10kV电流互感器变比的选择

10kV电流互感器变比的选择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，假设选择不当，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，计量、出线、联络等柜内。在设计实践中，笔者觉察在配变电所设计中，电流互感器变比的选择偏小的现象不在少数。例如笔者就曾觉察：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〔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展选择: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;10kV电流互感器的选择,其次、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依据<<电气装置的电测量仪表装置设计标准>>(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);电,A；N 电流互感器的变比；,下面大变比：400kVAI1RT=23AN=6.640/5=8500kVAI1RT=29AN=8.350/5=10630kVAI1RT=36.4AN=10.475/5=15800kVAI1RT=46.2AN=13.275/5=151000kVAI1RT=57.7AN=16.5100/5=201250kVAI1RT=72.2AN=20.6150/5=301600kVAI1RT=92.4AN=26.4150/5=30从上表可以看出,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%630kVA变压器的50/5的一个缘由,另外在很多时候，设计时供电部门往往不能供给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展,这可能是变比选择不当得另一个缘由。从下面的分析中，我们将觉察按此原则选择时，变比明显偏小,不能承受。二．按继电保护的要求为简化计算及便利争论，假设：(1)断路器出线处的短(2)〔3〕承受GL-11〔4〕操作电源为直流V断路器分闸形式为分励脱扣。图1为配电变压器一次主接线图，B,C两处短路容量按200,100,50MVA三档考虑其影响。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----牢靠系数,1.3；Kjx----接线系数,1；Kgh 过负荷系数；Kh----继电器返回系数,0.85；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,Kgh2,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4~10A。最小变比方下：400kVAI1RT=23AN=7.040/5=8IDZJ9A500kVAI1RT=29AN=8.950/5=10IDZJ9A630kVAI1RT=36.4AN=11.175/5=15IDZJ8A800kVAI1RT=46.2AN=14.175/5=15IDZJ10A1000kVAI1RT=57.7AN=17.6100/5=20IDZJ9A1250kVAI1RT=72.2AN=22.1150/5=30IDZJ8A1600kVAI1RT=92.4AN=28.3150/5=30IDZJ10A留意:按上表选择变比一般都不能满足电流继电器的瞬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,为牢靠起见,此时Kgh取3,明显电流互感器变比为满足要求,其值最小为N==Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh*IDZJ)。最小变比方下：400kVAI1RT=23AN=10.675/5=15IDZJ8A500kVAI1RT=29AN=13.375/5=15IDZJ9A630kVAI1RT=36.4AN=16.7100/5=20IDZJ9A800kVAI1RT=46.2AN=21.2150/5=30IDZJ8A1000kVAI1RT=57.7AN=26.5150/5=30IDZJ9A1250kVAI1RT=72.2AN=33.1200/5=40IDZJ9A1600kVAI1RT=92.4AN=42.3250/5=50IDZJ9A留意:按上表选择变比一般可以满足电流继电器的瞬动NS要求〔详见以下分析〕还需要进展灵敏度校验,使灵敏度系数Km≥1.5。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。. 电流速断保护〔承受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;NS∈{2，3，4，5，6，7，8，9，10};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----牢靠系数,1.5；Kjx----接线系数,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：BSDB200MVA时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：400kVAIA3max=518AN=8IDZJ9AIDZJS=97ANS=97/9=10.8>8500kVAIA3max=636AN=10IDZJ9AIDZJS=95.4ANS=95.4/9=10.6>8630kVAIA3max=699AN=15IDZJ8AIDZJS=69.9ANS=69.9/8=8.7>8800kVAIA3max=854AN=15IDZJ10AIDZJS=85.4ANS=85.4/10=8.5>81000kVAIA3max=1034AN=20IDZJ9AIDZJS=77.6ANS=77.6/9=8.6>81250kVAIA3max=1232AN=30IDZJ8AIDZJS=61.6ANS=61.6/8=7.7<81600kVAIA3max=1563AN=30IDZJ10AIDZJS=78.2ANS=78.2/10=7.8<8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。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：400kVAIA3max=518AN=15IDZJ8AIDZJS=51.8ANS=51.8/8=6.5<8500kVAIA3max=636AN=15IDZJ9AIDZJS=63.6ANS=63.6/9=7.1<8630kVAIA3max=699AN=20IDZJ9AIDZJS=52.4ANS=52.4/9=5.8<8800kVAIA3max=854AN=30IDZJ8AIDZJS=42.7ANS=42.7/8=5.3<81000kVAIA3max=1034AN=30IDZJ9AIDZJS=51.7ANS=51.7/9=5.7<81250kVAIA3max=1232AN=40IDZJ9AIDZJS=46.2ANS=46.2/9=5.1<81600kVAIA3max=1563AN=50IDZJ9AIDZJS=46.9ANS=46.9/9=5.2<8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，都能满足速断保护要求的。