電流互感器10%誤差的實(shí)際計(jì)算及不合格的處理

1、電流互感器10%誤差的實(shí)際計(jì)算及不合格的處理遼寧電力送變電工程公司：金良摘要：電流互感器10%誤差必須合格，否則會造成保護(hù)誤動。我們在沈陽韓屯變電站對220KV側(cè)和66KV側(cè)電互感器的 10%誤差進(jìn)行了正確計(jì)算，對10%誤差不合格的間隔采用了在電流互感器二次并接電纜的解決辦法，最終使電流互感器的10%誤差全部合格，保證了沈陽韓屯變電站的正常投運(yùn)。 關(guān)鍵詞： 電流互感器 10%誤差 母差保護(hù) 二次負(fù)擔(dān)1 前言電流互感器10%誤差的計(jì)算無論在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)規(guī)定匯編，還是在東北電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動裝置反事故措施綱要中都有嚴(yán)格的要求，必須計(jì)算合格。如電流互感器10%誤差不合格，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短

2、路故障時(shí)，就會由于電流互感器的二次電流值不能正確反應(yīng)一次短路電流值，而造成保護(hù)誤動的事故。因此對電流互感器10%誤差計(jì)算必須高度重視，當(dāng)出現(xiàn)不合格時(shí)，一定認(rèn)真采取辦法解決，直到滿足規(guī)程要求。本文將結(jié)合沈陽韓屯變電站工程，對電流互感器10%誤差的計(jì)算步驟和不合格的解決方法進(jìn)行分析，以供參考。2 沈陽韓屯變電站工程概況沈陽韓屯變電站位于沈陽市于洪區(qū)，是按綜合自動化變電站設(shè)計(jì)的。本期裝設(shè)一臺容量為180MVA的變壓器；220kV側(cè)采用雙母線代旁路接線方式，本期出線兩回，另有旁路、主一次、PT各一組，共5個(gè)間隔；66kV側(cè)采用雙母線代旁路接線方式，本期出線12回，另有電容器、旁路、母聯(lián)、所用變、主二次

3、、PT各一組，共18個(gè)間隔。一次設(shè)備的220KV側(cè)電流互感器為大連互感器廠生產(chǎn)，66KV側(cè)電流互感器為沈陽變壓器有限責(zé)任公司生產(chǎn)。二次設(shè)備的保護(hù)為南瑞公司生產(chǎn)，監(jiān)控系統(tǒng)為四方公司生產(chǎn)。在本項(xiàng)工程的施工中，我們分別對220KV側(cè)和66KV側(cè)的電流互感器進(jìn)行了10%誤差計(jì)算。220KV側(cè)的電流互感器經(jīng)計(jì)算10%誤差全部合格，66KV側(cè)的電流互感器經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)有5個(gè)間隔的10%誤差不合格，之后通過在電流互感器二次并接電纜的辦法，使10%誤差全部合格。3電流互感器10%誤差的實(shí)際計(jì)算要進(jìn)行電流互感器10%誤差的計(jì)算，首先須進(jìn)行電流互感器實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值的測量，并對電流互感器的伏安特性進(jìn)行試驗(yàn)，之后才能對1

4、0%誤差進(jìn)行計(jì)算。3.1 電流互感器實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值的測量電流互感器的額定二次負(fù)擔(dān)值一般都標(biāo)注在電流互感器名牌上，有時(shí)用VA值表示，有時(shí)用值表示。電流互感器實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值的測量有兩個(gè)作用，一方面可以檢查在正常運(yùn)行時(shí)，電流互感器的誤差是否合格，當(dāng)實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值小于額定二次負(fù)擔(dān)值時(shí)為合格，否則為不合格。另一方面可以通過實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值對電流互感器10%誤差進(jìn)行計(jì)算，從而來判斷當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)電流互感器誤差是否合格。當(dāng)電流互感器的實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值不合格時(shí)，不但在正常運(yùn)行時(shí)不能滿足計(jì)量、測量和保護(hù)的要求，而且在負(fù)荷增大時(shí)還會造成保護(hù)誤動。即使電流互感器實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值合格，我們也要進(jìn)行10%誤差計(jì)算，來驗(yàn)證在系統(tǒng)

