轨道交通牵引供变电技术课件：仪用互感器的选择

轨道交通牵引变电所设计

仪用互感器的选择轨道交通牵引供变电技术

仪用互感器的选择仪用互感器包括电压互感器与电流互感器，是测量、监视和保护系统中所必需的电器。对它们的选择，除了从装置种类、屋内或屋外安装、结构形式等方面考虑外，还应分别按不同互感器所依据的技术条件进行选择，目前广泛应用的仍是电磁式互感器。一、电压互感器的选择选择电压互感器时依据的技术条件：（1）额定电压。所选电压互感器的额定一次侧电压必须与互感器接入处电网的额定电压一致；互感器的额定二次侧电压符合测量仪表和继电器的额定电压，一般等于100V或。接成开口轨道交通牵引供变电技术轨道交通牵引供变电技术三角形的辅助二次绕组电压一般有100V、110/3V等。（2）根据用途、负载的性质选择电压互感器的类型及其接线方式。例如，仪表负荷为三相瓦特表和三相瓦时计时，对一次侧电压为10kV的电压互感器，可用三相式Y形接线或两台单相互感器连成V形接线（见图9.19）向上述仪表供电；而对电压为35kV以上的电压互感器，则采用两台单相V形接线方式（因不生产这种电压的三相电压互感器）比采有三个单相互感器连成Y形接线要经济。轨道交通牵引供变电技术图9.19两台单相电压互感器连成V形接线方式6～10kV系统接有绝缘监视装置时，则选用三相五柱式电压互感器较为合理。（3）根据所要求的准确度等级确定电压互感器的容量，并应使轨道交通牵引供变电技术

（9.69）式中，、分别为每相负荷容量（V·A）和互感器的二次侧额定容量（V·A）。电压互感器的误差随负荷大小而变化，负荷（）增大，误差随之增大。因此，电压互感器的准确度等级与其绕组的输出容量相适应，输出容量增大，则其准确度等级降低。电压互感器的二次负载，与互感器及接入仪表的接线方式有关，现将牵引供电系统和三相供电系统中应用较多的几种不同接线方式的二次负载计算方法与结果，如表9.8所示。轨道交通牵引供变电技术表9.8电压互感器二次负载（）的计算式互感器接线形式及负载连接图类别每相电压互感器的有功及无功负载（V/V-V接线）ABBC（Y/Y-V接线）ABC互感器接线形式及负载连接图类别每相电压互感器的有功及无功负载（V/V-△接线）（见图9.20）ABBC续表9.8轨道交通牵引供变电技术

现以牵引系统常用的互感器连成V形、负载为△形接线为例，说明表中计算结果的推导过程如下：电压互感器与仪表的接线图如图9.20所示。设、分别为V接的两互感器每个的视在容量；、、分别为接入每相仪表的负荷容量；、、分别为每相仪表负载的相位角，且线电流、分别用相电流表示：图9.20互感器为V/V形，接线负载轨道交通牵引供变电技术则同理轨道交通牵引供变电技术

（9.70）式中，为接于ab相间的仪表电压线圈的有功功率之和；为接于ab相间的仪表电压线圈的无功功率之和。同理因电压互感器各相的负荷一般不相等，在考虑准确度等级时，应取最大负荷作为选择容量的依据。

（9.71）轨道交通牵引供变电技术

对电压互感器不需校验短路时的稳定性，因它在主接线中是与主回路并联，主接线及其主回路发生短路时，电压互感器不会通过短路电流。【例9.8】选择牵引变电所10kV母线上的电压互感器，已知其二次负荷：6条馈电线上共装有6个三相有功瓦时计，6个无功电度表，1个电压表测母线电压，1套绝缘监视装置，如图9.21所示。图9.21例题9.8电路轨道交通牵引供变电技术解由于互感器为10kV电压，主要向包括准确度要求较高的瓦时计等测量仪表和绝缘监视装置供电，故采用JSJW-10型三相五柱式电压互感器较为合理。由附录中附表12查知，这种互感器准确度级为0.5时，容量为120VA。应计算二次负荷后校验能否满足所需负载功率和保证准确度级的要求。按互感器与仪表的接线方式计算最大相负荷，将每项仪表的参数（见附录中附表15）及总负荷列于表9.9中。轨道交通牵引供变电技术表9.9电压互感器二次负荷统计表仪表名称仪表电压线圈数仪表总数仪表所需功率仪表仪表ab相bc相每个功率/VA总计/W/var/W/var有功瓦时计261.59.00.380.9253.428.333.428.33无功电度表261.59.00.380.9253.428.333.428.33电压表114.54.5104.5———总计

