电流互感器二次特性分析及校核方法

附件3

电流互感器二次特性分析及校核方法

2012年12月，省调发现安阳地区晋家庄动力变电流互感器设计选型存在隐患，电流互感器设计参数中准确限值系数远小于晋家庄母线短路电流倍数，电流互感器传变特性可能难以保证保护装置的正确动作。各供电公司、电厂、大用户开展了辖区内电流互感器隐患排查工作，排查出186台220千伏电流互感器设计准确限值系数小于短路电流倍数要求，其中各用户站74台，电厂7台，省公司105台。短路电流超过电流互感器一次额定电流100倍的有35台，均为电解铝企业所属变电站的动力变与整流变电流互感器。

2012年12月13日和25日省调组织电科院、安阳公司、商丘公司对问题最严重的晋家庄、魏楼的动力变电流互感器进行现场二次伏安特性测试试验，根据测试数据和电流互感器相关规程校核后，确认两站动力变电流互感器不满足规程要求，存在易饱和的问题。

2013年将开展全网电流互感器隐患排查活动，计划年底完成全网设计准确限值系数小于短路电流倍数的电流互感器的测试试验，各设备隶属单位应制定整改措施，消除隐患，保证电网

安全运行。

一、电流互感器设计选型需考虑的因素

DL/T866-2004《电流互感器和电压互感器选择及计算导则》是为规范电流互感器的选择和计算而制定的，此规程统一对保护用电流互感器设计应用的技术要求及设计中存在问题予以详细说明。规程4.3、4.4条强调在设计选型时需考虑影响电流互感器误差的参数，即根据规划短路容量和二次负荷阻抗，选择电流互感器的一次电流、二次电流、二次容量、准确级限值等参数。

二、电流互感器传变特性对保护装置的影响

对电流互感器性能的设计基本要求是在规定使用条件下的误差应在规定限度内。应用中的突出问题是系统故障时通过短路电流引起铁芯饱和，导致励磁电流显著增加，电流互感器的传变误差加大，二次波形产生畸变，畸变的程度与二次负荷大小也有关。

1. 电流互感器传变特性的分析

负荷

阻抗

R

b

图1 电流互感器等效原理图

如图1所示，电流互感器的传变误差决定于一次电流I1与二次电流I2的差值，即励磁阻抗回路的电流I e。因电流互感器铁

芯的非线性励磁特性，励磁阻抗呈现非线性。励磁回路电流会随一次电流增大而增大，当励磁电流的增大使电流互感器铁芯磁通饱和后，磁通的变化率减小，磁导率减小，导致励磁阻抗也相应会减小，励磁电流将增大，即电流互感器误差变大。负荷阻抗的变化也将影响励磁电流I e的大小，当一定一次电流下负荷阻抗增大后，励磁阻抗回路电流I e变大，误差也将增大。

所以电流互感器的误差基本决定于四个因素：一是电网短路电流水平,即一次侧流过电流的幅值；二是电流互感器二次所带的负荷阻抗大小。负荷阻抗越大，电流互感器误差越大；三是电流互感器自身励磁阻抗特性。励磁阻抗是电流互感器铁芯励磁曲线特性的物理描述，电流互感器铁芯的抗饱和特性越强，励磁阻抗阻抗越大，电流互感器误差越小；四是电流互感器的变比。当变比越大时，电流互感器的二次伏安特性越好，抗饱和特性越强，误差越小。通常使用额定二次极限电动势对电流互感器励磁特性和变比进行量化描述。

2. 电流互感器二次特性的校核方法

220千伏电网的电流互感器一般都选用P类电流互感器，根据DL/T866-2004《电流互感器和电压互感器选择及计算导则》第6.5节中P类电流互感器的性能规定，按额定二次极限电动势方法进行验算，验算方法如下：

P类电流互感器的额定二次极限电动势Es1，为

)bn R ct (R sn I alf K S1E +⨯⨯= (1)

继电保护动作性能要求的二次感应电动势Es ，为

)b R ct (R sn I pef K K S E +⨯⨯⨯= (2)

式中：Isn 为额定二次电流；Kalf 为准确限值系数；K 为给定暂态系数；Kpef 为保护校验系数；R 电流互感器为互感器二次绕组电阻；Rbn 为额定二次电阻；Rb 为实际二次电阻。其中额定二次极限电动势Es1可根据二次伏安特性试验得出，与拐点电压数值相同。

电流互感器的额定二次极限电动势应大于保护校验要求的二次感应电动势，即当Es1>Es 时电流互感器满足规程暂态要求。

3. 电流互感器饱和对继电保护装置的影响

电流互感器饱和后将不能准确传变故障电流，影响继电保护装置的逻辑判断。部分电流互感器严重饱和后，二次侧基本没有电流，如图2所示。

图2 电流互感器饱和录波图

如果220千伏变电站发生高压侧引线的短路故障，电流互感器饱和引起二次电流幅值减小，可能导致保护拒动及母差保护误动等问题，对系统安全稳定运行造成影响。

河南省电力公司办公室2013年2月28日印发