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1、互感器常用电气参数简介王兆军1 李彬彬2 白妮1 张健1（1.西安西电开关电气有限公司，2.西安西电国际工程有限责任公司，西安 710077）摘要 电流互感器和电压互感器是电力系统中常用的设备，它是将大电流和高电压变换为可以测量的小电流、 低电压。本文介绍了互感器的一些常用电气参数的意义和经常选用的值。关键词 电流互感器；电压互感器；电气参数Introduction of Common Electrical Parameters for TransformersWang Zhaojun1 Li Binbin2 Bai Ni1 Zhang Jian1（1. Xian XD Switchgear
2、Electric Co.,LTD 2. Xian Electric Engineering Co.,LTD Xian 710077 China）Abstract Current transformers and voltage transformers are commonly used in power systems, which convert high voltage and high current into measurable low voltage and low current. This article describes the meaning of some commo
3、n electrical parameters of the transformer and the frequently used values.Keywords：Current transformer， Voltage transformer, Electrical parameters0 引言 互感器分为电压互感器和电流互感器，它是在电网中将高电压和大电流变换为可以测量的低电压、小电流， 供给仪表和继电保护装置实现测量、计量、保护等作用。互感器的变比误差、角度误差、铁芯饱和特性等性能 的好坏将直接影响保护装置动作特性和测量系统的测量精度等二次设备的性能。本文介绍了互感器的一些常用电气参数
4、的意义和经常选用的值，希望能够对读者在使用互感器方面有所帮 助。1 电流互感器的额定值 按照不同用途可以将电流互感器分为测量和保护两大类，测量、监控回路应选用测量级电流互感器，保护 回路应选用保护级电流互感器。保护级电流互感器按其性能、用途不同可以分为用于稳态保护的P级、PR级、 PX级、PXR级和用于暂态保护的TPX级、TPY级、TPZ级。1.1 额定一次电流和额定连续热电流额定一次电流（Ipr）是电流互感器性能基准的一次电流。一次电流标准值为：10A、12.5A、15A、20A、25A、 30A、40A、50A、60A、75A以及它们十进位倍数或小数。有下划线者为优先值。电流互感器额定一次
5、电流的选择宜满足正常运行的实际负荷电流达到额定值的 60%，且不应小于 30%（ S 级为 20%）的要求，也可选用较小变比或二次绕组带抽头的电流互感器。额定连续热电流（Icth）是指在二次绕组接有额定负荷情况下，一次绕组能够连续通过且温升不超过规定值 的一次电流值。额定连续热电流的标准值为额定一次电流。准确级为 0.11 级的测量级电流互感器也可以选择 扩大电流额定值，此时额定连续热电流等于额定一次电流的120%、 150%和200%。额定连续热电流电流与一次 设备的额定电流概念相似，均是指设备允许长期通过的电流值。1.2 额定二次电流额定二次电流（Isr）是作为电流互感器性能基准的二次电流
6、，标准额定二次电流为1A或5A。对于暂态特 性保护用电流互感器，额定二次电流为1A。llOkV及以上的新建变电站宜选择1A,扩建变电站与原设备保持 一致。1.3 额定短时热电流额定短时热电流（1也）是指在二次绕组短路的情况下，电流互感器在1秒钟内能承受且无损伤的最大一次 电流方均根值（有效值），其标准值有（kA）： 6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100 等。与 其相关的还有额定动稳定电流，用一次最大峰值电流来表示，一般其值为额定短时热电流的 2.5 倍。额定短时 热电流应当与系统短路电流相匹配。1.4 准确级各种电流互感器的误差限值见表 1表3
7、。测量级电流互感器使用额定电流下比值误差来标称，常用的准确 级有0.2S、0.2、0.5级。0.2S和0.5S级是特殊用途的测量用电流互感器，可以用于小电流的测量。从表1可以 看出 0.2S 和 0.5S 级的电流互感器增加了在 1%的额定电流下的误差要求，同时 5%和 20%额定电流下的误差要 求也要高于0.2和0.5级。在工作电流变化范围较大情况下作准确计量时可选用S类电流互感器，当因动热稳定 要求无法选择小变比电流互感器时也可选用S类电流互感器以满足测量精度的要求。P 级和 PR 级电流互感器是依据额定准确限值一次电流条件下最大允许复合误差来标称，常用的准确级有 5P、10P、5PR 和
8、 10PR 级。表 1 部分测量级电流互感器误差限值Tab.1 Error limit of some measuring current transformers error limit准确级在额定由流百分数下的由流比值误差%在额定由流百分数下的相位差（）152010012015201001200 10 40 20 10 1158550 20 750 350 20 2301510100 2S0 750 350 20 20 23015丄1010100 51 50 750 50 59030300.5S15丄.0,750505059045303030表2 P级和PR级电流互感器误差限值Tab.2
