电流CT变比的选择.doc

10kV电流互感器变比的选择来源：中国互感器网时间：2007-12-18字体： 大 中 小 投稿在10kV配电所设计的过程中，10kV电流互感器变比的选择是很重要的，如果选择不当，就很有可能造成继电保护功能无法实现、动稳定校验不能通过等 问题，应引起设计人员的足够重视。10kV电流互感器按使用用途可分为两种，一为继电保护用，二为测量用；它们分别设在配电所的进线、计量、出线、联络等 柜内。在设计实践中，笔者发现在配变电所设计中，电流互感器变比的选择偏小的现象不在少数。例如笔者就曾发现：在一台630kVA站附变压器(10kV侧 额定一次电流为36.4A)的供电回路中，配电所出线柜内电流互感器变比仅为50/5（采用GL型过电流继电器、直流操作）,这样将造成电流继电器无法整 定等一系列问题。 对于继电保护用10kV电流互感器变比的选择，至少要按以下条件进行选择:一为一次侧计算电流占电流互感器一次侧额定电流的比例; 二为按继电保护的要求; 三为电流互感器的计算一次电流倍数mjs小于电流互感器的饱和倍数mb1; 四为按热稳定; 五为按动稳定。而对于测量用10kV电流互感器的选择,因其是用作正常工作条件的测量，故无上述第二、第三条要求；下面就以常见的配电变压器为例，说明上 述条件对10kV电流互感器的选择的影响，并找出影响电流互感器变比选择的主要因素。 一 按一次侧计算电流占电流互感器一次侧额定电流的比例 来源:根据(GBJ63-90)的规定，在额定值的运行条件下，仪表的指示在量程的70%100%处,此时电流互感器最大变比应为: N=I1RT /(0.7*5); I1RT -变压器一次侧额定电流, A； N-电流互感器的变比； 显然按此原则选择电流互感器变比时，变比将很小,下面列出4001600kVA变压器按此原则选择时,电流互感器的最大变比： 400kVA I1RT =23A N=6.6 取40/5=8 500kVA I1RT =29A N=8.3 取50/5=10 630kVA I1RT =36.4A N=10.4 取75/5=15 800kVA I1RT =46.2A N=13.2 取75/5=15 1000kVA I1RT =57.7A N=16.5 取100/5=20 1250kVA I1RT =72.2A N=20.6 取150/5=30 1600kVA I1RT =92.4A N=26.4 取150/5=30 从上表可以看出, 对于630kVA变压器,电流互感器的最大变比为15，当取50/5=10时,额定电流仅占电流量程3.64/5=72.8%。这可能是一些设计人员把 630kVA变压器的供电出线断路器处电流互感器变比取50/5的一个原因,另外在许多时候，设计时供电部门往往不能提供引至用户处的电源短路容量或系统 阻抗，从而使其他几个条件的校验较难进行,这可能是变比选择不当得另一个原因。从下面的分析中，我们将发现按此原则选择时，变比明显偏小,不能采用。 来源:二按继电保护的要求 为简化计算及方便讨论，假设：(1) 断路器出线处的短路容量，在最大及最小运行方式下保持不变； (2) 电流互感器为两相不完全星型接线；（3）过负荷及速断保护采用GL-11型过电流继电器；（4）操作电源为直流220V，断路器分闸形式为分励脱扣。 配电变压器的过负荷保护及电流速断保护对变比的影响分析如下： 1. 过负荷保护 过负荷保护应满足以下要求: IDZJ=Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh*N) IDZJ-过负荷保护装置的动作电流;. Kk -可*系数,取1.3； Kjx -接线系数,取1； Kgh -过负荷系数； Kh-继电器返回系数,取0.85； a. 对于民用建筑用配电所,一般可不考虑电动机自启动引起的过电流倍数,为可*起见，此时Kgh取2,为满足继电器整定范围要求，电流互感器变比最小应为：N =Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh* IDZJ)（GL-11/10型继电器整定范围410A）。 