电流互感器选择和应用原则.docx

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1、-8 -电流互感器选择和应用原则1、额定一次电压和电流电流互感器的额定一次电压应等于或大于回路的额定一次电压，绝缘水平应满 足有关标准。电流互感器的额定一次电流（Ipn）应根据其所属一次设备的额定电流或最大工 作电流选择，并应能承受该回路的额定连续热电流（I#）、额定短时热电流（Ith） 及动稳定电流（Idyn）。同时，额定一次电流的选择，应使得在额定变流比条件下的二次电流在正常运 行和短路情况下，满足该回路保护装置的整定值选择性和准确性要求或满足计量及 测量准确性要求。额定一次电流（Ipn）的标准值为：10、12.5、15、20、25、30、40、50、60、 75以及它们的十进位倍数或小数

2、。2、额定二次电流及负荷2.1 额定二次电流电流互感器额定二次电流（Isn）有1A和5A两类。对于新建发电厂和变电所， 各级电压的电流互感器额定二次电流宜统一选用1A,以减轻电流互感器二次负荷，二次电缆截面可减小，节约投资。如扩建工程原有电流互感器采用 5A时，额定二次 电流可选用5A。一个厂站内的电流互感器额定二次电流允许同时采用1A和5A。但同一电压等级的电流互感器的额定二次电流一般采用相同电流值。2.2 二次负荷电流互感器的二次负荷可用阻抗 Zb（ Q）或容量Sb（VA）表示。二者之间的关系为:ZbSbI 2n当电流互感器额定二次电流Isn为5A时，数值S = 25Zb ,当电流互感器额

3、定二次电 流 Isn 为 1A时，Sb= Zdo保护用电流互感器的准确级和允许极限电流，都与二次负荷有关，需要合理选 择二次负荷额定值并进行相应的验算。由于电子式仪表和微机继电保护的普遍应用， 互感器额定二次电流广泛采用1A, 以及保护和控制下放就地等因素，二次回路负荷大大降低，相应的电流互感器二次 负荷也宜选用较低的额定值，以便降低造价和改善其结构及性能（如采用倒立式结 构）。电流互感器的二次负荷额定值（Sn,以VA表示）可根据需要选用2.5、5、7.5、 10、15、20、30、40VA在某些特殊情况，也可选用更大的额定值。3、电流互感器技术性能简介电流互感器作为测量仪表、计量装置和继电保

4、护的电流源，按其基本功能分为测量级和保护级，它们在电网中的工作状态见下表3-1i (t)i题路电流电网的运花状态：正常聪定送行 出生珥路电流故障运行法:&一测量用CT： 0.2S, 敏R保扑用CL接界误差要求，弁现电流为零或吟重合仃的电波杈良球穿一次电法一f TP艘作与) * 态5P/WR;10PnOP强，图3-1电网中电流互感器的工作状态表3-1电流互感器的工作状态准确 级稳态电流短路电流暂态情况下短路电流 （有非周期分量）稳态对称短路电流 （无非周期分量）0V t0t0<t <t =t=<t <td测量 级0.1 1.0;0.2S 0.5S级，起计量、监控的

5、功 能。在短路过程中，产品具有仪表保安功能，保证了 CT二次回路的最大电流限制在仪表保安电流以 内。保护 级TPS; TPX; TP* TPZ 级。TP类为暂态保护级，在 短路电流为过渡过程时 用于保护电气设备。5P; 10P; 5PFR 10PR 5PX; 10PRXM。5P; 10P; 5PR 10PR 5PX; 10PRX级为短路 电流稳态时，用于保护 电气设备。4、保护用电流互感器4.1 保护用电流互感器的分类保护用电流互感器分为两大类：（1） P类（P意为保护）电流互感器。包括 PR和PX类。该类电流互感器的准确 限值是由一次电流为稳态对称电流时的复合误差或励磁特性拐点来确定的。P类

6、保护用电流互感器准确限值规定为稳态对称一次电流下的复合误差（e c）的电流互感器，对剩磁无限制。PR类保护用电流互感器剩磁系数有规定限值的电流互感器。某些情况下，也可规定二次回路时间常数 值和/或二次绕组电阻的限值。PX类保护用电流互感器一种低漏磁的电流互感器，当已知互感器二次励磁特性、二次绕组电阻、二次 负荷电阻和匝数比时，就足以确定其与所接保护系统有关的性能。1） P类及PR类电流互感器的准确级以在额定准确限值一次电流下的最大允许复合误差的百分数标称，标准准确级为：5P、10P、5PR和10PR2） P类及PR类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4-

7、1所列限值。表4-1 P类及PR类电流互感器误差限值准确级额千次电流 下的电流误 差额千次电流卜的相位差额定准确限值一 次电流下的复合± min± crad5P, 5PR 10P, 10PR± 1±360一1.8一5103） PR类电流互感器剩磁系数应小于10%,有些情况下应规定二次时间常数 Ts 值以限制复合误差。4）发电机和变压器主回路、220kV及以上电压线路宜采用复合误差较小 （波形 畸变较小）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。5） P类及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