11.3416.666.8416.66轨道交通牵引供变电技术所以由表9.8中Y/Y-V接线方式的互感器各相负荷计算式得（VA）（VA）（W）轨道交通牵引供变电技术（var）计入每相绝缘监视接有电压表的负荷，则a相总负荷为（VA）（W）（var）轨道交通牵引供变电技术计入接于相电压的绝缘监视用电压表，则b相总负荷为（VA）而JSJW-10型三相五柱互感器0.5级时各相容量为120/3＝40（VA），故。因而所选择的电压互感器的容量能满足仪表负荷及准确度级的要求。轨道交通牵引供变电技术二、电流互感器的选择电流互感器选择时所依据的技术条件如下：1.额定一次电压和额定电流电流互感器的额定一次电压必须与互感器安装处的额定电压一致，它与额定电流应满足式中，、分别为互感器原边额定电流和装置的最大长期工作电流。在环境温度条件下，连续通过电流互感器的原边电流应尽量接近额定电流，电流过

（9.72）

（9.73）轨道交通牵引供变电技术大将使误差增大。互感器的二次额定电流一般为5A，与仪表、继电器的标准电流相符。2.准确度级与铁心数电流互感器铁心不同时，二次绕组的准确度级不同，供电度表需用0.5级，一般仪表用1.0级，估计电参数的仪表只需3级准确度，若只有一种用途，则可只选带一个铁心的互感器。电流互感器的准确度级与一定容量相对应，若负载增大超过某一准确度级所对应的额定容量，则准确度级下降。3.按额定容量校验二次负载电流互感器次边通过额定电流和负载总阻抗时的功率为轨道交通牵引供变电技术（V·A）（9.74）其中，，负载总阻抗由下式决定：

（9.75）式中，为所连接仪表串联线圈的总阻抗（Ω）；、分别为二次连接导线电阻和连接头接触电阻（Ω），通常取。将式（9.75）代入式（9.74），则选择电流互感器应满足（9.76）轨道交通牵引供变电技术式（9.75）中、不变，可变，应选择一定的导线截面（S）以符合式（9.76）的要求，即

（9.77）则导线截面（mm2）式中，为导线的电阻系数（Ω·mm2/m）；L为连接导线的计算长度（m）。导线计算长度L与互感器的接线方式有关。如图9.22所示，设互感器至仪表的实际安装距离为l米，则单相接线L＝2l［见图9.22（a）］；三相星形接线L＝l，中性线的电流可忽略不计［见图9.22（c）］。轨道交通牵引供变电技术

（a）（b）（c）图9.22

电流互感器与仪表连接方式图两相星形（V形）接线：，如图9.22（b）所示，可由电压降的关系求得。例如，由a相互感器端经仪表、公共线至端的电压降为由此可知连接导线的计算长度。轨道交通牵引供变电技术

最后选出导线截面，为保证机械强度要求，对铜导线来说S不应小于1.5mm2。4.校验短路时的热稳定性和机械稳定性电流互感器的热稳定性，应按下式的条件判断，即（9.78）式中，为互感器热稳定倍数，即热稳定电流与额定一次电流之比，由附录中附表13.2查得；t为热稳定电流通过的时间（t＝1s）；为电流互感器一次额定电流。电流互感器机械稳定性，应按下式的条件判断，即（9.79）式中，为电动力稳定倍数，即互感器允许承受的最大瞬时电流与额定电流振幅之比；为短路电轨道交通牵引供变电技术流冲击值。短路时电流互感器绝缘瓷瓶帽的强度校验，与母线穿墙套管的强度校验相同，可按式（9.61）进行。【例9.9】选择变电所10kV馈出线用电流互感器，已知线路工作电流为75A、三相短路电流，，，，互感器供给有功瓦时计、有功瓦特表、电流表和过流保护等负载，互感器至主控制室仪表间安装距离l＝50m，如图9.23所示。轨道交通牵引供变电技术图9.23例题9.9图解：（1）按已知数据，可选用LFC-10-0.5/3型电流互感器，电流比为150/5，有两个铁心，其中准确度0.5级的供仪表用，3级的供保护用。由附录中附表13查得两铁心的对应额定容量分别为15VA、30VA。热稳定倍数，电动力稳定倍数。（2）每相互感器二次负荷列于表9.10中，据此进行二次负载的计算与校验。轨道交通牵引供变电技术表9.10电流互感器二次负载统计表仪表名称二次负荷/V·AA相B相C相电流表（ITI-A型）—3.0—有功功率表（IDI-W）1.45—1.45有功瓦时计（DSI）0.5—0.5总计1.953.01.95以最大一相（B相）负载为依据进行计算，取，则从式（9.77）可得导线电阻为（Ω）轨道交通牵引供变电技术铜导线，，则其截面为（mm2）因此，选择截面为2.5mm2的铜导线，可满足要求。（3）校验热稳定性。（kA2·s）计算短路热效应为轨道交通牵引供变电技术（kA2·s）（kA2·s）（kA2·s）可知，能满足热稳定性要