Kgh=2时，各容量变压器满足上式要求的电流互感器的最小变比如下： 400kVA I1RT =23A N=7.0 取40/5=8 IDZJ取9A 500kVA I1RT =29A N=8.9 取50/5=10 IDZJ取9A 请登陆:输配电设备网 浏览更多信息630kVA I1RT =36.4A N=11.1 取75/5=15 IDZJ取8A 800kVA I1RT =46.2A N=14.1 取75/5=15 IDZJ取10A 1000kVA I1RT =57.7A N=17.6 取100/5=20 IDZJ取9A 1250kVA I1RT =72.2A N=22.1 取150/5=30 IDZJ取8A 1600kVA I1RT =92.4A N=28.3 取150/5=30 IDZJ取10A 注意:按选择变比一般都不能满足电流继电器的瞬动电流倍数NS要求（详见以下分析）。 b.对于工厂用配电所,一般需考虑电动机自启动引起的过电流倍数, 为可*起见,此时Kgh取3,显然电流互感器变比为满足要求,其值最小为N=Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh* IDZJ)。 Kgh=3时，各容量变压器满足上式要求的电流互感器的最小变比如下： 400kVA I1RT =23A N=10.6 取75/5=15 IDZJ取8A 500kVA I1RT =29A N=13.3 取75/5=15 IDZJ取9A 630kVA I1RT =36.4A N=16.7 取100/5=20 IDZJ取9A 800kVA I1RT =46.2A N=21.2 取150/5=30 IDZJ取8A 1000kVA I1RT =57.7A N=26.5 取150/5=30 IDZJ取9A 1250kVA I1RT =72.2A N=33.1 取200/5=40 IDZJ取9A 1600kVA I1RT =92.4A N=42.3 取250/5=50 IDZJ取9A 注意: 按选择变比一般可以满足电流继电器的瞬动电流倍数NS要求（详见以下分析）, 但还需要进行灵敏度校验,使灵敏度系数Km1.5。 来源:比较以上数据，已经可以得出以下结论: 按一次侧计算电流占电流互感器一次侧额定电流的比例选择的变比，一般是小于实际所需变比的。 2. 电流速断保护（采用GL-11/10型反时限电流继电器） 电流速断保护应满足以下要求: IDZJS=Kk*Kjx* IA3max/N; NS= IDZJS /IDZJ; NS2，3，4，5，6，7，8，9，10; IDZJS-继电保护计算出的电流继电器的瞬动电流; NS-实际整定的电流继电器的瞬动电流倍数; Kk -可*系数,取1.5； Kjx -接线系数,取1； IA3max -变压器低压侧三相短路时流过高压侧的电流； 下面按前述假设条件，短路容量变化对变比选择的影响分析如下： a. 变压器高压侧B点短路容量SDB为200MVA时 （1）对于民用建筑用配电所（Kgh=2） 对各容量变压器,按满足过负荷要求的最小变比选择变比时，NS计算结果如下： 400kVA IA3max=518A N=8 IDZJ取9A IDZJS =97A NS=97/9=10.88 500kVA IA3max=636A N=10 IDZJ取9A IDZJS =95.4A NS=95.4/9=10.68 630kVA IA3max=699A N=15 IDZJ取8A IDZJS =69.9A NS=69.9/8=8.78 800kVA IA3max=854A N=15 IDZJ取10A IDZJS =85.4A NS=85.4/10=8.58 1000kVA IA3max=1034A N=20 I DZJ取9A IDZJS =77.6A NS=77.6/9=8.68 1250kVA IA3max=1232A N=30 IDZJ取8A IDZJS =61.6A NS=61.6/8=7.78 1600kVA IA3max=1563A N=30 IDZJ取10A IDZJS =78.2A NS=78.2/10=7.88 从上表可以得出当SDB=200MVA时: 各容量变压器,按满足过负荷要求的最小变比选择变比时，一般是小于实际所需变比的。 （2）对于工厂用配电所（Kgh=3） 对各容量变压器,按满足过负荷要求的最小变比选择变比时，NS计算结果如下： 400kVA IA3max=518A N=15 IDZJ取8A IDZJS =51.8A NS=51.8/8=6.58 来源: 500kVA IA3max=636A N=15 IDZJ取9A IDZJS =63.6A NS=63.6/9=7.18 630kVA IA3max=699A N=20 IDZJ取9A IDZJS =52.4 A NS=52.4/9=5.88 800kVA IA3max=854A N=30 IDZJ取8A IDZJS =42.7A NS=42.7/8=5.38 1000kVA IA3max=1034A N=30 IDZJ取9A IDZJS =51.7A NS=51.7/9=5.78 1250kVA IA3max=1232A N=40 IDZJ取9A IDZJS =46.2A NS=46.2/9=5.18 1600kVA IA3max=1563A N=50 IDZJ取9A IDZJS =46.9A NS=46.9/9=5.28 500kVA IA3max=604A N=10 IDZJ取9A IDZJS =90.6A NS=90.6/9=10.18 630kVA IA3max=660A N=15 IDZJ取8A 来源: IDZJS =66A NS=66/8=8.258 800kVA IA3max=796A N=15 IDZJ取10A IDZJS =79.6A NS=79.6/10=7.968 1000kVA IA3max=949A N=20 I DZJ取9A IDZJS =71.2A NS=71.2/9=7.918 1250kVA IA3max=1114A N=30 IDZJ取8A IDZJS =55.7A NS=55.7/8=6.968 1600kVA IA3max=1324A N=30 IDZJ取10A IDZJS =66.2A NS=66.2/10=6.68 500kVA IA3max=547A N=10 IDZJ取9A IDZJS =82A NS=82/9=9.18 630kVA IA3max=593A N=15 IDZJ取8A IDZJS =59.3A NS=59.3/8=7.48 请登陆:输配电设备网 浏览更多信息 800kVA IA3max=700A N=15 IDZJ取10A IDZJS =70A NS=70/10=78 1000kVA IA3max=816A N=20 I DZJ取9A IDZJS =61.2A NS=61.2/9=6.88 1250kVA IA3max=934A N=30 IDZJ取8A IDZJS =46.7A NS=46.7/8=5.88 1600kVA IA3max=1077A N=30 IDZJ取10A IDZJS =53.9A NS=53.9/10=5.98 从上可以得出当SDB=50MVA时: 各容量变压器,按满足过负荷要求的最小变比选择变比，且变压器容量大于500KVA时，能满足速断保护要求的。 （2）对于工厂用配电所（Kgh=3） 计算结果同SDB=200MVA。 注意:(1)因瞬动时灵敏度的校验不在本文讨论的范围，实际使用时按继电保护的要求选择变比后，还应进行灵敏度的校验。(2)当采用去分流跳闸方式时，对变比还有影响的因素可能有：去分流触点容量校验及去分流后电流互感器容量的校验。 三按mjs mb1选择 上式中mjs=Imax1/Ie1 ; mb1=Ib1/Ie1; mjs-电流互感器的计算一次电流倍数； mb1-电流互感器的饱和倍数； Imax1-继电保护算出的最大一次电流； 来源: Ie1-电流互感器的额定一次电流； Ib1-电流互感器的饱和电流； 下面先分析影响mb1及 mjs的因素。 1. 影响电流互感器的计算一次电流倍数mb1的因素有以下几个方面: a.电流互感器的型号对mb1的影响： 为简单起见，下面仅以LFS(B)-10及LCJ-10为例作一下比较(均按B级)： 对于LFS(B)-10，额定一次电流20600A， 在二次负荷（COS=0.8）为2欧,10%倍数为10倍。 对于LCJ-10，额定一次电流20600A， 在二次负荷（COS=0.8）为2欧,10%倍数为6倍。 从上面的对照中，可以发现LFS(B)-10互感器的mb1值是远大于LCJ-10互感器的mb1值的。 目前还有一些产品，加强了B级10%倍数，如对于LFSQ-10、LZZJB6-10型，B级10%倍数在1001500A时达15。 b. 二次负载的变化对mb1的影响 为简单起见，下面仅以LFS(B)-10为例作一下比较(均按B级)： 对于LFS(B)-10，额定一次电流751500A， 在二次负荷（COS=0.8）为2欧,10%倍数为10倍;而在二次负荷（COS=0.8）为1欧,10%倍数达17倍。 