电流互感器的二次回路

1、第十三章电流互感器的二次回路一、概述电流互感器的作用：电力系统的一次电压很高，电流很人，丄运行的额定参数T差力别，用以对一次系统进行测 駅、控制的仪器仪衣及保护装宣无法直接接入-次系统，次系统的人电流石耍使用电流互 感器进行隔离，使一次的继电保护、门动装置和测灵仪表能够安全准确地获取电气一次回路 电流信息。电流互感器特点：是一个特姝型式变换器，它的二次电流正比J：一次电流。因其二次回路的负玻阻抗很小，一 般仅几个欧姆，故二次工作电压也很低，当二次回路阻抗人时二次工作电压u=iz也变人， 肖一次冋路开路时，U将上升到危险的幅值，它不但影响电流传变的准确度，而R可能损坏 二次冋路的绝缘，烧毁电流耳

2、感器铁芯。所以电斥互感器的二次何路不能开路。正确使用电流互感器的意义：止确地选择和配豐电流直感器型号、参数，将继电保护、口动装置和测啟仪表等接入合适地 次级，严格按技术规程与保护原理连找电流互感器二次回路，对继电保护筈设备的正常运行, 确保电网安全意义重大。二、电流互感器的基本参数一次参数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。 一次额定电斥的选择主耍是满足相臧电网电压的耍求，览绝缘水平能够承受电网电 压长期运行，并承受M能出现的雷电过电斥、操作过电床及异常运行方式卜的电压， 如小接地电流方式卜-的单相接地（电压上升倍）。# 一次额定额定电流的考虑较为复杂，一般应满足以F耍求：1

3、）应人所在I叫路口j能出现的最人负荷电流，并考虑适当的负荷增长，当最人负荷无法确定 时，可以収与断路器、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 般情况卜，电流互感器的次额定电流越人， 所能承受的短时热稳定和动稳定电流值也越人。3）由电流互感器的二次额定电流一般为标准的5A与1A,电流耳.感器的变比基本冇一次电 流额泄电流的人小决定，所以在选择次电流额泄电渝时要孩算止常运行测贵仪农耍运行在 谋差最小范围，继电保护用次级又要满足10%谋差耍求。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冋路，电流互感器的变比 尽杲一致。5）选取的电流互感器一次额泄电

4、流值应与国家标准GBI208-1997推荐的次电流标准值相致二次额定电流 在GB12081997屮，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,主耍决定丁经济技术比较。在相同 一次额定电流、相同额定输出容駅的情况卜，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抗的二次设备时，二次负载将是1A额定电流时的25倍。 所以般在220kV及以卜电压等级变电所中，22OkV0路数不多，而Mk-llOkV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，22OkV及以匕冋路数较多，电流

5、冋路电缆较长时，电流耳感器二次额定电流采用1A 的。念 为了既满足测量、计量在正常使用的粘度仪伙数，又能满足故障人电流下继电保护 装置的精工电流及电流互感器10%i灵差曲线要求，二个冋路常采用不同次级、不同 变比。也可用中间抽头来选择不同变比。 电流互感器的变比也是一个車耍参数。半一次额定电流与二次额定电流确定后，其 变比II卩确定。电流互感器的额定变比等丁一次额定电流比二次额定电流。电流互感器额定输出容量：电流互感器的额定输出容帚是扌旨在满足额定一次电流、额定变比条件卜-，在保证所标称的准 确度级时，一.次冋路能够承受的址人负载值，其单位一般用伏安表示。根据GBI208-1997 规定,额定

6、输出容量的标准值有5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100VA。邻 电流互感器二次回路的负载Sl可以下式计算：SL=le2（工 K】ZL+K2Zi+ZjJ其中，le二次额定电流，AZL一一二次设备阻抗，Q乙一一二次回路连接导线的阻抗，QZJ一一二次冋路连接点接触电阻，取决连接点多少与接触定否良好，一般取0.05 0.1 QK】一一二次设备的接线系数K2 一一二次回路连接导线的接线系数电流互感器二次输出容翁Se必须人r二次负载S-并附冇适肖裕度。#测吊、计駅用电流互感器各接线方式时的接线系数（Zg为冬线屮负荷阻抗）线 方 式相相星形两相星形两相差 接三角形Zlo=ZlZl

