电流互感器的二次回路

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1、第四篇 电气二次回路第十三章 电流互感器的二次回路一、概述（1）w电流互感器的作用：电力系统的一次电压很高 ，电流很大，且运行的额定参数千差万别，用 以对一次系统进行测量、控制的仪器仪表及保 护装置无法直接接入一次系统，一次系统的大 电流需要使用电流互感器进行隔离，使二次的 继电保护、自动装置和测量仪表能够安全准确 地获取电气一次回路电流信息。一、概述（2）w电流互感器特点：是一个特殊型式变换器，它 的二次电流正比于一次电流。因其二次回路的 负载阻抗很小，一般仅几个欧姆，故二次工作 电压也很低，当二次回路阻抗大时二次工作电 压U=IZ也变大，当二次回路开路时，U将上升 到危险的幅值，它不但影响

2、电流传变的准确度 ，而且可能损坏二次回路的绝缘，烧毁电流互 感器铁芯。所以电压互感器的二次回路不能开 路。一、概述（3）w正确使用电流互感器的意义：正确地选择和配 置电流互感器型号、参数，将继电保护、自动 装置和测量仪表等接入合适地次级，严格按技 术规程与保护原理连接电流互感器二次回路， 对继电保护等设备的正常运行，确保电网安全 意义重大。二、电流互感器的基本参数(1) w一次参数 w电流互感器的一次参数主要有一次额定电压与 一次额定电流。 w一次额定电压的选择主要是满足相应电网电压 的要求，其绝缘水平能够承受电网电压长期运 行，并承受可能出现的雷电过电压、操作过电 压及异常运行方式下的电压，

3、如小接地电流方 式下的单相接地（电压上升 倍）。二、电流互感器的基本参数(2)w一次额定额定电流的考虑较为复杂，一般应满 足以下要求： 1)应大于所在回路可能出现的最大负荷电流，并 考虑适当的负荷增长，当最大负荷无法确定时 ，可以取与断路器、隔离开关等设备的额定电 流一致。 2)应能满足短时热稳定、动稳定电流的要求。一 般情况下，电流互感器的一次额定电流越大， 所能承受的短时热稳定和动稳定电流值也越大 。二、电流互感器的基本参数(3)3)由于电流互感器的二次额定电流一般为标准的 5A与1A，电流互感器的变比基本有一次电流额 定电流的大小决定，所以在选择一次电流额定 电流时要核算正常运行测量仪表

4、要运行在误差 最小范围，继电保护用次级又要满足10误差 要求。 4)考虑到母差保护等使用电流互感器的需要，由 同一母线引出的各回路，电流互感器的变比尽 量一致。二、电流互感器的基本参数(4)5)选取的电流互感器一次额定电流值应与国家标 准GBl208-1997推荐的一次电流标准值相一致 。二、电流互感器的基本参数(5)w二次额定电流 w在GB12081997中，规定标准的电流互感器二 次电流为1A和5A。变电所电流互感器的二次额定电流采用5A还是1A，主要决定于 经济技术比较。在相同一次额定电流、相同额定输出容量的情况 下，电流互感器二次电流采用5A时，其体积小，价格便宜，但电 缆及接入同样阻

5、抗的二次设备时，二次负载将是1A额定电流时的 25倍。所以一般在220kV及以下电压等级变电所中，220kV回路数 不多，而10110kV 回路数较多，电缆长度较短时，电流互感器 二次额定电流采用 5A的。在 330kV及以上电压等级变电所， 220kV 及以上回路数较多，电流回路电缆较长时，电流互感器二 次额定电流采用1A的。二、电流互感器的基本参数(6)w为了既满足测量、计量在正常使用的精度及读 数，又能满足故障大电流下继电保护装置的精 工电流及电流互感器10误差曲线要求，二个 回路常采用不同次级、不同变比。也可用中间 抽头来选择不同变比。 w电流互感器的变比也是一个重要参数。当一次 额定

6、电流与二次额定电流确定后，其变比即确 定。电流互感器的额定变比等于一次额定电流 比二次额定电流。二、电流互感器的基本参数(7)w电流互感器额定输出容量：电流互感器的额定 输出容量是指在满足额定一次电流、额定变比 条件下，在保证所标称的准确度级时，二次回 路能够承受的最大负载值，其单位一般用伏安 表示。根据 GBl2081997规定，额定输出容 量的标准值有5、10、15、20、25、30、40、 50、60、80、100VA。二、电流互感器的基本参数(8)w电流互感器二次回路的负载SL可以下式计算： SL=Ie2(K1ZL+K2Z1+Zjc) 其中，Ie二次额定电流，AZL二次设备阻抗，Zl二

