電流互感器及電壓互感器選擇及導(dǎo)則培訓演示

1、電流互感器和電壓互感器選擇及計算導(dǎo)則主要內(nèi)容介紹2005年3月編制導(dǎo)則的背景和目的背景和依據(jù)：系統(tǒng)發(fā)展擴大和大容量機組的應(yīng)用，繼電保護和電能計 費對CT、PT提出許多新的嚴格要求。例如，保護用CT如 何考慮暫態(tài)飽和問題，計量用CT如何保證準確性IEC頒布一系列新標準，提出許多新型CT,如TP類、PR 類、PX類等在工程中如何執(zhí)行電子式互感器已開始在電力系統(tǒng)應(yīng)用，但不夠成熟，因 此導(dǎo)則只作簡要介紹，未提岀規(guī)定目的：全面合理解決電力工程中CT、PT選擇和計算中的問題。 包括類型和參數(shù)選擇，性能要求和相關(guān)計算方法等對某些長期未能妥善解決的問題，提出合理的規(guī)范的解 決辦法，例如大型發(fā)電機是否需要使用T

2、PY問題導(dǎo)則適用范圍導(dǎo)則內(nèi)容主要是電力工程用電流/電壓 互感器性能和參數(shù)選擇及計算等二次 有關(guān)內(nèi)容，不包括絕緣結(jié)構(gòu)等一次有 矣內(nèi)容導(dǎo)則主要適用常規(guī)電流/電壓互感器及 其輔助互感器，暫不包括電子式互感 器、保護內(nèi)部專用變換器及實驗室互 感器等相關(guān)的國際標準、國標及行標 GB 1208-1997 電流互感器(eqv IEC 185: 1987 )GB 16847-1997保護用電流互感器暫態(tài)特性技術(shù)要求 (idt IEC 60044-6: 1992)IEC 60044-1 : 2000電流互感器 第一號修改單 GB 1207-1997 電壓互感器(eqv 186: 1987)GB 4703-84電

3、容式電壓互感器GB/T 17443-1998 500kV電流互感器技術(shù)參數(shù)和要求DL/T 725-2000電流互感器訂貨技術(shù)條件DL/T 726-2000電壓互感器訂貨技術(shù)條件英國標準BS 3938： 1973電流互感器規(guī)范 IEEEStd C57.13-1993:互感器要求IEEEStd C37.110-1996:保護用電流互感器應(yīng)用導(dǎo)則電流互感器類型及性能分為兩大類：1）測量用；2）保護用測量用電流互感器重點考核正常運行時的準確性能保護用電流互感器重點考核系統(tǒng)短路時的準確性能a）對稱短路電流下的穩(wěn)態(tài)性能b）短路電流偏移（有直流分量）和/或有剩磁時的暫態(tài)性能電流互感器的準確性能電流誤差（比值

4、差），相位差適用于電流基本為正弦波，可用相量表示xlOO%復(fù)合誤差過去保護用互感器常用10%誤差實際指 比誤差，對相角差另有規(guī)定電流互感器重點問題系統(tǒng)發(fā)展和引入市場機制，潮流負荷變 化多，如何選擇互感器以保證電能測量 準確性各級電壓系統(tǒng)如何合理考慮保護用電流 互感器的飽和問題，特別是暫態(tài)飽和問 題，例如超高壓系統(tǒng)及大機組的電流互 感器暫態(tài)飽和嚴重，如何合理選用互感 器及進行必要的正確的驗算實現(xiàn)電流互感器信息共享，避免一組互 感器二次線圈過多測量用電流互感器(1)測量用電流互感器的準確特性負荷電流變化范圍大時應(yīng)采用S級電流互感器測量用電流互感器(2)突出問題是保證電能計量的位置和準確性0.1級與

5、0.2S級的比較小變比單匝式互感器不易滿足較高準確級(如0.2、0.5)要求保護用電流互感器類型主要考慮穩(wěn)態(tài)特性：包括5P、10P、5PR、10PR、PX,其中PR和PX為IEC頒布的新標準一考慮暫態(tài)特性：TPS、TPX、TPY、TPZ準確性能穩(wěn)態(tài)飽和：影響因素主要是短路電流、二次負荷 等暫態(tài)飽和：影響因素主要是短路電流非周期分量 和剩磁等。嚴重時可能需要互感器鐵心增大幾倍 至幾十倍保護用電流互感器性能指標以復(fù)合誤差為指標5P、5PR：要求穩(wěn)態(tài)復(fù)合誤差小于5 %-10P> 10PR：要求穩(wěn)態(tài)復(fù)合誤差小于10%TPX、TPY、TPZ：要求暫態(tài)復(fù)合誤差小 于10%以勵磁特性為指標PX、TPS

