保护装置的要求，保护用TA的稳态误差≯10％[3]，根据工程建设控制设备造价选择准确级为10P。根据实例查图2曲线，得到准确限值系数为24。根据ilmax。为25kA除以准确限值系数得到1042A。考虑到准确限值系数应尽量l为1250A。

关于电流互感器额定一次电流的选择，对于计量、测量和保护，应该选取不同的额定电流。

计量和测量用的主要精度有：0.2，0.5，0.2S，0.5S

对于前两者，精度要求是分别在额定电流的5％，20％，100％，120％下的，其它点的要求应该在这几个点的连线以下。

对于后两个，精度要求是分别在额定电流的1％，5％，20％，100％，120％下的，其它点的要求应该在这几个点的连线以下。

因此，选取原则应该是：在一段时期内，需要关注的电流最小，最大值的范围，然后选取合适的一次电流，

同时根据其它要求选取精度、负荷等参数。对于长期后的扩容，通过理论预测及计算后类似解决，就可以得到另外一个一次电流。

对于保护线圈：

普通保护线圈，额定电流可以选取的大一些，毕竟，保护线圈在额定电流下的输出，是不怎么关注的。关键是看其在要求的保护电流下的反映。这样操作时，保护线圈也比较好作一些，成本也会下降一些。比如，你要作100/5，5P30，30VA,内径300mm的二次保护线圈，可能是很难作到的，即使做到，其尺寸重量可能也太难以令人接受。同样，如果作300/5，5P10，30VA，内径300mm，其难度就会降低很多，实现起来也会容易很多。

对于，用作差动保护的线圈，其相关参数最好和另一侧的一致。同时，如果是两侧都是新建，最好用一个厂家的，否则，应该提供另一侧差动保护线圈的伏安特性，本侧线圈的伏安特性应该要求与另侧基本吻合。

1、实际上，现在的微机保护装置的功耗应该是非常小的，对于电流互感器而言，主要的负载应该是信号电缆的电阻值和接触电阻等。比如：二次5A的CT，如果距离控制室100m，采用4平方的线（每千米约4.5欧），则，线路上电阻就为：2×0.1×4.5＝0.9欧，线路的损耗就达到了：22.5VA，很厉害的。

2、准确限值系数主要是看过电流的能力，即，在多少倍的额定一次电流下，要求其复合误差不得大于10％（10P），或5%(5P)。选择容量时，对其不需要过多的关注！

3、两个CT串联使用的情况也有，但是还是应该谨慎使用，毕竟串联后合成的性能也需要实际的校核。不过，对于容量不足时，有个非常简单的办法：一般信号电缆都是多芯4平方的线，并且应该会有一些空置备用的，用两根4平方的线并联起来作为回路信号线，其截面增大1倍，回路电阻减小1倍，实际负载会下降将近一半，效果非常明显的。

容量肯定是按照额定电流算了，设计时，极限过流也不会让其超过准确限值系数（ALF），这时其输出按理论上说，应该是额定二次电流的ALF 倍，实际输出是在10％（10P）或5％（5P）的范围之内的。例如：300/5，5P30，30VA，其额定二次阻抗为：30/(5*5)＝1.2，一般功率因素都取的是0.8，同时，实际负载最好不要超过额定值，否则性能可能会受到影响（测量也一样）。在一次300A时，输出5A（误差：比差1％，角差60‘），当极限状态时，即：300×30＝9kA时，其二次输出为150A（误差范围5％）。应该正常输出。

在这里需要特别注意的是：此时，二次输出一般情况下已经不是纯正弦了，所以这里说的是复合误差。实际上，在过电流很大的情况下，虽然互感器铁心还没有进入定义中的饱和区域，但是也已经远离线性段了，也就是说，已经有波形畸变发生了，但是这在实际应用中是可以接受的。要是把其都控制在线性段，那成本、尺寸、重量等都很难控制了