7、次回路连接导线的阻抗，Zjc二次回路连接点接触电阻，取决于连接点 多少与接触是否良好，一般取O.05O.1K1 二次设备的接线系数K2 二次回路连接导线的接线系数二、电流互感器的基本参数(9)w电流互感器二次输出容量Se必须大于二次负载 SL,并留有适当裕度。 二、电流互感器的基本参数(10)w测量、计量用电流互感器各接线方式时 的接线系数(ZL0为零线中负荷阻抗) 接线 方式单相三相 星形两相星形两相差接三角形ZL0=ZLZL0=0K22123K11113二、电流互感器的基本参数 (11)w继电保护用电流互感器在各种接线方式 时不同短路类型下的接线系数 见附表二、电流互感器的基本参数(12)

8、w电流互感器的电流互感器的准确度: w为了保证计量、测量的准确性，保证保 护装置动作可靠、正确，电流互感器必 须达到一定的准确度。在国家标准 GBl2081997中，规定测量用电流互感 器的准确度等级分为0.1、0.2、0.5、1 、3、5等六个标准，这是一个相对误差 标准。二、电流互感器的基本参数(13)w其中0.11的四个标准其二次负荷应在额定负 荷的25100间，35两个标准其二次负 荷应在额定负荷的50100间，否则准确 度不能满足要求。所以对负荷范围广，准确度 要求高的场合，可以采用经补偿的0.2s和O.5s 电流互感器，该互感器在1120负荷间均 能满足准确度要求。对测量用电流互感

9、器除了 幅值准确度要求外，还有角度误差要求。二、电流互感器的基本参数(13)w继电保护用电流互感器的准确度级要求一般没 有测量的高，但由于要求其在故障大电流时有 较好的传变特性，所以在相对误差下有一个短 路电流倍数的要求。一般用PM表示，如5P10 ，其含义是在10倍互感器额定电流下的短路电 流时，其误差满足5的要求。式中是准确 度等级，M是保证准确度的允许最大短路电流 倍数。在标准GBl2081997中，规定5P、10P 两个准确度级。三、电流互感器的10误差(1)w校核保护用电流互感器10误差的意义：对保 护用电流互感器，必须按实际的二次负载大小 及系统可能出现的最大短路电流进行10校核

10、。电流互感器的10误差是继电保护装置对其 的最大允许值，也是各类保护装置整定的依据 。所以10误差曲线的计算非常重要，特别是 对母差保护、变压器及发电机的差动保护，由 于这类保护的定值较灵敏，它们的整定依据之 一就是躲过各侧电流互感器按10误差计算出 来的最大综合误差。 三、电流互感器的10误差(2)w电流互感器10误差的校核方法：主要是计算 出在最大短路电流时二次回路的最大允许阻抗 ，与该二次回路的实际阻抗进行比较，该实际 阻抗必须小于最大允许阻抗。三、电流互感器的10误差(3)w负载阻抗可以按式Z=(K1ZL+K2Z1+Zjc)计算得出 ，但现场多为实际测量后计算得出。在现场测 量时应选择

11、负载最大的支路。如例图，在AN间 通入交流电流I，测得两端电压为U，可以按式Z=U/I 计算出(计算中可以只考虑负载阻抗的幅值) 例图131电流互感器测量二次负载接线图需要注意的是，测量二次负载阻抗必须包括连接电缆与所有 可能接入的负载，必须用50Hz的交流试验电源，在无法判定哪一 相或哪一种接线二次负载最大时，应测量所有方式下的二次负载 ，取其中的最大值。 三、电流互感器的10误差(4)w为校核电流互感器误差是否满足要求，还必须 绘制其10误差曲线。该曲线的绘制需要做试 验测量电流互感器的直流电阻R， 0.510A的 伏安特性，然后根据公式计算出一组数据。按 这组数据可以在Zm坐标图上绘出不

