保護(hù)用電流互感器準(zhǔn)確級(jí)選擇的探討.doc

保護(hù)用電流互感器準(zhǔn)確級(jí)選擇的探討2004-05-14 自動(dòng)采集 摘 要 分析了由于保護(hù)用互感器鐵心非線性特性，當(dāng)互感器一次側(cè)電流很大時(shí)，二次側(cè)電流未能按線性變化，造成互感器復(fù)合誤差。同時(shí)介紹了準(zhǔn)確級(jí)和準(zhǔn)確級(jí)限值的概念，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)例對(duì)保護(hù)用互感器進(jìn)行選擇，結(jié)果滿足要求。OBJECT 關(guān)鍵詞 保護(hù)用電流互感器 準(zhǔn)確級(jí) 選擇 1 問題的提出 保護(hù)用電流互感器(TA)主要與繼電保護(hù)裝置配合，在線路發(fā)生短路過載等故障時(shí)，向繼電裝置提供信號(hào)切斷故障電路，保護(hù)電力系統(tǒng)的安全。它的工作條件與測(cè)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(zhǔn)確度即可，當(dāng)通過故障短路電流時(shí)，希望互感器盡早飽和，以保護(hù)測(cè)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(shí)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(shí)考核電流誤差和相位差時(shí)用復(fù)合誤差。保護(hù)用TA一次電流i1較小時(shí)，二次電流i2線 性變化；當(dāng)i1增大到一定時(shí)，互感器鐵心中的磁密很高。由于鐵磁材料的非線性，勵(lì)磁電流i0中高次諧波含量很大，波形呈尖頂形，與正弦波相去甚遠(yuǎn)，即使il是理想的正弦波，i2也不是正弦的(其波形見圖l)。非正弦小波不能用相量圖分析，需采用復(fù)合誤差的（概念分析)，這使i0迅速增大，相當(dāng)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(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障而引起繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)，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(hù)裝置的靈敏性和選擇性。 另外，從原理上講，TA本身是個(gè)特殊的變壓器，變壓器都有在額定負(fù)荷下運(yùn)行的要求。因此，如TA二次側(cè)負(fù)荷超過其額定二次負(fù)荷值，同樣會(huì)增加其誤差。 2 解決的思路 如上所述，TA誤差不可避免，其大小與TA鐵心勵(lì)磁特性及二次側(cè)負(fù)荷有關(guān)。 要控制好這個(gè)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(fù)荷的關(guān)系。因此需準(zhǔn)確了解準(zhǔn)確級(jí)及與其相關(guān)的準(zhǔn)確級(jí)限值、額定電流比和額定負(fù)荷的概念。要解決此問題，就要根據(jù)變電站的實(shí)際情況選擇合適的準(zhǔn)確級(jí)。 對(duì)保護(hù)用TA，準(zhǔn)確級(jí)以該級(jí)在額定準(zhǔn)確限值i1下的最大允許復(fù)合誤差的百分?jǐn)?shù)標(biāo)稱，其后標(biāo)以字母P表示保護(hù)1，它實(shí)際上是人為規(guī)定的TA制造的誤差等級(jí)要求。準(zhǔn)確限值系數(shù)指能滿足復(fù)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的比值。額定負(fù)荷是確定互感器準(zhǔn)確級(jí)所依據(jù)的二次負(fù)荷值1。 在早期國家標(biāo)準(zhǔn)電流互感器(GBl208-75)中規(guī)定，TA保護(hù)準(zhǔn)確級(jí)為B和D級(jí)。在選擇保護(hù)用TA準(zhǔn)確級(jí)時(shí)，應(yīng)校驗(yàn)10誤差曲線，以保證在短路時(shí)電流誤差不超過規(guī)定值2。目前新版中規(guī)定準(zhǔn)確級(jí)為5P和10P，分別表示在額定準(zhǔn)確限值i1時(shí)的復(fù)合誤差限值為5%、10%；其準(zhǔn)確限值系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)確級(jí)范圍內(nèi)。 因此，得到2個(gè)結(jié)論：1)選擇保護(hù)用TA的準(zhǔn)確級(jí)須同時(shí)選擇準(zhǔn)確限值系數(shù)，如5P20及1 2005A，表示i20倍額定i1,即201 20024 kA范圍之內(nèi)時(shí)，復(fù)合誤差5%；2)選擇雙方向，即可根據(jù)已給定的ilmax、二次負(fù)荷值和10誤差曲線，準(zhǔn)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(zhǔn)確限值系數(shù)，根據(jù)10誤差曲線選擇額定二次負(fù)荷和二次電纜截面。 