6、：要求勵磁電壓拐點不低于規(guī) 定值電流互感器勵磁特性拐點電壓美國標準IEEE StdC37.110-1996 IEC標準E/Ek= 1.1-TPSIe/ lek =2.0克服電流互感器飽和影響的措施恰當選擇電流互感器性能和參數(shù)，使在工程的實 際短路情況下CT不致飽和或影響不大保護裝置采取措施減緩CT飽和影響當前母線保護一般采取了抗飽和措施，可以適 當降低對CT的要求。微機母線保護技術(shù)條件 (DL/T 670-1999)要求保護裝置不受CT暫態(tài)飽 和影響。各種保護的性能差別很大，應(yīng)由研制部 門提出具體的選擇CT的方法一其它微機保護宜采取抗CT飽和措施，但在制造 部門提岀具體選擇CT方法前，暫考慮由

7、適當選擇 CT性能參數(shù)來防止飽和或減緩其影響電流互感器穩(wěn)態(tài)特性驗算 CT準確限值電壓一確定CT保持準確性條件Esl= Kaf x Esn 二Kaif x /sn (Ret +Rbn)CT參數(shù)舉例：5P20, 30VA, Zsn =5A , &t未提供 可選擇條件21、丘廳(ALF)、心、心由制造廠確定 一般要求準確限值系數(shù)(ALF)大于穩(wěn)態(tài)短路電流倍數(shù) 實際二次負荷小于CT額定負荷存在問題及處理辦法由于系統(tǒng)容量大，丘廳值往往不夠由于微機保護的應(yīng)用，二次負荷有較大裕度 為合理利用CT,對其性能進行較精確計算，求取實際二次負荷下允許的念廳穩(wěn)態(tài)特性驗算方法(1)1誤差曲線按誤差曲線由實際負荷

8、仇求實際可用的Kaif '注意：除低漏磁CT外，廠家提供的曲線必須 是由直接法試驗求得或經(jīng)誤差修正的穩(wěn)態(tài)特性驗算方法(2)2低漏磁CT驗算低漏磁CT采用下式求實際可用的Kaif '（Rct+ Rbn）（Ret + 仇）3 PX型CT驗算在要求的計算倍數(shù)心下，二次電動勢不能超過 拐點電壓價Kx (Rct+ Rb)【sn<Ek電流互感器暫態(tài)特性短路電流非周期分量引起短路電流偏移電流互感器磁通變化非周期分量引起飽和一磁通及電流次電流二次電流P類與TP類互感器特性的比較1）正常運行誤差/es/sn2）穩(wěn)態(tài)短路誤差4sl/（alf4n）3）暫態(tài)誤差心/（乓仏匸忌©7；）

9、注：ALF K“f Kssc （暫態(tài)）P類（穩(wěn)態(tài)）TP類（暫態(tài)）電流互感器暫態(tài)飽和系數(shù)電流互感器暫態(tài)飽和系數(shù)系統(tǒng)暫態(tài)飽和的嚴重性暫態(tài)飽和嚴重性一與一次時間常數(shù)耳、短路持續(xù)時 間及非周期分量值有關(guān)7p及暫態(tài)飽和系數(shù)Ktd典型值:系統(tǒng)設(shè)備TP最大瓦一般Kd大型發(fā)電機200350ms60約30大型發(fā)電機變壓器組150250ms50約25500kV系統(tǒng)約 100ms30約20220kV系統(tǒng)約 60ms20約14llOkV及以下系統(tǒng)30ms以下10<10電流互感器的剩磁電流互感器的剩磁測試結(jié)果：剩磁020占39%21 40占18%41 60占16%61 80占27 %一正常負荷電流很 小，很難消除