7、o=OK22123Ki1113继电保护用电流互感器在各种接线方式时不同短路类型卜的接线系数 见附表电流互感器的电流互感器的准确度：孝 为了保证计最、测最的准确性，保证保护装置动作可靠、正确，电流互感器必须达 到一泄的准确度。在国家标准GBI2081997 ）',规泄测彊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。#其中0.11的四个标准苴二次负荷应在额定负荷的25%100%间，35两个标准 其二次负荷W在额定负荷的50%100%间，否则准确度不能满足耍求。所以対负 荷范围广,准确度耍求高的场合，可以采用经补偿的0.2s和0.5s电流

8、互感器,该互 感器在1%120%负荷间均能满足准确度要求。对测量用电流互感器除了幅值准确 度要求外，还占角度误差要求。冬继电保护用电流耳感器的准确度级耍求一般没有测最的髙，但由J：耍求其在故障人 电流时仃较好的传变特性，所以在相对決差下何一个短路电流倍数的要求。-般用 £PM衣示，如5P10,贯倉义足在10倍互感器额定电流卜的短路电流时，苴谋差满 足5%的要求。式屮£是准确度等级，M是保证准确度的允许授人短路电流倍数。 在标准GBI208-1997屮，规定5P、10P两个准确度级。三、电流互感器的10%误差校核保护用电流互感器10%误差的意义：対保护用电流耳感器，必须按实际

9、的二次负我人小及系统叮能出现的最人短路电流进行10% 校孩。电流互感器的10%谋差是继电保护装置对其的瑕人允许值，也是各类保护装置整定 的依拯。所以10%谋差曲线的计算IF常重耍，特别是对毋差保护、变压器及发电机的差动 保护，rh这类保护的定值较灵敏，它们的胳定依据Z就是躲过并侧电流互感器按io% 误差计算出来的最人综合误差。电流互感器10%误差的校核方法：主要是计算出在最人短路电流时二次回路的最人允许阻抗，与该二次回路的实际阻抗进行比 较，该实际阻抗必须小丁最人允许阻抗。负载阻抗可以按式Z=（K】Zl+K2Z+Z计算得出，但现场多为实际测最后计算得出。 在现场测球时应选择负载最人的支路。如例

10、图，在AN |Hj通入交流电流I,测得两端 电压为U,可以按式Z=U/I计养出（计算中可以只考电负载阻抗的幅值）例图13-1电流互感器测鼠二次负载接线图盂要注意的是，测彊二次负载阻抗必须包括连接电缆与所仃可能接入的负载:，必须用 50Hz的交流试验电源，在无法判定哪-相或哪-种接线二次负我最人时，应测吊所仃方式 卜的二次负载，取其中的最Xffto为校核电流4感器误差是否满足要求，还必须绘制其10%谋差曲线。该曲线的绘制 需耍做试验测量电流M感器的直流电阻R, 0.5T0A的伏安特性，然后根据公式计 算出一组数据。按这组数据町以在Z一一m坐标图上绘出不同短路电流倍数I、-满足 10%误差要求的允

11、许最人阳抗曲线，在根据町能出现的最人短路电流倍数町以杳找 出该短路电流卜允许的故人负载阻抗，当结果符合耍求时，町以认为该电流互感器 是满足10%谋差的。计算举例够 例图13-2电流互感器10%谋差曲线图电流互感器10%误差无法满足时可用以下措施解决：1）选择人容最的电流互感器；2）加人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4感器的二次接线方式没召特殊耍求时，町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，这将使接线系 数、调整为1:4）加人电流互感器的一次额定电流，这样在同样的短路电流情况卜，短路电流的倍数m将 减小：5

12、）将同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，容磺 增大。两电流互感器二次回路的串联：二次串联的电流耳感器变比必须相同，一次I叫路必 须工作住同一电流卜串联后的变比不变，容量为两备次级容童Z和。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，变比为原來 的1/2,容量不变.四、保护用电流互感器的暂态特性薊系统发生短路故障时一定伴仃电流的迅速的、人幅值的变化，苴中仟仃人的T流分 杲与丰富的族次谐波分駅，这种暂态过程在故障初期最为严朿。如果电流互感器没 佇较好的暂态特性，就无法准确进行信号的传变，严咆时将发生电流互感器饱和， 造成保护装置拒动或误动。#粋态

