计量用电流互感器的选择及使用

1、计量用电流互感器的选择及使用电能计量装置主要由电能表、计量用电压互感器、电流互感器及二次回路等部分组成，电流互感器是 能计量装置的重要组成部分，现介绍计量用电流互感器的选择原则和使用注意事项。1选择的原则1.1额定电压的确定电流互感器的额定电压 UN应与被测线路的电压 UL相适应，即U2 UL1.2额定变比的确定通常根据电流互感器所接一次负荷来确定额定一次电流I1 ,即：I1=P1/UNcos p式中U 电流互感器的额定电压，kV;P1电流互感器所接的一次电力负荷，kVA;cos p平均功率因数，一般按 cos p =0.8计算。为保证计量的准确度，选择时应保证正常运行时的一次电流为其额定值的

2、60稣右，至少不得低于 30%电流互感器的额定变比则由额定一次电流与额定二次电流的比值决定。1.3额定二次负荷的确定互感器若接入的二次负荷超过额定二次负荷时，其准确度等级将下降。为保证计量的准确性，一般要 求电流互感器的二次负荷 S2必须在额定二次负荷 S2N的25%100成围内，即：0.25S2NK SM S2N1.4额定功率因数的确定计量用电流互感器额定二次负荷的功率因数应为0.81.0 o1.5准确度等级的确定根据电能计量装置技术管理规程（DL/T448-2000 ）规定，运行中的电能计量装置按其所计量电能量的多少和计量对象的重要程度，分为I、II、III、IV、V五类，不同类别的电能计

3、量装置对电流互感器准确度等级的要求也不同，详见下表 ： 电流互感器的配置保护用电流互感器准确级选择的探讨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i

4、1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。TA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 二次侧负荷超过其额定二次负荷值，同样会增加其误差。

5、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""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 ilmax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

6、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（GB1208-75）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1 200 /5A,表示i>20倍额定i1,即20X

7、 1 200 = 24 kA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。 3实例说明某110kV变电站110kV母线i1max25 kA , TA二次侧负荷 40 VA。首先根据继电保护装置的要求，保护用TA的稳

8、态误差> 10 %3,根据工程建设控制设备造价选择准确级为10P。根据实例查图2曲线，得到准确限值系数为 24。根据ilmax。为25kA除以准确限值系数得到 1042A。考虑到准确限值系数应尽量 <l0 %误差曲线上对应的二次负荷数值的因素，取额定 il为1250A。保护用电流互感器准确级选择的探讨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

9、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

10、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、

11、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ilmax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(GB1208-75)中规定，TA保护准确级为B和D

12、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1200/ 5A,表示i宁20倍额定i1,即20X1 200 = 24kA范围之内时，复合误差宁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

13、，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。3实例说明 某110kV变电站110kV母线i1max25kA, TA二次侧负荷40VA 首先根据继电保护装置的要求，保护用TA的稳态误差 10% 3，根据工程建设控制设备造价选择准确级为10P。根据实例查图2曲线，得到准确限值系数为24。根据ilmax。为25kA除以准确限值系数得到

14、1042A。考虑到准确限值系数应尽量 &lt;l0 %误差曲线上对应的二次负荷数值的因素，取额定 il为1250A。电能计量装置类另U电潦互枣踏准确度等级I眠，2S°IcO. 2*'E0. 2S=3<jO,inQIVQ 5SVQ 5S*J0.2级电流互感器仅指发电机出口 也能计呈装置中配用。1.6互感器的接线方式计量用电流互感器接线方式的选择，与电网中性点的接地方式有关，当为非有效接地系统时，应采用 两相电流互感器，当为有效接地系统时，应采用三相电流互感器，一般地，作为计费用的电能计量装置的 电流互感器应接成分相接线(即采用二相四线或三相六线的接线方式)，作为非

15、计费用的电能计量装置的电流互感器可采用二相三线或三相线的接线方式，各种接线方式如下图所示1.7互感器二次回路导线的确定由于电流互感器二次回路导线的阻抗是二次负荷阻抗的一部分，直接影响着电流互感器的误差，因回 路连接导线的长度一定时，其截面积需要进行计算确定。奏定电旅互唇导&的胡定二次负荷 弓.反颤是二族 电沛工忍，由3 ：sE a=xe «Exe«为保证电摭互熙器的准确度争成，耳二次允许负荷阻 折必须族宅：o MZE1 WNn *sze1二旱欠企荷阻成主蔓包括朗言仪表丰倏建圄女l夸阻折 卫.二故洼捺导浚由归且KL 和援白勺摇甬虫由巨且R ,.且n ：2r=KilZ-

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19、能计量的准确度。对于计费用户，应设置专用的计量电流互感器或选用有计量绕组 的电流互感器。2.2电流互感器的一次绕组和被测线路串联，二次绕组和电测仪表串联，接线时必须注意电流互感器 的极性，当电流互感器内部线圈的引出线接错位置、端钮标志错误时，都属于线圈极性接反。只有极性连 接正确，才能准确测量和计量。2.3序及电流相别应正确。如在三相三线有功电能表的24种组合接线中，只有第一元件接入U、I和第二元件接入U、I时，电能计量才是正确的，其它接线方式都是错误的。2.4电流互感器二次绕组不允许开路，否则，将产生高电压，危及设备和运行人员的安全，同时因铁 芯过热，有烧坏互感器的可能，电流互感器的误差也有

20、所增大，因此，在二次回路上工作时，应先将电流 互感器二次侧短路。2.5电流互感器二次侧应有一端可靠接地，且接地点只有一个。以防止一、二次侧绝缘击穿时，造成 对人身和设备的损坏。2.6二次回路的连接导线应采用铜质单芯绝缘线，严禁使用铝线，且中间不得有接头。电流二次回路 的导线截面积应不小于 4mm20.2.7当负荷变化范围大，实际负荷电流小于30%寸，应采用二次绕组具有抽头的多变比电流互感器或5s、0.2s级电流互感器，或采用具有较高额定短时热电流和动稳定电流，并且接近实际负荷电流的小量程 电流互感器。电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器（以下简称电流互感器），它的工作原理和变压器相似。电流互感器的原理接线，如左图所示。电流互感器的特点是：（1）一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因