10、剩磁。美國 230kV141 組 CT各級電壓系統(tǒng)對待暫態(tài)飽和的原貝ll暫態(tài)飽和嚴重性一暫態(tài)系數(shù)的可能值飽和可能引起保護誤動的后果經(jīng)濟合理性一考慮暫態(tài)保護要求大大加大互感 器鐵心運行經(jīng)驗-500kV系統(tǒng)普遍使用考慮暫態(tài)的TP類互感器 220kV系統(tǒng)少數(shù)考慮，大部分系統(tǒng)未考慮暫態(tài)發(fā)電機岀線CT一般未考慮暫態(tài)，但有較大裕 度。TP類CT安裝可能存在困難國外應(yīng)用經(jīng)驗對電流互感器選擇的建議 500kV線路及主變：CT要求保證暫態(tài)不飽和， 一般可選用TPY,按標準計算方法驗算大型發(fā)電機及變壓器：300MW及以上發(fā)電機 組，CT要求保證暫態(tài)不飽和，高低壓側(cè)均選用 TPYo 300MW以下機組可選用5P或5

11、PR,要求選擇 適當準確限值系數(shù)K°f （不低于30?） 220kV系統(tǒng)：原則上CT可按穩(wěn)態(tài)短路電流選擇P 級，但應(yīng)適當提高Kdif （或飽和電壓）以減緩暫態(tài) 影響，提高倍數(shù)可確定為2。220kV及以下系統(tǒng)中的 發(fā)電機和發(fā)變組可按同樣原則處理 110kV系統(tǒng)：CT按穩(wěn)態(tài)短路選擇，不考慮暫態(tài)適用暫態(tài)要求的TP類CTCEcEal-KtdKssc 厶口（尺匕+ b）（暫態(tài)等值電動勢）Ef - Kssc 】sn（Rct+ RJ（穩(wěn)態(tài)勵磁電動勢）->幾（&及幾均為對數(shù)坐標） A為TPX和TPS特性：TPX在民1時的2；引起的誤差不超過(7?ct+ Rb)<EaKQsn 的

12、10%，TPS 的 KKSSC /sn B為TPY特性:時的2；不應(yīng)超過忌厶 的10%,即: 100td/2cofrs%<10% C為TPZ特性:時的2；交流分量不應(yīng)超過10%TP類電流互感器應(yīng)用特點TPS (PX):勵磁阻抗高，勵磁特性和變比誤 差小，適用高阻抗差動保護。TPY：保證暫態(tài)誤差及剩磁在規(guī)定限值內(nèi)，應(yīng) 用較廣。TPZ：僅保證交流誤差，保護必須有良好濾波 措施。不能全面反映一次電流，用于發(fā)電機變 壓器保護，可能有困難。一TPY、TPZ斷電后衰減 慢，不能用于失靈保護 的斷電判別回路。+ 17電流互感器暫態(tài)特性計算基本計算公式一前提是CT未飽和，勵磁特性曲線為線性，不計及磁滯回

13、線，非周期分量最大C-O循環(huán)®TpTs ( 丁eJ T-TpCllP-C-O-C-O 循環(huán)cdT Tp $T -Tp ssin cot%+f T T0)11TsP sx e +T -T p s+ 17暫態(tài)特性計算用參數(shù) 一次時間常數(shù)Fp按系統(tǒng)實際回路取值，多個不同耳回路并聯(lián)，不宜簡單加權(quán)平均二次時間常數(shù)兀一按實際負荷他修正TPS、TPX：約310s-TPY：約 0.8 3sTPZ： 60ms ± 6ms-P：沒有規(guī)定，實際為一至幾十秒計算持續(xù)時間檢驗區(qū)內(nèi)故障可靠性按保護（不含CB）動作時間 一檢驗區(qū)外故障安全性按保護加CB動作時間TP類CT暫態(tài)特性實用計算新產(chǎn)品開發(fā)用戶給出