12、同短 路电流倍数下满足10误差要求的允许最大阻 抗曲线，在根据可能出现的最大短路电流倍数 可以查找出该短路电流下允许的最大负载阻抗 ，当结果符合要求时，可以认为该电流互感器 是满足10误差的。 三、电流互感器的10误差(5)w计算举例 w例图132电流互感器10误差曲线图三、电流互感器的10误差(6)w电流互感器10误差无法满足时可用以下措施解决： 1)选择大容量的电流互感器； 2)加大连接二次回路电缆截面，减小连接电缆的阻抗； 3)在保护对电流互感器的二次接线方式没有特殊要求时， 可改变其接线方式以调整接线系数。例如，将不完全星 形接线改为完全星形接线；将三角形接线改成为星形接 线，这将使接

13、线系数、调整为1； 4)加大电流互感器的一次额定电流，这样在同样的短路电 流情况下，短路电流的倍数m将减小； 5)将同一互感器相同变比的两个二次绕组串联使用，这将 使其串联后的伏安特性增加，容量增大。三、电流互感器的10误差(7)w两电流互感器二次回路的串联：二次串联的电 流互感器变比必须相同，一次回路必须工作在 同一电流下。串联后的变比不变，容量为两各 次级容量之和。 w两电流互感器二次回路的并联：两相同变比的 电流互感器次级并联后，变比为原来的1/2， 容量不变。四、保护用电流互感器的暂态特性(1)w系统发生短路故障时一定伴有电流的迅速的、 大幅值的变化，其中含有大的直流分量与丰富 的各次

14、谐波分量，这种暂态过程在故障初期最 为严重。如果电流互感器没有较好的暂态特性 ，就无法准确进行信号的传变，严重时将发生 电流互感器饱和，造成保护装置拒动或误动。四、保护用电流互感器的暂态特性(2)w暂态过程的大小与持续时间与系统的时间常数 有关，一般220kV系统的时间常数不大于60ms ，500kV系统的时间常数在80200ms之间。系 统时间常数增大的结果，使短路电流非周期分 量的衰减时间加长，短路电流的暂态持续时间 加长。系统容量越大，短路电流的幅值也越大 ，暂态过程越严重。所以针对不同的系统要采 用具有不同暂态特性的电流互感器。四、保护用电流互感器的暂态特性(3)w暂态特性良好的电流互

15、感器与普通电流互感器 相比，具有良好的抗饱和性能，这在制造中可 以通过增加铁芯的截面积、选用高导磁材料或 同时在铁芯中加入非磁性间隙等办法来改变磁 路特性。改变磁路特性的大小不同形成了等级 的暂态型电流互感器。四、保护用电流互感器的暂态特性(4)w目前暂态型电流互感器分为四个等级，分别用TPS、 TPX、TPY、TPZ表示。各等级暂态型电流互感器具有如 下特点。 1)TPS级为低漏磁电流互感器，铁芯中不设非磁性间隙， 暂态面积系数也不大，铁芯截面比稳态保护级大得不 多，无剩磁通限值，制造工艺比较简单。TPS级大多接 于高阻抗继电器做母线差动保护等用。 2)TPX级在铁芯中不设非磁性间隙，在同样

16、的规定条件下 与TPY和TPZ级相比，铁芯暂态面积系数要大得多，无 剩磁通限值，只适用暂态单工作循环，不适合使用重 合闸的情况。四、保护用电流互感器的暂态特性(5)3)TPY级在铁芯中设置一定的非磁性间隙，其相对非磁性 间隙长度(实际非磁性间隙长度与铁芯磁路长度之比值 )大于O.1。剩磁通不超过饱和磁通的1O。由于限 制了剩磁，TPY级适用于双循环和重合闸情况。 4)TPZ级在铁芯中设置的非磁性间隙尺寸较大，一般相对 非磁性间隙长度要大于O.2以上，无直流分量误差限 值要求，剩磁实际上可以忽略。TPZ级准确级由于铁芯 非磁性间隙大，铁芯磁化曲线线性度好，二次回路时 间常数小，对交流分量的传变性能也好，但传变直流 分量的能力极差。 TPZ级铁芯截面积比TPY级要小，但 在制造上要满足指定的二次回路时间常数难度较大。四、保护用电流互感器的暂态特性(6)w普通保护级(P级)电流互感器是按稳态条件设 计的，暂态性能较弱，但一般能够满足220kV 以下系统的