8、取 5、10、15、20、30、40。（2） TP类（TP意为暂态保护）电流互感器。该类电流互感器的准确限值是考 虑一次电流中同时具有周期分量和非周期分量，并按某种规定的暂态工作循环时的 峰值误差来确定的。该类电流互感器适用于考虑短路电流中非周期分量暂态影响的 情况。TP类保护用电流互感器能满足短路电流具有非周期分量的暂态过程性能要求的保护用电流互感器。TP类电流互感器分为以下级别并定义如下：TPS级：低漏磁电流互感器，其性能由二次励磁特性和匝数比误差限值规定。对 剩磁无限制。TPX级：准确限值规定为在指定的暂态工作循环中的峰值瞬时误差（？）。对剩磁无限制。TPY级：准确限值规定为在指定的暂态

9、工作循环中的峰值瞬时误差（？）。剩磁不超过饱和磁通的10%。TPZ级：准确限值规定为在指定的二次回路时间常数下，具有最大直流偏移的单 次通电时的峰值瞬时交流分量误差(?ac)o无直流分量误差限值要求。剩磁实际上 可以忽略。4.2 保护用电流互感器的类型选择(1) 330kV1000kV系统保护、高压侧为 330kV1000kV的变压器和300MWR 以上发电机变压器组差动保护用的电流互感器，由于系统一次时间常数较大，电流 互感器暂态饱和较严重，由此导致保护误动或拒动的后果严重。因此，所选电流互 感器应保证在实际短路工作循环中不致暂态饱和，即暂态误差不超过规定值。一般 选用TP类互感器。(2)

10、220kV系统保护、高压侧为220kV的变压器差动保护、100MW200MWg电 机变压器组及大容量电动机差动保护用的电流互感器，暂态饱和问题及其影响后果 相对较轻，可按稳态短路条件进行计算选择，并为减轻可能发生的暂态饱和影响适 当留有裕度。一般选用P类、PR类和PX类电流互感器。PR类可限制剩磁影响，有 条件时可推广使用。为考虑暂态影响应提高所选用电流互感器的准确限值系数Kalf ,给定暂态系数K=Kif / Kpcf应根据应用情况和运行经验确定：a、100MW 200MV®电机变压器组外部故障的给定暂态系数不宜低于10。b、220kV系统的规定暂态系数不宜低于 2,参见IEEE

11、Std C37.110-1996等规(3) 110kV及以下系统保护用电流互感器一般按稳态条件选择，采用 P类互感 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很大， 而且外部短路时流过各互感器的电流差别也可能很大。即使各侧选用特性相同的电 流互感器，具暂态饱和程度也可能很不一致。为此，母线差动保护一般具有暂态抗 互感器饱和的能力。在工程应用中一般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、专用的电缆式或母线式零序电流互感器。(6)关于PR类电流互感器的应用说明P戏电流

12、互感器为稳态对称一次电流下剩磁系数小于10%勺保护用电流互感器，其他特性参数与P类电流互感器相同，该型电流互感器在铁芯上开有小气隙，以确 保剩磁系数小于10%在制定DL/T866-2004电流互感器和电压互感器选择及计算导则时，由于当 时国内尚无制造PR类电流互感器经验，因此在该导则 6.2.2.3条中规定“有条件 时可推广使用PR类电流互感器”。南瑞继保公司景敏慧等在2007年第21期“电力自动化”杂志上发表“ P类电 流互感器饱和原因分析及对策”，针对2006年以来电网实际发生的3起220kV线路 故障纵差保护误动，从录波图分析确认均是由于线路一端电流互感器产生剩磁出现 饱和，而线路另一端

13、电流互感器未饱和，以致在区外故障时出现差流引起保护动作， 为此建议将DL/T866-2004 6.2.2.3 条规定改为“推荐使用PR类电流互感器”。目前国内许多电流互感器制造厂家已有生产带气隙TPY电流互感器的经验，因此生产PR类电流互感器技术上是可行的，景敏慧等同志的上述建议是合理、可行 的，有利于保证电网安全稳定运行，防止由于电流互感器剩磁产生饱和造成保护误动，提高保护正确动作率。为此，推荐在新建和扩建的发电厂、变电所工程中采用PR类电流互感器，建议首先在有纵差电流保护和距离保护的 220kV及110kV系统中 推广应用，并进而扩大到其他电压等级系统中应用。5、计量及测量用电流互感器的类

14、型根据DL/T5202-2004电能量计量系统设计技术规程及 DL/T5137-2001电测量及 电能计量装置设计技术规程的规定。计量及测量用电流互感器分别选用 0.2s,0.5s,0.2,0.5,1 级。6、多变比电流互感器参数的选择多变比电流互感器：在一台电流互感器上，采用一次绕组各段的串联或并联连 接，或/和采用二次绕组抽头的方法，获得多种电流比的电流互感器。当电流互感器 有多个二次绕组，且各二次绕组的额定电流比不同时，也称复合变比电流互感器。测量级和保护级的电流比可以不相同。(1) 一次绕组串并联方式(图6-1)采用一次绕组串联或并联方式，可获得两个成倍数的电流比。例： 2x600/5