c. 电流互感器的变比对mb1的影响对于同种型号的电流互感器,变比的变化对mb1的影响也是不同的。有些型号,变比的变化对mb1的影响很小，如对于LFS(B)-10，额定一次电流 751500A时， 在二次负荷（COS=0.8）为2欧,10%倍数均为10倍；而有些型号,变比的变化对mb1的影响较大，对于LA(B)-10，在额定一次电流 751000A，二次负荷（COS=0.8）为2欧,10%倍数均为10倍, 在额定一次电流1500A，二次负荷（COS=0.8）为2欧,10%倍数达17倍。 2. 影响电流互感器的计算一次电流倍数mjs的因素分析如下: 从Imax1=1.1* IDZJS /Ie2 ； IDZJS=Kk*Kjx* IA3max/N; 1.1-由于电流互感器的10%误差，使其一次电流倍数大于额定二次电流倍数的系数； Ie2-电流互感器的额定二次电流； 可以看出, IDZJS的大小与是mjs大小的关键,IDZJS是通过继电保护计算后整定的，而IDZJS的整定值是由系统在B处短路容量SDB及电流互感器的变比共同确定的。 显然电流互感器的变比越小，而短路容量SDB确定时，IDZJS的整定值就越大, 就使mjs越大,越难满足mjs mb1,相反,电流互感器的变比越大，就使mjs越小，越容易满足mjs mb1。，事实上互感器的变比的增大，可显著的降低mjs的数值,下面取630kVA 变压器为例来加以说明: 来源:输配电设备网 在Kgh=3, SDB=200MVA时, N=100/5=20, IA3max=699A, IDZJ取9A ,IDZJS =52.4 A ,NS=52.4/9=5.8取6,此时IDZJS =6*9=54 A, Imax1=1.1* IDZJS /Ie2=1.1*54/5=11.88,目前电流互感器10%倍数在额定负载下的最小倍数一般为10倍,显然在额定负载下Imax1已不能满足要求,当 然此时也可通过减小二次线路阻抗，或选用高性能的电流互感器来满足mjs mb1。 若变比N改为150/5=30, 且在Kgh, SDB保持不变时, IDZJ=5.56A取6A ,IDZJS =35A ,NS=35/6=5.8取6,此时IDZJS =6*6=36A, Imax1=1.1* IDZJS /Ie2=1.1*36/5=7.910,显然在额定负载下Imax1已很容易能满足要求。 另外短路容量SDB越大，而电流互感器的变比确定时，IDZJS的整定值就越大，就使mjs越大,越难满足mjs mb1，下面仍以630kVA 变压器为例来加以说明(假设Kgh=3，N=20): SDB=200MVA时 IA3max=699A IDZJS=34.95A； SDB=100MVA时 IA3max=660A IDZJS=33A； SDB=50MVA 时 IA3max=593A IDZJS=29.65A； 从上面数据可以得出: 短路容量SDB变化对IDZJS的影响较变比对IDZJS的影响变化较小。 另外需要指出的是：如果电流互感器的变比能通过继电保护的校验，理论上mjs的最大值为mjs=Imax1/Ie1 =1.1*10*8/5=17.6;此时要求mjs mb1是有一定困难的，本人认为在实际设计过程中应合理控制mjs，若mjs较大,建议采用加强了B级10%倍数的电流互感器。 来源: 通过以上的分析, 可以得出以下结论： 按继电保护要求选择的最小变比，通过互感器合理的选型及二次侧负荷的调整后，一般都是可以满足mjs mb1选择要求的。 四. 按热稳定.动稳定选择 显然电流互感器热.动稳定校验能否通过取决于C处的短路容量SDC,下面仍按SDC=200,100,50MVA三种情况进行考虑，此时，C处短路电流如下: SDC=200MVA时 I”C3max=11kA , IC3max=16.7kA , iC3max=28kA ; SDC=100MV时 I”C3max=5.5kA , IC3max=8.35kA , iC3max=14kA ; SDC=50MV时 I”C3max=2.75kA , IC3max=4.18kA , iC3max=7kA ; 式中I”C3max -C处三相短路电流周期分量； IC3max -C处三相短路电流有效值； IC3max -C处三相短路冲击电流值； 考虑到配电变