在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，TA二次負(fù)荷應(yīng)滿足10%誤差曲線的要求，只要TA二次實(shí)際負(fù)荷10誤差曲線允許的負(fù)荷，其測(cè)量誤差在10%以內(nèi)。二次負(fù)荷越大，鐵心越容易飽和。圖2為該曲線P級(jí)鐵心準(zhǔn)確限值系數(shù)與二次負(fù)荷的關(guān)系。3 實(shí)例說明 某110kV變電站110kV母線i1max25 kA，TA二次側(cè)負(fù)荷40 VA。 首先根據(jù)繼電保護(hù)裝置的要求，保護(hù)用TA的穩(wěn)態(tài)誤差103，根據(jù)工程建設(shè)控制設(shè)備造價(jià)選擇準(zhǔn)確級(jí)為10P。根據(jù)實(shí)例查圖2曲線，得到準(zhǔn)確限值系數(shù)為24。根據(jù)ilmax。為25kA除以準(zhǔn)確限值系數(shù)得到1042A?？紤]到準(zhǔn)確限值系數(shù)應(yīng)盡量l0誤差曲線上對(duì)應(yīng)的二次負(fù)荷數(shù)值的因素，取額定il為1250A。 淺談降低電能計(jì)量裝置綜合誤差 黃冰 廣東省潮州電力工業(yè)局 (521000) 電能是一種商品，電能計(jì)量裝置則是一把秤，它的準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到供用電雙方的經(jīng)濟(jì)利益。所以，我們應(yīng)該最大限度降低電能計(jì)量裝置綜合誤差，做到公正合理計(jì)費(fèi)。下面略談如何降低電能計(jì)量裝置綜合誤差。 1電能計(jì)量裝置分析及存在問題 電能計(jì)量裝置包括電能表、互感器、二次接線三部分，其誤差亦由這三部分的誤差組成，統(tǒng)稱為綜合誤差，即為電能表誤差、互感器合成誤差、電壓互感器二次導(dǎo)線壓降引起的誤差三者的代數(shù)和?？梢杂孟率奖硎荆?=b+h+d 式中b-電能表的相對(duì)誤差，% h-互感器合成誤差，% d-電壓互感器二次導(dǎo)線壓降引起的誤差，% 在實(shí)際的計(jì)量裝置中，除了電能表的誤差b可以在負(fù)荷點(diǎn)下將其誤差調(diào)至誤差最小，其他的計(jì)量裝置誤差均與實(shí)際二次回路的運(yùn)行參數(shù)有關(guān)。要降低計(jì)量綜合誤差，則在新投運(yùn)和改造的計(jì)量裝置選型上，要求電能表、互感器都必須符合電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程要求，按負(fù)荷類別選取適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確度等級(jí)，并在投產(chǎn)前做好各項(xiàng)測(cè)試工作，在以后的運(yùn)行管理中，還要根據(jù)規(guī)程規(guī)定進(jìn)行周期檢定和輪換制度。電流互感器、電壓互感器的合成誤差在額定二次負(fù)荷范圍內(nèi)均可用準(zhǔn)確度來控制。而電壓互感器二次導(dǎo)線壓降所造成的誤差，在綜合誤差中也占有相當(dāng)?shù)谋壤?，可以通過電能表、互感器的合理選擇來補(bǔ)償，從而降低計(jì)量裝置的綜合誤差。 (1) 電能表選型及使用不當(dāng)引起的誤差： 為了保證電能計(jì)量裝置準(zhǔn)確地測(cè)量電能，必須按照有關(guān)規(guī)程要求，合理選擇電能表的型式、電壓等級(jí)、基本電流、最大額定電流以及準(zhǔn)確度等級(jí)。對(duì)于月平均用電量在100萬kWh以上的類高壓計(jì)費(fèi)用戶，應(yīng)采用0.2級(jí)的電壓、電流互感器，0.5級(jí)的有功電能表及2.0級(jí)無功電能表。在實(shí)際運(yùn)行中，若用戶的負(fù)荷電流變化幅度較大或?qū)嶋H使用電流經(jīng)常小于電流互感器額定一次電流的30%，長期運(yùn)行于較低載負(fù)荷點(diǎn)，會(huì)造成計(jì)量誤差，應(yīng)采用寬負(fù)載電能表。 用三相三線電能表測(cè)量三相四線電能將引起附加誤差。由于三相負(fù)載不平衡，中性點(diǎn)普遍有電流存在，而Ib=In-Ia-Ic所以，缺少電流Ib所消耗的功率，引起附加誤差。 (2) 電流互感器選用不當(dāng)引起的誤差： 電流互感器二次容量的選擇。接入電流互感器的二次負(fù)荷包括電能表電流線圈阻抗、外接導(dǎo)線電阻、接觸電阻。所以，在選擇電流互感器時(shí)，應(yīng)從三方面考慮二次容量大小，通過選用電流回路負(fù)荷阻抗較小的表計(jì)，如電子式電能表來滿足二次容量的要求，必要時(shí)還可利用降低外接導(dǎo)線電阻的方法。 由于一次電流通過電流互感器一次繞組時(shí)，要使二次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，必須消耗一部分電流I0來勵(lì)磁，使鐵芯產(chǎn)生磁通。