BSDB100MVA时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：400kVAIA3max=496AN=8IDZJ9AIDZJS=93ANS=93/9=10.3>8500kVAIA3max=604AN=10IDZJ9AIDZJS=90.6ANS=90.6/9=10.1>8630kVAIA3max=660AN=15IDZJ8AIDZJS=66ANS=66/8=8.25>8800kVAIA3max=796AN=15IDZJ10AIDZJS=79.6ANS=79.6/10=7.96<81000kVAIA3max=949AN=20IDZJ9AIDZJS=71.2ANS=71.2/9=7.91<81250kVAIA3max=1114AN=30IDZJ8AIDZJS=55.7ANS=55.7/8=6.96<81600kVAIA3max=1324AN=30IDZJ10AIDZJS=66.2ANS=66.2/10=6.6<8从上表可以得出当SDB=100MVA时:各容量变压器,按满足过负荷要求的最小变比选择变比，630KVA时，能满足速断保护要求的。对于工厂用配电所〔Kgh=3〕计算结果同SDB=200MVA。B50MVA时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：400kVAIA3max=458AN=8IDZJ9AIDZJS=85.9ANS=85.9/9=9.5>8500kVAIA3max=547AN=10IDZJ9AIDZJS=82ANS=82/9=9.1>8630kVAIA3max=593AN=15IDZJ8AIDZJS=59.3ANS=59.3/8=7.4<8800kVAIA3max=700AN=15IDZJ10AIDZJS=70ANS=70/10=7<81000kVAIA3max=816AN=20IDZJ9AIDZJS=61.2ANS=61.2/9=6.8<81250kVAIA3max=934AN=30IDZJ8AIDZJS=46.7ANS=46.7/8=5.8<81600kVAIA3max=1077AN=30IDZJ10AIDZJS=53.9ANS=53.9/10=5.9<8从上表可以得出当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，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。留意:(1)际使用时按继电保护的要求选择变比后，还应进展灵敏度的(2)当承受去分流跳闸方式时，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。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；Ie1 电流互感器的额定一次电流；Ib1 电流互感器的饱和电流；mb1及mjs的因素。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:电流互感器的型号对mb1的影响：为简洁起见，下面仅以LFS(B)-10及LCJ-10为例作一下比较(B级)：对于LFS(B)-10，额定一次电流20~600A，在二次负荷〔COSф=0.8〕2欧,10%10倍。对于LCJ-10，额定一次电流20~600A，在二次负荷〔COSф=0.8〕2欧,10%6倍。LFS(B)-10互感器的mb1LCJ-10mb1值的。B10%倍数，如对于LFSQ-10LZZJB6-10型，B10%100~1500A时15。二次负载的变化对mb1的影响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75~1500A，在二次负荷〔COSф=0.8〕为2欧,10%倍数为10倍;而在二次负荷〔COSф=0.8〕1欧,10%倍数达~17倍。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,变比的变化对mb1的影响很小，LFS(B)-1075~1500A时，在二次负荷〔COSф=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75~1000A，二次负荷〔COSф=0.8〕2欧,10%10倍,在额定一次电流1500A，二次负荷〔COSф=0.8〕为2欧,10%倍数达~17倍mjs的因素分析如下:Imax1=1.1*IDZJS/Ie2；IDZJS=Kk*Kjx*IA3max/N;1.1----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IDZJSB处短路容量SDB及电流互感器的变比共同确定的。明显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,mjs越大,mjs<mb1,相反,电流互感器的变比越大，就使mjsmjs<mb1mjs的数值,630kVA变压器为例来加以说明:在Kgh=3,SDB=200MVA时,N=100/5=20,IA3max=699A,IDZJ9A,IDZJS=52.4A,NS=52.4/9=5.8取6,此时IDZJS=6*9=54A,Imax1=1.1*IDZJS/Ie2=1.1*54/5=11.88,10%倍数在额定负载下的最小倍数一般为10倍,明显在额定负载下Imax1已不能满足要求,mjs<mb1。N150/5=30,Kgh,SDB保持不变时,IDZJ=5.56A6A,IDZJS=35A,NS=35/6=5.86,此时IDZJS=6*6=36A,Imax1=1.1*IDZJS/Ie2=1.1*36/5=7.9<10,明显在额定负载下Imax1已很简洁能满足要求。另外短路容量SDB越大，而电流互感器的变比确定时，IDZJSmjs越大,mjs<mb1630kA变压器为例来加以说明(假设Kgh=3，N=20):SDB=200MVAIA3max=699AIDZJS=34.95A；SDB=100MVA时IA3max=660AIDZJS=33A；SDB=50MVAIA3max=593AIDZJS=29.65A；从上面数据可以得出:短路容量SDB变化对IDZJS的影IDZJS的影响变化较小。另外需要指出的是：假设电流互感器的变比能通过继电mjsmjs=Imax1/Ie1=1.1*10*8/5=17.6;mjs<mjsmjs较大,B10%倍数的电流互感器。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.动稳定选择明显电流互感器热.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三种状况进展考虑，此时，C处短路电流如下:SDC=200MVAI”C3max=11kA,IC3max=16.7kA,iC3max=28kA;SDC=100MVI”C3max=5.5kA,IC3max=8.35kA,iC3max=14kA;SDC=50M