15、A : 一次绕组串联时为600/5A; 一次绕组并联时为1200/5A。一般在66kV及以上电压等 级的电流互感器上采用。对于35kV及以下电压等级由于产品结构布置困难， 较少采 用。ClC2I 1I1|II占IIP1:iiI.I CT"头艇IP2II I4P1C1 P【机属与卢品嵬缘；P墙进线；P2端出线C2IQP2131132 2S12S2 3sl 3S2 (说明：酝为三个题的市例)5P305P300.2S一吠发幽串联辕沏 P1(?*WC2一一C1 (与产兄绝菊一 F2一次线圈并联接也 串并联连接板将P1机隰钎一一串并兼连接板将P2利2接好图6-1 一次绕组用并联方式(2)二次绕

16、组抽头方式二次绕组抽头理论上可以在起未端之间的任意部位，一般常用是中间抽头，图 6-2表示在1/3处抽头的情况。一般二次绕组抽头方式仅用在测量用电流互感器c 保护级采用抽头获得的电流比会降低保护性能，因此，保护级一般不会采用二次抽 头方式获得更小的电流比。01 i i °P1| |piS1 S2 S3满(S1-S3)： 600/5A ()1/30* (S1-S2): 做 “IM鞋)1头(S2-33): W5A(Slt5)fl:松 200/5; W就图6-2二次绕组抽头方式(3) 一次绕组串并联和二次绕组抽头方式同时采用：同时采用一次绕组串并联和二次绕组抽头方式可获得更多的电流比。表6

17、-1和图6-3示例了用一台电流互感器获得多电流比的情况。示例：2x600/5A: 一次用并联方式；二次在1/3处抽头方式，获得的电流比见表 6-1 o表6-1多电流比的电流互感器一次绕组连接方式二次绕组连接方式(在1/3处抽头)二次绕组标志：S1-S2二次绕组标志：S2-S3二次绕组标志：S1-S3一次绕组串联200/5A400/5AP 600/5A一次绕组并联400/5A800/5A1200/5AClC21-1P2pi*ci*专任副州PiMft； P陶出发手帏一次名男展及二次躺头的走梯方式图6-3 一次绕组串并联和二次绕组抽头方式同时采用(4)选用一次绕组用并联方式的电流互感器，要考虑到产品

18、短路电流稳态性能： 一次绕组串联方式的动稳定电流接近并联方式的一半，换句话说，一次绕组并联 的动稳定电流是串联方式的两倍。所以，在确定多电流比电流互感器的短路性能时 应按一次绕组串联方式的性能为依据，确定电流互感器的短路稳定性能。多电流比的电流互感器，二次绕组抽头方式与产品的动热稳定性能无关，但与二 次绕组的电流密度有关，应保证在额定短时热电流时二次绕组的电流密度不超过 180A/mr2i （铜线）;120A/mr2i （铝线）。选用二次绕组抽头方式的电流互感器，要考虑输出容量问题：二次绕组抽头（抽头值为 K分之一，K为10内的整数）时的输出容量S1,满匝 时的额定输出容量Sn,两者关系为：S

19、1=（） 2SnK例：在二分之一处抽头，则 S1=（l）2sn,即为满匝时的四分之一。一般抽头时的2输出容量按上式确定，实际上，产品还是可以作得比计算值大些（具体输出容量应 用户与制造双方协商）。7、带S级的测量用电流互感器0.2S 级和0.5S级是特殊用途的电流互感器，在与宽负荷电度表（过载4倍及以 上的电度表）相连接时，电流互感器的计量电流在 50mA-6A之间（即额定二次电流 5A的13120%句的某一电流下能作准确测量）。在电能关口计量点处宜用 0.2S 级和0.5S级电流互感器。从“带S级与普通计量级的电流互感器的误差限值”（见表7-1和图7-1）中可（1） 带S级电流互感器在很宽的

20、负荷电流（1120） % Ih时具有高准确度：在负荷电流的（20120） %Ih时：电流误差为± 0.2%;相位差为10/。其误差 值为标称限值.对用于计量关口点电费的准确度有保障。（2）采用计量级带S级的电流互感器时，可符合按计量规程规定选的负荷电流I 1 ,在额定电流Ih的50%-66.6%范围内具有高准确度：例：0.2级：在|1=66.6%Ih时，电流误差为± 0.2618%（注意：0.2%）;相位差 为土 12.06 /（注意：10/ ）,己超过预期的误差标称限值。0.2S级，在1尸（20120） % Ih时，电流误差为± 0.2;相位差为土 10"符合 预期的误差标称限值。表7-1带S级与普通计量级的电流互感器的误差限值准确 度电流误差（土 %在卜列额定电流（± %时相位差（±/ ）在卜列额定电流（土为时152010012015201001200.2S0.750.350.20.20.230151010100.20.750.350.20.2301510100.5S1.5 10.75 10.50.50.59045r 30r 30300.51.50.750.50.590453030图7-1带S级的测量用电流互感器的误差限值