14、技術(shù)規(guī)范，包括：一次及二次電流， 一次時間常數(shù)7p,二次額定負荷丕“，穩(wěn)態(tài)短路 電流Kssc，規(guī)定工作循環(huán)(c-o, C-O-C-O)制造部門通過設(shè)計優(yōu)化確定暫態(tài)面積系數(shù) 及二次時間常數(shù)7；,提供暫態(tài)誤差要求的產(chǎn)品選用定型產(chǎn)品7p根據(jù)定型產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)范，如片、Ts、KssKtd、Zbn驗算是是否滿足實際工作循環(huán)要求線路保護用CT暫態(tài)特性校驗選用定型TPY互感器，校驗?zāi)芊駶M足實際系統(tǒng)工作需要。產(chǎn)品提供規(guī)范包括：Ip*，Isn，Tp, Tsn, Kssc, Ktd, Zbn, Zct o根據(jù)z拠、Zc,及實際乙修正為由坊、7；及實際工作循環(huán) 求出需要的K/。 CT額定等效二次極限電動勢：EqIKs

15、sc Kfd ( Ret + Rb) ISH考慮暫態(tài)要求的等效二次極限電動勢:Eal' =Kpcf KJ (Ret + Rb)【sn如Eal>Eal,則滿足要求。注：一對于心，TP按計算值，P、PR及TPS按用戶給定 Kd'計算，一般按非周期分量最大，未計及剩磁大型發(fā)電機及發(fā)變組CT300MW600MW機組CT宜考慮暫態(tài)不飽和發(fā)電機組CT參數(shù)選擇的特點一次時間常數(shù)很大，CT暫態(tài)嚴重高壓側(cè)通常選用TPY,要求低壓側(cè)CT特性協(xié)調(diào)外部故障穿越短路電流?。?7倍發(fā)電機回路空間小，互感器不能過大過重相鄰相電流影響嚴重，應(yīng)有可靠屏蔽措施發(fā)電機側(cè)CT選用TPY,由于穿越電流小，按高壓側(cè)

16、短 路總倍數(shù)一般小于60,按低壓側(cè)短路Kd 般小 于140,比高壓側(cè)小得多（高壓側(cè)由于常選用1520, 總倍數(shù)達300500） o能夠適應(yīng)安裝條件繼電保護抗飽和措施及其它保護抗飽和措施-本標準未專門討論保護的抗飽和措施母線保護要求至少有抗暫態(tài)飽和能力微機保護有較強抗飽和潛力，應(yīng)要求其它保 護充分利用，以有利互感器的選擇新型電子式互感器一般無鐵心，不存在飽和問題已有國際標準IEEE 60044-7/8因國內(nèi)使用經(jīng)驗不多，本標準尚未包括電壓互感器的配置及準確性電壓互感器的配置-500kV雙母線：出線及母線裝三相一個半開關(guān)接線：線路裝三相，母線按保護和測量要求裝 一相或三相-220kV雙母線：母線裝

17、三相，線路裝一相。 丿、四發(fā)變 電工程雙母線，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，線路可裝三相電壓互感器的準確性一測量：0.13級。保證準確性電壓范圍80%120%,頻率 范圍99%101%保護：3P、6P。保證準確性電壓范圍,頻率范圍96%102%電壓互感器的特殊問題CVT的暫態(tài)響應(yīng)：二次短路，乞應(yīng)在f 一個周期內(nèi)降至 的以下（IEC規(guī)定，適用于一般情況下的機電型繼電器）。對于快速保護（靜態(tài)型，微機型）、短線、電流小 情況應(yīng)由用戶與制造廠協(xié)商提出更嚴格要求（如以下）CVT的鐵磁諧振：二次端子短路又突然消除短路時： 一0.84，1.04，1.2乞,Il二0,電壓在0.5s內(nèi)恢復(fù)到90%以上 -1.5乞,1.94, Il二0,鐵磁諧振持續(xù)時間不超過2s電磁式VT的鐵磁諧振及防諧措施中性點不接地系統(tǒng)：在開口三角或中性點與地之間接專 用消諧器，選用三相防諧振VT,增加對地電容破壞諧振條 件等中性點直接接地系統(tǒng)：可采用人為破壞諧振條件與國際新動向適應(yīng) IEC標準本項目內(nèi)容與IEC標準完全適應(yīng)利用IEC新標準（IEC 60044 1 附件 1, 2000）規(guī)定的PR等互感器與國際應(yīng)用相適應(yīng)與IEEE等的電流互感器應(yīng)用標準（為適應(yīng)暫 態(tài)，ALF加大一倍）相適應(yīng)與ABB及西門子等國外大公