美国标准电流互感器设计制造.doc

美国标准电流互感器设计制造张伟明，王子凯(保定天威互感器有限公司 河北 保定 071056)摘要：介绍了美国标准电流互感器的技术要求及其与国标的区别，指出了其设计中应注意的若干问题。关键词：电流互感器；美国标准；设计制造 中图分类号：TM452Development of Current Transformer on U.S. StandardZhang Wei-ming,Wang Zi-kai(Bao Ding Tian Wei Instrument Transformer Co.,Ltd.,Baoding 071056,China)Abstract:The paper illustrates the different between currnt transformer on U.S. standard and on GB strandard. It is also offer out the problems which should be pay attention to in design.Key Words:current transformer;U.S. Standard;Development我公司为出口美国的变压器生产配套的套管式电流互感器，美国标准与我国标准及IEC标准相差很多，给设计制造带来了不小的困难，经过我们不懈的努力，终于完成了设计制造任务，产品试验合格并交付使用，现在运行正常。一 标准值美国ANSI/IEEE C57.13-1993互感器的技术要求标准规定的标准值与国标GB1208-2006电流互感器规定的标准值的区别：1.标准频率：美国标准为60Hz；国标为50Hz。2.标准电流：单电流比(A)：美国标准为：10:5,15:5,25:5,40:5,50:5,75:5,100:5,200:5,300:5,400:5,600:5,800:5,1200:5,1500:5,2000:5,3000:5,4000:5,5000:5,6000:5,8000:5,12000:5。国标规定额定一次电流标准值为：10A,12.5A,15A,20A,25A,30A,40A,50A,60A,75A以及它们的十进位倍数或小数。有下标线者为优先值。美国标准有双电流比(A) 为：25/50:5,50/100:5,100/200:5,200/400:5,300/600:5,400/800:5,600/1200:5,1000/2000:5,1500/3000:5,2000/4000:5。多电流比(A)：美国标准见表1；国标将两个及两个以上电流比统称为多电流比，额定一次电流的最小值采用单电流比所列的标准值。国标规定额定二次电流标准值为：1A和5A。3.标准负荷或额定输出：美国标准用标准负荷表示，见表2。国标用额定输出表示，规定额定输出的标准值为:2.5VA,5.0VA,10VA,15VA,20VA,25VA,30VA,40VA和50VA。为了适应使用的需要，可以选择高于50VA的输出值。其中功率因数cos=0.8(滞后)。4. 额定连续热电流系数(RF) 或额定连续热电流：美国标准用额定连续热电流系数(RF)表示，规定以环境温度30为依据：1.0，1.33，1.5，2.0，3.0，4.0。国标用额定连续热电流表示，规定额定连续热电流的标准值为额定一次电流。当规定连续热电流大于额定一次电流时，其优先值为额定一次电流的120%、150%和200%。表1 美国标准多电流比电流互感器的电流额定值电流比(A)二次出线端子电流比(A)二次出线端子600:53000:550:5X2-X3300:5X3-X4100:5X1-X2500:5X4-X5150:5X1-X3800:5X3-X5200:5X4-X51000:5X1-X2250:5X3-X41200:5X2-X3300:5X2-X41500:5X2-X4400:5X1-X42000:5X2-X5450:5X3-X52200:5X1-X3500:5X2-X52500:5X1-X4600:5X1-X53000:5X1-X51200:54000:5100:5X2-X3500:5X1-X2200:5X1-X21000:5X3-X4300:5X1-X31500:5X2-X3400:5X4-X52000:5X1-X3500:5X3-X42500:5X2-X4600:5X2-X43000:5X1-X4800:5X1-X43500:5X2-X5900:5X3-X54000:5X1-X51000:5X2-X51200:5X1-X52000:55000:5300:5X3-X4500:5X2-X3400:5X1-X21000:5X4-X5500:5X4-X51500:5X1-X2800:5X2-X32000:5X3-X41100:5X2-X42500:5X2-X41200:5X1-X33000:5X3-X51500:5X1-X43500:5X2-X51600:5X2-X54000:5X1-X42000:5X1-X55000:5X1-X5表2 美国标准标准负荷负荷标志电阻()电抗(mH)阻抗()伏安(VA)功率因数二次电流为5A的电流互感器的仪表负荷B-0.10.090.1160.12.50.9B-0.20.180.2320.25.00.9B-0.50.450.5800.512.50.9B-0.90.811.040.922.50.9B-1.81.622.081.845.00.9二次电流为5A的电流互感器的继电器负荷B-10.52.31.0250.5B-21.04.62.0500.5B-42.09.24.01000.5B-84.018.48.02000.5二次电流为1A的电流互感器的仪表负荷B-0.12.252.92.52.50.9B-0.24.55.85.05.00.9B-0.511.2514.512.512.50.9B-0.920.252622.522.50.9B-1.840.55245.045.00.9二次电流为1A的电流互感器的继电器负荷B-112.557.525250.5B-22511550500.5B-4502301001000.5B-81004602002000.5二 保护用电流互感器设计1.