9、Error limit of Class P and PR protective Current transformer准确级额定电流下的 由流比值误差%额定电流下的 相位差（）额定准确限值一次电流 下的复合误差5P 和 5PR160510P 禾口 10PR310表 3 暂态保护用电流互感器误差限值Tab.3 Error limit of protective current transformer for transient performance准确级额定电流下的 由流比值误差%额定电流下的 相位差（）额定准确限值一次电流 下的瞬时峰值误差TPX0 53010TPY1060W1.5 额定仪
10、表限值一次电流和仪表保安系数额定仪表限值一次电流（Ip）是指在额定二次负荷下电流互感器复合误差大于或等于10%时的最小一次电 流，其值与额定一次电流的比值称为仪表保安系数（FS）,其标准值为5和10,习惯上与准确度一起表示，如 0.2FS10。简单地说，当发生短路时一次电流增长到额定一次电流的几倍到几十倍。在一次电流小于额定仪表限值一 次电流时，测量级电流互感器的二次电流能够保证误差；当一次电流大于额定仪表限值一次电流时，电流互感 器的复合误差超过 10%，说明铁芯已开始趋于饱和，二次电流的上升不再与一次电流成线性，上升非常缓慢， 从而保护测量级电流互感器的二次回路中的仪器仪表的安全。DL86
11、6-2015 中规定：“为在故障时一次回路短时通过大短路电流不致损坏测量仪表，测量用电流互感器宜 采用具有仪表保安限值的互感器，仪表保安系数宜选择10,也可选择5。”“仪表保安系数（FS）仅适用于测量 级的电流互感器，主要作用是在系统故障电流通过电流互感器时，互感器二次电流不再严格按比例增长，以避 免二次仪表受到大电流的冲击而损坏，FS越小，二次仪表越安全，但制造难度增大，价格增加，因此在工程设 计中，应根据实际需要选择 FS 数值。互感器仪表保安系数的大小取决于二次仪表的过载能力。”DL866推荐选择仪表保安系数10,这是因为目前使用的数字采样式仪表都是电子式仪表，不存在损坏仪表 的问题，因
12、此可以不要求仪表保安系数。但是考虑到对“互感器二次电流不再严格按比例增长”需要有一个限 值，而不宜完全不要求，所以DL866推荐选择仪表保安系数10。1.6 额定准确限值一次电流和准确限值电流倍数额定准确限值一次电流是保护类电流互感器确定准确度性能的依据，它是指在额定二次负荷下保证电流互 感器复合误差要求的最大一次电流值，其值与额定一次电流的比值称为准确限值电流倍数。准确限值电流倍数 用ALF表示，其标准值为5、10、15、20和30，一般与准确度一起表示，如5P20等。对于暂态特性互感器， 额定准确限值一次电流称为额定一次短路电流，准确限值电流倍数称为额定对称短路电流倍数，并用KSS（表示。
13、通常按照远景最大短路电流除以额定一次电流的值选择准确限值电流倍数。例如某220kV变电站远景最大 短路电流为29kA，电流比2000/1。29kA*2000A=14.5,所以准确限值电流倍数可以选择15或20。1.7 暂态保护用电流互感器工作循环暂态保护用电流互感器的工作循环分为单循环C-O和双循环C-O-C-O。有重合闸要求的回路使用双循环电 流互感器，没有重合闸要求的回路可以使用单循环电流互感器。第一次故障持续时间（t）是指C-O工作循环 的持续时间或C-O-C-O工作循环的第一次故障持续时间，第二次故障持续时间（t）是指C-O-C-O工作循环的 第二次故障持续时间。故障的准确限值规定时间
14、是指在通电时间应保持规定准确度的时间。例如TPY级电流互 感器常见的工作循环为C-100 （40） -0-800-C-100 （ 40）-0，意思为第一次故障持续时间为100ms,其中前40ms 应保持规定准确度，经过800ms的无电流时间后第二次故障持续时间为100ms，其中前40ms应保持规定准确 度。1.8 额定输出额定输出是指在额定二次电流、规定功率因数下输出给二次回路的视在功率。额定输出表示电流互感器能 够带二次负荷的大小。测量级、P级和PR级电流互感器的额定输出一般以伏安（VA）表示，标准值有2.5VA、5.0VA、 10VA、15VA、20VA、25VA和30VA。暂态保护用电流
15、互感器额定输出用电阻性负荷的欧姆数表示，标准值有 0.5 Q、丄鱼、2 Q和5鱼。有下划线者为优先值。测量级电流互感器连接的实际二次负荷，不应超过电流互感器的额定二次负荷，也不应小于额定二次负荷 的 25%。由文2所做的实验可以得知，容量并非越大越好。当实际二次负荷小于额定二次负荷的 25%时误差有 超过标准要求的可能，因此应尽量避免这种情况。根据国网公司做的调查，220kV500kV变电站的电流互感器实际二次负荷绝大多数在5VA以内，而额定负 荷大多在1050VA,额定容量选择偏大。选择过大的二次绕组额定容量，将严重影响互感器计量、测量、保护 等性能，同时导致互感器体积和重量过于偏大，造价偏高，不符合环保和绿色电力的要求，而且造成互感器的 综合特性变差，包括电气性能和机械性能下降。 31.9 具有二次绕组抽头的电流互感器图 1 二次绕组有中间抽头电流互感器Fig.1 Current transformer with secondary winding intermediate tap具有二次绕组抽头的电流互感器
