保护用电流互感器的准确级及误差限值如何计算90.doc

保护用电流互感器的准确级及误差限值如何计算？（1） 各类准确级误差限值 （a) p类和pr类电流互感器 电流互感器的准确级以在额定准确限值 一次电流下允许复合误差的百分数标称，标准准确级为： 5p,10p,5pr,10pr。 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7的值 表7 准确级 额定一次电流下的电流误差（%） 额定一次电流下的相位差 额定准确限值一次电流下的复合误差（%） （） （rad) 5p,5pr 1 60 1.8 5 10p,10pr 3 - - 10 发电机变压器主回路、220kv及以上电压线路宜采用复合误差较小的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。 p类和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一般可取5、10、15、20、25、30和40。必要时，可与制造厂家协商，采用根大的kalf值。 （b) tp类电流互感器： tp类电流互感器一般用在220kv级以上高压和超高压系统中，在这里不予说明。 （2）p、pr和px类电流互感器的选择计算 p、pr类电流互感器用于稳态要求的线路或变压器，只校验其稳态性能。电流互感器通过规定的保护校验故障电流ipef时，其误差应在规定范围内，ipef和ipn之比称为故障校验系数kpef。ipef按以下原则确定： （a）按可信赖性要求，ipef应按区内最严重的短路电流确定，对于过流保护和距离保护，应考虑两种情况： （1） 在保护区内末端故障时，ipef流过电流互感器的最大短路电流iac.max; (2)在保护安装点近处故障时，允许电流互感器的误差超过规定值，但必须保证保护装置的可靠性和快速性。 （b) 按安全性要求，ipef应按区外最严重的短路电流确定。按下列条件进行计算： 1）一般选择计算： 电流互感器的额定准确限值一次电流 ipel应大于保护校验故障电流ipef，必要时，还应考虑电流互感器暂态饱和的影响，即准确限值系数kalf应大于k*kpef,k为用户规定的暂态系数； 电流互感器的额定二次负荷应大于实际二次负荷。 2）按额定二次极限电动势验算。 对于地漏磁的电流互感器可按二次极限电动势es1进行验算 a) p类及pr类的二次极限电动势可按照下式进行计算 es1=kalf*isn*(rct+rbn) 式中 es1-二次极限电动势 kalf-准确限值系数 isn-额定二次电流 rct-互感器二次绕组的电阻 rbn-互感器的额定负荷。 b) 继电保护动作性能校验，要求二次感应电动势（es） 为 es=k*kpcf*isn*(rct+rb) 式中 es-二次感应电动势 kpcf-保护校验系数 isn-额定二次电流 k-用户给定的电流互感器暂态系数 rct-互感器二次绕组的电阻 rb-互感器的实际二次负荷。 c) 电流互感器的二次极限电动势（es1）应大于保护校验要求的二次感应电动势（es），即 es1es d) 所选的电流互感器的准确限值系数kalf因符合下式要求 kalf k*kpcf*(rct+rb)/ (rct+rbn) 为此要求制造厂确认所提供的电流互感器为低漏磁特性，提供的电流互感器技术规范应包括二次绕组的电阻值。 3）按实际准确限值系数曲线验算。 如果制造厂提供的电流互感器不满足低漏磁特性要求，但提高准确限值一次电流时，电流互感器可能出现局部饱和，不能采用二次极限感应电动势法进行验算。此时，如用户需要提高所选互感器的准确限值系数kalf,则应由制造厂提供直接法试验求得的或经过误差修正后实际可用的准确限值系数kalf与rb的关系曲线。根据实际的rb值，从曲线上查得准确限值系数kalf。 通常所用到的10%误差曲线和5%误差曲线就是准确限值系数曲线。 （3）px类电流互感器的验算 px类电流互感器为低漏磁互感器，其准确性由励磁特性确定，励磁特性的额定拐点电动势ek由下式计算 ek=kk*isn*(rct+rbn) 式中 ek-励磁特性的额定拐点电动势 kk-计算系数 isn-额定二次电流 rct-互感器二次绕组的电阻 rbn-互感器的额定负荷。 要求励磁特性的额定拐点电动势ek大于继电保护动作性能要求的电流互感器二次感应电动势（es），即 ekes 对于tp类的电流互感器一般用在220kv级以上高压和超高压系统中，在这里不予说明。