5、故障時(shí)電流互感器的10%誤差是否合格。如10%誤差不合格，那么在不能增大電流互感器變比的情況下，還是需要通過減小電流互感器實(shí)際二次負(fù)擔(dān)的辦法進(jìn)行解決。電流互感器實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值測量時(shí)，應(yīng)在電流互感器的二次加電流5A（電流互感器二次額定值為5A時(shí)）或1A（電流互感器二次額定值為1A時(shí)）。母差保護(hù)的輔助變流器如在戶外，那么電流應(yīng)在戶外輔助變流器的一次側(cè)加。沈陽韓屯變電站的220KV側(cè)輔助變流器在母差保護(hù)的裝置內(nèi)，而66KV側(cè)的輔助變流器是在戶外的母差端子箱內(nèi)。所以在電流互感器實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值測量時(shí)，220KV側(cè)是在戶內(nèi)加電流，66KV側(cè)是在戶外母差端子箱加電流。測量電流互感器實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值時(shí)，應(yīng)注意兩

6、點(diǎn)，一是應(yīng)短掉電流互感器二次回路中N相所接元件（如接地選線裝置等），因在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)N相沒有電流流過；另一點(diǎn)是把母差保護(hù)中的差回路應(yīng)短掉，因在系統(tǒng)正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)差回路沒有電流。沈陽韓屯變電站220KV側(cè)母差保護(hù)是南瑞公司生產(chǎn)的LFP915型，差回路在保護(hù)裝置內(nèi)，因負(fù)擔(dān)小，不必短掉。66KV側(cè)母差保護(hù)是南瑞公司生產(chǎn)的LFP975型，差回路在保護(hù)裝置和戶外的輔助變流器之間，所以做二次負(fù)擔(dān)測量時(shí)，66KV側(cè)是在戶外輔助變流器的二次側(cè)把差回路短掉的。3.2 電流互感器伏安特性的試驗(yàn)在進(jìn)行電流互感器伏安特性的試驗(yàn)時(shí)，電流應(yīng)盡量加到10A（電流互感器二次額定值為5A時(shí)）或2A（電流互感器二次額定值

7、為1A時(shí)）。沈陽韓屯變電站電流互感器二次額定值都為5A，在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)都加大到10A。如做伏安特性試驗(yàn)時(shí)沒有專用的升壓設(shè)備，可用單相調(diào)壓器加大到400V，調(diào)壓器的容量應(yīng)選擇5KVA，試驗(yàn)接線如圖1所示。當(dāng)調(diào)壓器在零位時(shí)加入電流互感器二次的電壓為AN相相電壓220V，當(dāng)調(diào)壓器調(diào)到最大位置時(shí)加入電流互感器二次的電壓為AB相線電壓380V，由于調(diào)壓器的輸出變比為220/250，所以電壓可以加大到400V。在沈陽韓屯變電站就是采用這種方法對220KV和66KV的電流互感器進(jìn)行伏安特性試驗(yàn)的。3.3 電流互感器10%誤差的計(jì)算電流互感器10%誤差只須對母差保護(hù)卷計(jì)算，當(dāng)母差保護(hù)卷合格時(shí)，其它保護(hù)卷可不計(jì)算

8、。因?yàn)楫?dāng)某一出線出口短路時(shí)，雖然由于短路電流很大，有時(shí)可達(dá)幾萬安培，電流互感器會很快飽和，但反應(yīng)到二次的故障電流也很大，完全能使這一出線的距離保護(hù)和電流保護(hù)動作，不會由于電流互感器10%誤差不合格，二次電流值不能正確反應(yīng)一次故障電流值而使保護(hù)拒動。但母差保護(hù)卻不同，因?yàn)楫?dāng)某一出線出口短路時(shí)，由于短路電流很大，當(dāng)電流互感器10%誤差不合格時(shí)，那么這一出線的二次電流值就不能正確反應(yīng)一次故障電流值，而此時(shí)接在母差保護(hù)差回路中的其它出線，卻由于短路電流小能夠正確反應(yīng)一次故障電流值，其結(jié)果在母差保護(hù)的差回路中就會出現(xiàn)差電流（理想時(shí)差回路電流為0）。當(dāng)差電流值足夠大時(shí)，就會造成母差保護(hù)誤動而跳開所有出線開