13、过程的人小与持续时间与系统的时间常数冇关，-般220kV系统的时间常数不 大60ms, 500kV系统的时间常数在80200ms之间。系统时间常数增人的结果, 使短路电流非周期分最的衰减时间加长，短路电流的暂态持续时间加长。系统容彊 越人，短路电流的幅値也越人，暂态过程越严巫。所以针对不同的系统要采用口何 不同暂态特性的电流互感器。*何态特性良好的电流耳感器与普通电流斤感器相比，见有良好的抗饱和件能，这在 制造屮町以通过增加铁芯的截面枳、选用离导俺材料或同时在铁芯屮加入非磁性间 隙等办法來改变磁路特性。改变磁路特性的人小不同形成了等级的暂态型电流互感 器。冃前暂态型电流互感器分为四个等级，分别

14、用TPS、TPX、TPY、TPZ表示。各等级暂 态型电流互感器具有如卜特点。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 稳态保护级人得不多，无剩磁通限值，制造丁艺比较简单。TPS级人多接高阻抗继电器做 母线差动保护等用。2）TPX级在铁芯中不设非磁性间隙,在同样的规定条件下与TPY和TPZ级相比,铁芯暂态面 枳系数耍人得多，无剩磁通限值，只适用暂态单工作循环，不适介使用重合闸的情况。3）TPY级在f失芯中设置一定的非磁性间除 英相对|：磁性间隙长度（实际非磁性间隙氏度与次 芯磁路长度Z比值）人0.1%。剩磁通不超过饱和礎通的10%。由限制了剩磁，TPY

15、级适 用丁双循坏和重合闸情况。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0.2%以上, 无肖流分住误差限值耍求，剩磁实你上町以忽略。TPZ级准确级由铁芯非磁性间隙人，铁 芯磁化曲线线性度好，二次回路时间常数小，对交流分吊的传变性能也好，但传变W流分届 的能力极差。TPZ级铁芯截而积比TPY级耍小，但在制造上耍满足指定的二次冋路时间常 数难度较大。普通保护级（P级）电流耳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以卜系统的暂态性能耍求。所仃LI前220kV及以卜电力系统保护用电流互感 器，在人多数情况卜选用普通保护级（P级）电流互感器，即能满

16、足稳态也能满足暂态 运行耍求。在冃前500kV线路保护中，一般选用TPY级暂态电流互感器。五、电流互感器二次回路的接线#为了满足不同测杲、继电保护及安全自动装置的耍求，电流互感器冇多种配置与接 线方式。电流互感器接用位置的选择#卜图是常见220kV变电所电流、电压互感器典型配置方式。图13-3. 220kV变电所电流、电压互感器典型配置图在选择各类测杲测杲、计最及保护装置接入位置时，要考虑以卜因素：1）选用合适的准确度级。如图屮，计试对准确度要求最高，接0.2级，测吊:冋路要求相对 较低接0.5级。保护装置对准确度要求不高，但要求能承受很人的短路电流倍数，所以选用 5P20的保护级。（电流互感

17、器次流过的电流在其额定电流的20倍以下时，此电流互感器的误 差不大于±5%）2）保护用电流4感器还耍根据保护凍理与保护范由合理选择接入位氏，确保一次设备的保护 范曲没有死区3）肖仃旁路开关需耍旁代主变等开关时，如冇差动等保护则需耍进行电流互感器的二次回 路切换，这时既耍考虑切换的I叫路耍对应一次运行方式的变换，还耍考虑切入的电流互感器 二次极性必须正确，变比必须相等。常用电流互感器二次回路接线方式徐 在变电所屮，常用的电流互感器二次回路接线方式仃单相接线、两相星形（或不完 全星形）接线、三相星形（或全星形）接线、三角形接线、和电流接线等。 对小电流接地系统，不完全星形接线不但节约了一

18、相电流耳感器的投资，在同一 母线的不同出线发生异名相接地故障时，还能使跳开两条线路的儿率卜降了三分Z 二。只有当AC相接地时才会跳开两条线路,AB、BC相接地时，由于B相没有电流 互感器，则B相接地的一条线路将不跳闸。由丁小接地电流系统允许单相接地运行 2小时，所以这一措施能够提高供电町幕性。需要指出的是，同一母线匕出线的电 流互感器必须接在相同的相，否则有些故障时保护将不能动作。4）二角形接线。这种援线将工相电流互感器二次线圈按极性头尾相接，像三角形，极性一定 不能不能搞错。这种接线主耍用丁保护一.次回路的转角或滤除短路电流中的零序分武。在计算差动继电器的半衡系数时，还耍考虑到三角接线何一个