美国标准保护用电流互感器保护用电流互感器分为“C”类、“K”类和“T”类。“C”类或“K”类是在提出的电流和负荷限值以内，互感器铁心漏磁对互感器电流误差的影响不明显。“K”类是拐点电压(当互感器所有其他端子均开路时，施加于二次端子上的额定频率正弦波电势最小方均根值，当此值增加10%时，其励磁电流方均根值增加不大于50%)至少在额定二次端电压值的70%以上。“T”类是在提出的电流和负荷限值以内，互感器铁心漏磁对互感器电流误差有明显的影响。准确级用额定二次端电压值表示，额定二次端电压是指互感器接额定负荷，在20倍额定二次电流时的电压值。在互感器接额定负荷或任何更低的负荷，在电流为1至20倍额定二次电流间任意电流时，互感器电流误差都必须限制在10%之内(相位差不做要求)。额定二次端电压是以额定二次电流为5A和标准负荷为准计算得出的，额定二次端电压是标准负荷乘以5A再乘以20倍得到的。额定二次端电压与标准负荷的关系见表3。 如果电流互感器额定二次电流不是5A，此时标准负荷对应的额定二次端电压值等于5A时额定二次端电压乘以5再除以额定二次电流。例如：在额定二次电流为5A时，B-1对应C100(K100或T100)，当额定二次电流为1A时，B-1则对应C500(K500或T500)，因为100V乘以5A再除以1A等于500V。表3 美国标准额定二次端电压与标准负荷的关系额定二次端电压标准负荷10B-0.120B-0.250B-0.5100B-1200B-2400B-4800B-8对于双变比和多变比的电流互感器，除非另有规定，准确级仅适用于满绕组。美国标准要求C类互感器画出典型励磁曲线。典型励磁曲线采用等纵横十进制双对数坐标纸，横坐标为电流值，纵坐标为电压值，各变比以励磁电流对应于二次端所加电压画出，范围自1%额定二次端电压起，至励磁电流为额定二次电流5倍时的电压。并在图中标出拐点，拐点定义为该点的切线与横轴成45。并应标出拐点以上和以下的励磁值的最大容差。2.国标保护用电流互感器保护用电流互感器的标准准确级为5P和10P。标准准确限值系数为5、10、15、20、30。误差限值见表4。表4 国标保护用电流互感器误差限值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%()crad5P1601.8510P3-10三 测量用电流互感器设计1.美国标准测量用电流互感器美国标准测量级分为0.3级、0.6级和1.2级。各级误差用互感器校正系数(TCF)来限制，互感器校正系数是真实瓦数或瓦时数与测得瓦数或瓦时数之比再除以标称比值(额定一次电流值对额定二次电流值的比值，一次电流等于二次电流乘以比值校正系数)。对于电流互感器，互感器校正系数等于比值校正系数RCF(真实比值对标称比值之比，其值等于1与电流误差之和的倒数)减去相位角(一次量与二次量的相位移，以分表示)与2600的比值，即TCF=RCF-/2600。各级互感器校正系数限值见表5，其值以二次接额定负荷，功率因数(滞后)为0.6至1.0之间的任意值，在100%额定电流(或是当RF大于1时对应于RF的电流)时为准。在10%额定电流时的允许误差为在额定100%电流时的两倍。较低标准负荷时的准确度不必与规定标准负荷时一致。如为双变比或多变比互感器，准确级只保证最高变比，其余变比可适定降低。多变比互感器误差调整一般不采用减匝补偿方法，因其5个出头相互组合，对一个变比是减匝补偿就有可能对另一个变比是加匝补偿，使其误差可能不合格。测量级须要画出典型比值校正系数曲线和典型相位角曲线。该曲线采用直角坐标纸，纵坐标为比值校正系数或相位角，横坐标为电流百分数，电流范围自0.1倍额定电流起，至额定连续热电流系数倍额定电流止。表5 美国标准测量用电流互感器校正系数限值准确级互感器校正系数(二次接额定负荷)在100%及额定连续热电流系数倍额定电流下在10%额定电流下最小值最大值最小值最大值0.30.9971.0030.9941.0060.60.9941.0060.9881.0121.20.9881.0120.9761.0242.国标测量用电流互感器测量用电流互感器的标准准确级为0.1、0.2、0.5、1、3、5。特殊用途的测量用电流互感器的标准准确级为0.2S、0.5S。对于0.1、0.2、0.2S、0.5、0.5S和1级，在二次负荷为额定负荷的25%100%之间的任一值时，其额定频率下的电流误差和相位差应不超过表6所列限值。对于3级和5级，在二次负荷为额定负荷的50%100%之间的任一值时，其额定频率下的电流误差应不超过表7所列限值。表6 国标测量用电流互感器(0.1级1级)电流误差和相位差限值准确级在下列额定电流(%)下的电流误差%在下列额定电流(%)下的相位差()crad1520100120152010012015201001200.10.40.20.10.1158550.450.240.150.150.20.750.350.20.2301510100.90.450.30.30.51.50.750.50.5904530302.71.350.90.91.03.01.51.01.01809060605.42.71.81.80.2S0.750.350.20.20.230151010100.90.450.30.30.30.5S1.50.750.50.50.590453030302.71.350.90.90.9表7 国标测量用电流互感器(3级和5级)电流误差限值准确级在下列额定电流(%)下的电流误差%50120333555四 结论美国标准电流互感器与国标电流互感器的区别很大，频率、准确级、负荷、功率因数等均不同，设计时应特别注意。美国标准多电流比电流互感器5个出头相互组合，能够组成的电流比很多，保护用电流互感器的励磁特性曲线每条曲线均需计算很多的点才能形成一条完整的曲线，设计的工作量很大。参考文献：1 ANSI/IEEE C57.13-19