9、關(guān)的嚴(yán)重事故。因此電流互感器10%誤差只須對母差保護(hù)卷計(jì)算，其它保護(hù)卷可不計(jì)算。在電流互感器10%誤差計(jì)算時(shí)，短路電流應(yīng)取三相短路電流值。因?yàn)樵谌喽搪?、兩相短路，兩相短路接地和單相接地短路四種故障中，三相短路電流最大也最嚴(yán)重。所以當(dāng)三相短路電流時(shí)電流互感器10%誤差計(jì)算合格，那么在其它短路時(shí)電流互感器10%誤差也一定合格。電流互感器10%誤差的計(jì)算步驟如下：3.3.1 短路電流倍數(shù)m 的計(jì)算 計(jì)算公式為m=2Id/Ie Id -外部短路時(shí)通過電流互感器的最大三相短路電流 Ie-電流互感器一次額定電流2.3.2 勵(lì)磁電流Io的計(jì)算 計(jì)算公式為Io=m/2（當(dāng)電流互感器二次額定電流為5A時(shí)） =

10、m/10（當(dāng)電流互感器二次額定電流為1A時(shí)）3.3.3 根據(jù)Io由電流互感器伏安特性曲線查出U2值 當(dāng) Io計(jì)算值大于加入電流互感器二次最大實(shí)際電流值時(shí)，應(yīng)取最大實(shí)際電流值對應(yīng)的電壓。因?yàn)樽畲髮?shí)際電流值對應(yīng)的電壓如計(jì)算合格，那么Io計(jì)算值所對應(yīng)電壓的計(jì)算結(jié)果就一定合格。當(dāng) Io計(jì)算值小于加入電流互感器二次實(shí)際最大電流值時(shí)，應(yīng)取Io的計(jì)算值所對應(yīng)的電壓進(jìn)行計(jì)算。在沈陽韓屯變電站查66KV側(cè)電流互感器伏安特性曲線U2值時(shí)，主二次、旁路、母聯(lián)的Io取的是計(jì)算值7.5A，其它出線間隔Io取的是最大實(shí)際值10A。3.3.4 電流互感器二次線卷漏抗Z2的計(jì)算計(jì)算公式為Z2=1.3R R-電流互感器二次線卷

11、直流電阻3.3.5 電流互感器10%誤差允許的最大負(fù)但Z的計(jì)算計(jì)算公式為：Z=(U2-Io Z2)/9Io- Z23.3.6 電流互感器二次負(fù)擔(dān)實(shí)際值ZFD的計(jì)算 計(jì)算公式為：ZFD=1/2ZAN（當(dāng)三相電流互感器時(shí)） =3 /2ZAN（當(dāng)兩相電流互感器時(shí)）3.3.7 10%誤差計(jì)算結(jié)果的判定：當(dāng)電流互感器允許的最大負(fù)但值大于實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值時(shí)，10%誤差合格;當(dāng)電流互感器允許的最大負(fù)但值小于實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值時(shí)，10%誤差不合格。由于沈陽韓屯變電站220KV側(cè)電流互感器10%誤差計(jì)算結(jié)果全部合格，所以表1只列出了66KV側(cè)電流互感器10%誤差計(jì)算結(jié)果。66KV側(cè)電流互感器安裝為兩相式，裝在A、C相

12、，B相無電流互感器。表1 66KV側(cè)電流互感器10%誤差計(jì)算安裝單位保護(hù)名稱I0 (A)U2 (V)R ()Z ()ZFD ()結(jié) 論主二次母差7.52300.42.830.49合格66KV旁路母差7.52310.42.830.41合格66KV母聯(lián)母差7.52310.42.830.41合格66KV韓成甲母差252400.30.630.64不合格66KV韓成乙母差252340.30.610.62不合格66KV韓怒甲母差252210.30.550.23合格66KV韓怒乙母差252180.30.540.33合格66KV韓陵甲母差252200.30.540.35合格66KV韓陵乙母差252190.30