19、的接线系数。在微机形 差动保护屮，常常将各侧电流互感器的二次回路均接为星形，在保护装直中通过软件计算进 行电流转角与电流的零序分量滤除，这样就简化了接线。5）和电流接线。这种接线足将两组星形接线并接，一般用J 3/2 IT路器接线、角形接线、桥 形接线的测龟和保护冋路，用以反映两只开关的电流Z和。该接线一定耍注意电流4感器二 次I叫路三相极性的一致件及网组Z间与一次接线的一致性，否则将不能准确反映一次电流。 两组电流互感器的变比还要一致，否则和电流的数值就没仃恿义。命 在电流互感器的接线中，耍特别注意Jt二次线圈的极性，特别是方向保护与差动保 护等冋路。当电流互感器二次极性错误时，将会造成计斎

20、、测帚错误，方向继电器 指向错误，差动保护中有差流等，造成保护装置的误动或拒动。蟹电流互感器的极性表示方法常采用减极性表示法：当定义一次的首端为L1,末端为L2,二次的H端为K1.末端为 K2o当定义L1与K1为同极性时,如L1有交流电流流入,则K1有同相位的交流电流流出。#设备接入电流互感器的顺序*当-组电流互感器接入多个负载时，应考虑英接入顺序，其原则是方便设备的调试 及调试中的安全，还考虑到串联的顺序应使电缆最短。一般仪表回路的顺序是电流 表、功率表、电度表、记录型仪表、变送器或监控系统。在保护用次级中，尽駁将不同的设备单独接入一组次级，特别是母差等星要保护， 需要串接的，应先主保护再后

21、备保护,先出口跳闸的设备,再不出口跳闸的设备。 如一个冋路中盂要接入线路保护、失灵保护起动装置、故障录波器等设备时，根据 所定原则按该次序接入，这样在运行中如果耍做录波器试验，町以将其推出而不影 响线路保护与失灵起动装置的正常运行。*由丁仪衷与保护对电流互感器的要求不同，所以原则上两者不能公用一组电流互感 器次级，但在35kV及以卜系统中对计昴准确度要求不高的场介，也仃测駅仪表与继 电保护共用一组电流互感器的方式，这时应确保满足10%误差曲线婆求，验算短路 电流不会损坏仪表，并按先保护后仪表的次序接入。电流互感器二次回路必须接地，其目的圧为了防止当一、二次之间绝缘时对二次设 备与人身造成危害，

22、所以一般宜在配电装置处经端子接地，这样对安全更为冇利。 当何儿组电流耳感器的二次冋路连接构成一套保护时，宜在保护屏上设一个公用的 接地点。对与三角形接线电流互感器二次回路也应接地，接地点选在经负我后的屮心点。在微机母差或主变差动保护中，乞侧二次电流冋路不再冇电气连接，每个冋路应该 单独接地，该接地点可以接在配电装置处，也町以接在保护柜上，各接地点间不能 串接。#在由一组电流互感器或多组电流互感器二次连接成的回路中，运行中接地不能拆除， 但也不允许出现一个以上的接地点，当冋路中存在两点或多点接地时，如果地电网 不同点间存在电位差，将令地电流从两点间通过，这将彩响保护装匱的正确动作。 宙丁电流互感

23、器二次回路不能开路，所以电流二次-傲不应役宣切换回路，但为了 满足运行方式的盂耍，半确实需耍切换时，町以设置人电流切换端子，但应确保在 切换时电流互感器二次冋路不能开路，切换到各种发生时保证运行屮冋路的方式与 一次方式对应并变比、极性正确，只何一点且只能有一点接地。内桥接线差动电流回路的切换：内桥的差动回路叮以不设切换回路，但在内桥或进线开关屮仃一台停电检修时为不 影响运行小设备,方便安全措施的实施，常在回路中增加人电流切换连片，如图13-10, 其中(a)为进线断路器与内桥断路器均在运疔的正常方式，(b)为内桥断路器转检 修后其电流耳感器二次连接片退出后短接的接线图。在内桥断路器转检修退出其电 流回路时，如果差动保护还在运行中，则定要先取I、连片，然頂将互感器侧短接 接地，否则连接连片时将差动保护高压侧电流短接会造成差动保护误动。旁路断路器代主变时差动电流回路的切换:孝 在设令旁路断路器的变电所，旁路断路器代主变断路器时，其差动保护相应的电