对保护用电流互感器，准确级以该准确级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，其后标以“p”表示保护。 额定准确限值一次电流是指电流互感器出厂时所标明的能保证复合误差不超过该准确级允许值的最大电流，一般以准确限值系数标示，额定准确限值系数一般在其准确级后标出；所谓额定准确限值系数是指额定准确限值一次电流与额定一次电流之比。 5p20的含义为：该保护ct一次流过的电流在其额定电流的20倍以下时，此ct的误差应小于5。 0.2级和0.2s级圴是针对测量用电流互感器，其最大的区别是在小负荷时，0.2s级比0.2级有更高的测量精度；主要是用于负荷变动范围比较大，而有些时候几乎空载的场合。 0.2s级和0.2级在各负载率下的电流误差及相位误差可参见gb1208-1997电流互感器，通过该国标图表中的数据，可以清楚地看出在实际负荷电流小于额定电流的30%时，0.2s级的综合误差明显小于0.2级电流互感器。摘要分析了由于保护用互感器铁心非线性特性，当互感器一次侧电流很大时，二次侧电流未能按线性变化，造成互感器复合误差。同时介绍了准确级和准确级限值的概念，并在此基础上，结合工程实例对保护用互感器进行选择，结果满足要求。 关键词保护用电流互感器准确级选择 1问题的提出 保护用电流互感器(ta)主要与继电保护装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，保护电力系统的安全。它的工作条件与测量用互感器完全不同，后者正常一次电流工作范围有合适的准确度即可，当通过故障短路电流时，希望互感器尽早饱和，以保护测量仪表不受短路电流损害。而前者在比正常电流大几倍或几十倍电流时才开始工作，其误差(电流和相位误差)要求在误差曲线范围内，而同时考核电流误差和相位差时用复合误差。 保护用ta一次电流i1较小时，二次电流i2线性变化；当i1增大到一定时，互感器铁心中的磁密很高。由于铁磁材料的非线性，励磁电流i0中高次谐波含量很大，波形呈尖顶形，与正弦波相去甚远，即使il是理想的正弦波，i2也不是正弦的。 非正弦小波不能用相量图分析，需采用复合误差的（概念分析)，这使i0迅速增大，相当于部分i1未能转换成i2，i2与i1不再成正比变化，从而增加ta误差。 当电力系统发生短路故障而引起继电保护动作时，短路电流i很大，一般为额定电流的10几倍，使误差增大，危及保护装置的灵敏性和选择性。 另外，从原理上讲，ta本身是个特殊的变压器，变压器都有在额定负荷下运行的要求。因此，如ta二次侧负荷超过其额定二次负荷值，同样会增加其误差。 2解决的思路 如上所述，ta误差不可避免，其大小与ta铁心励磁特性及二次侧负荷有关。 要控制好这个误差，须处理ta所在位置最大故障i、该电流与额定i1的比值、额定电流比及额定二次负荷的关系。因此需准确了解准确级及与其相关的准确级限值、额定电流比和额定负荷的概念。要解决此问题，就要根据变电站的实际情况选择合适的准确级。 对保护用ta，准确级以该级在额定准确限值i1下的最大允许复合误差的百分数标称，其后标以字母"p"表示保护1，它实际上是人为规定的ta制造的误差等级要求。准确限值系数指能满足复合误差要求的i1max与额定i1的比值。额定电流比则指额定i1与i2的比值。额定负荷是确定互感器准确级所依据的二次负荷值1。 在早期国家标准电流互感器(gbl208-75)中规定，ta保护准确级为b和d级。在选择保护用ta准确级时，应校验10误差曲线，以保证在短路时电流误差不超过规定值2。目前新版中规定准确级为5p和10p，分别表示在额定准确限值i1时的复合误差限值为5%、10%；其准确限值系数标准值系列为5、10、15、20、30等，表示在短路故障下，若短路电流i与额定i1，相比的倍数小于该值，则误差控制在准确级范围内。 因此，得到2个结论：1)选择保护用ta的准确级须同时选择准确限值系数，如5p20及12005a，表示i20倍额定i1,即20120024ka范围之内时，复合误差5%；2)选择双方向，即可根据已给定的ilmax、二次负荷值和10误差曲线，准确限值系数，选择额定电流比；也可根据给定的i1max、额定电流比和10误差曲线选择准确限值系数，根据10误差曲线选择额定二次负荷和二次电缆截面。 在稳态运行时，ta二次负荷应满足10%误差曲线的要求，只要ta二次实际负荷<10误差曲线允许的负荷，其测量误差在10%以内。二次负荷越大，铁心越容易饱和。