13、.540.41合格66KV韓北母差252200.30.540.52合格66KV農(nóng)電甲母差252430.30.650.69不合格66KV農(nóng)電乙母差252420.30.6420.64合格66K韓虎母差252430.30.650.60合格66KV所用變母差252400.30.630.89不合格66K電容器母差252350.30.611.02不合格66KV歐亞甲母差252000.30.450.33合格66KV歐亞乙母差252000.30.450.33合格技術(shù)要求Z>ZFD注：66kV側(cè)三相短路電流Id=15000A, 主二次、旁路、母聯(lián)電流互感器變比為2000/5，其它間隔電流互感器變比為600

14、/5。電流互感器二次電纜截面為2.5 mm2。由表1可知：66KV所用變、66KV電容器、66KV農(nóng)電甲線、66KV韓成甲線、66KV韓成乙線共5個(gè)間隔的Z<ZFD，10%誤差不合格。4 電流互感器10%誤差不合格的處理不合格采取的辦法 : 一是增大電流互感器變比；二是減小電流互感器實(shí)際的二次負(fù)擔(dān)值。而增加電流互感器二次線芯截面，是減小電流互感器實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值的最好辦法。因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯亩呜?fù)擔(dān)值ZFD=UI（I是加入的電流，U是所測得的電壓）,而微機(jī)保護(hù)二次負(fù)擔(dān)值都非常小，約為1VA，所以二次負(fù)擔(dān)值主要在電流互感器二次電纜上，二次電纜的阻值越小，二次負(fù)擔(dān)值越小。根據(jù)歐姆定律R=L/S（

15、L是導(dǎo)體的長度，S是導(dǎo)體的截面，是導(dǎo)體的電阻率，R是導(dǎo)體的直流電阻。由于電流互感器二次電流是低壓工頻，所以直流電阻R約等于阻抗值ZFD）可知,電阻值與電纜的長度成正比，與線芯截面成反比。所以增加電流互感器二次線芯截面，可減小二次電纜的電阻值，從而減小電流互感器的二次負(fù)擔(dān)值。由于沈陽韓屯變電站66KV側(cè)電流互感器二次無抽頭，所以不能采用增大變比的辦法，只能采取減小電流互感器實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值的辦法解決。具體辦法是在電流互感器二次再并接一根同型號的電纜，使電流互感器二次線芯截面增加一倍，實(shí)際二次負(fù)擔(dān)值減小，從而使10%誤差合格。表2是增加電流互感器二次線芯截面后10%誤差的計(jì)算結(jié)果。表2電流互感器10

16、%誤差計(jì)算安裝單位保護(hù)名稱I0 (A)U0 (V)R ()Z ()ZFD ()結(jié) 論66KV韓成甲母差252400.30.630.55合格66KV韓成乙母差252340.30.600.48合格66KV農(nóng)電甲母差252430.30.650.64合格66KV所用變母差252400.30.630.43合格66KV電容器母差252350.30.610.52合格技術(shù)要求Z>ZFD由表2可知，通過增加二次線芯截面后（并接一根2.5 mm2的4芯電纜），電流互感器10%誤差的計(jì)算全部合格。5 結(jié)束語由于目前電網(wǎng)越來越緊密，系統(tǒng)阻抗越來越小，致使短路電流越來越大。所以為避免由于電流互感器10%誤差不合格而造成保護(hù)誤動事故的發(fā)生，建議設(shè)計(jì)部門在66kV側(cè)電流互感器配置時(shí)，首先考慮電流互感器應(yīng)有抽頭，使母差保護(hù)卷能夠盡量用大變比，這樣當(dāng)母差保護(hù)卷選擇大變比時(shí)，其它保護(hù)卷和計(jì)量卷可通過抽頭選擇小變比，以保證其它保護(hù)的靈敏度和計(jì)量的精度；