電流互感器的誤差是由鐵芯所消耗的勵(lì)磁安匝引起的。 電流互感器誤差取決于互感器的比差、角差，而比差、角差又與外接負(fù)載阻抗Zb、鐵芯導(dǎo)磁率、鐵芯阻抗角，鐵芯損耗電量角有關(guān)。由互感器電流特性曲線(圖1)、負(fù)荷特性曲線(圖2)和誤差特性表(表1)可見，二次負(fù)荷要控制在25%100%之間，一次電流為其額定值60%左右，至少不得低于30%，才能使電流互感器運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)，從而降低電流互感器誤差。表1電流互感器誤差特性表 相對(duì)于額定值變化比差角差電流特性一次電流減少- + 負(fù)荷特性負(fù)荷減少+ - (3) 電壓互感器二次導(dǎo)線壓降引起的誤差： 電壓互感器的負(fù)載電流通過二次連接導(dǎo)線及串接點(diǎn)的接觸電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓降，這樣加在負(fù)載上的電壓就不等于電壓互感器二次線圈電壓，因此產(chǎn)生計(jì)量誤差。根據(jù)電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程DL448-2000規(guī)定，對(duì)于、類計(jì)費(fèi)電能計(jì)量裝置，電壓互感器的二次壓降不大于額定二次電壓的0.2%，其他計(jì)量裝置，則應(yīng)不大于額定電壓的0.5%。 2降低電能計(jì)量裝置綜合誤差的措施 (1) 根據(jù)計(jì)量規(guī)程要求，完善計(jì)量裝置設(shè)置： 選擇高精度、穩(wěn)定性好的多功能電能表。由于電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在多功能電子表已日趨完善，其誤差較為穩(wěn)定，且基本呈線性。一只多功能電子表可同時(shí)兼有正、反向有功，正、反向無功四種電能計(jì)量和脈沖輸出、失壓記錄、追補(bǔ)電量等輔助功能，且過載能力強(qiáng)、功耗小。對(duì)、類用戶應(yīng)采用全電子式電能表。 根據(jù)電流、電壓互感器的誤差，合理組合配對(duì)，使互感器合成誤差盡可能小。配對(duì)原則是盡可能配用電流互感器和電壓互感器的比差符號(hào)相反，大小相等，角差符號(hào)相同，大小相等。這樣，互感器的合成誤差基本可以忽略，只需根據(jù)互感器二次壓降誤差配合電能表本身誤差作調(diào)整，便可最大限度降低計(jì)量裝置綜合誤差。 電壓互感器二次導(dǎo)線的選擇。根據(jù)互感器二次回路的實(shí)際情況選擇二次導(dǎo)線的截面和長度。在一定負(fù)載下，給定電纜截面面積，在規(guī)定電壓降下，給定導(dǎo)線長度，導(dǎo)線截面積至少不少于2.5mm2。 電流互感器二次回路導(dǎo)線截面積最小值為4mm2，且中間不得有接頭，導(dǎo)線經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分處應(yīng)留有足夠的長度。在投產(chǎn)前，必須測(cè)量電流、電壓互感器的實(shí)際二次負(fù)荷，使之在互感器標(biāo)定的額定負(fù)荷之內(nèi)。 對(duì)35kV以上的計(jì)費(fèi)用電壓互感器二次回路，應(yīng)不裝設(shè)隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)，但可裝設(shè)熔斷器，對(duì)35kV及以下的計(jì)費(fèi)用電壓互感器二次回路，應(yīng)不裝設(shè)隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)和熔斷器。電流、電壓回路應(yīng)設(shè)專用二次回路，不與保護(hù)、測(cè)量同回路。 (2) 采用正確的計(jì)量方式，減少計(jì)量誤差： 對(duì)接入中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的電能計(jì)量裝置，應(yīng)采用三相三線制電能表，其2臺(tái)電流互感器二次繞組宜采用四線連線；對(duì)三相四線制的電能計(jì)量裝置，其3臺(tái)電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用六線邊線。如采用四線連接，若公共線斷開或一相電流互感器極性相反，會(huì)影響計(jì)量，且進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)，采用單相法每相電流互感器二次負(fù)載電流與實(shí)際負(fù)載電流不一致，給測(cè)試工作帶來困難，且造成測(cè)量誤差。 對(duì)計(jì)費(fèi)用高壓電能計(jì)量裝置應(yīng)裝設(shè)失壓計(jì)量器，及時(shí)讀取失壓記錄，作為計(jì)量人員追補(bǔ)電量的依據(jù)。 (3) 合理選擇電流互感器變比： 要求正常負(fù)荷電流在電流互感器額定電流的60%左右，對(duì)季節(jié)性用電的用戶應(yīng)采用二次繞組具