軌道交通牽引供變電技術(shù)課件：儀用互感器的選擇

軌道交通牽引變電所設(shè)計(jì)

儀用互感器的選擇軌道交通牽引供變電技術(shù)

儀用互感器的選擇儀用互感器包括電壓互感器與電流互感器，是測(cè)量、監(jiān)視和保護(hù)系統(tǒng)中所必需的電器。對(duì)它們的選擇，除了從裝置種類、屋內(nèi)或屋外安裝、結(jié)構(gòu)形式等方面考慮外，還應(yīng)分別按不同互感器所依據(jù)的技術(shù)條件進(jìn)行選擇，目前廣泛應(yīng)用的仍是電磁式互感器。一、電壓互感器的選擇選擇電壓互感器時(shí)依據(jù)的技術(shù)條件：（1）額定電壓。所選電壓互感器的額定一次側(cè)電壓必須與互感器接入處電網(wǎng)的額定電壓一致；互感器的額定二次側(cè)電壓符合測(cè)量?jī)x表和繼電器的額定電壓，一般等于100V或。接成開(kāi)口軌道交通牽引供變電技術(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)三角形的輔助二次繞組電壓一般有100V、110/3V等。（2）根據(jù)用途、負(fù)載的性質(zhì)選擇電壓互感器的類型及其接線方式。例如，儀表負(fù)荷為三相瓦特表和三相瓦時(shí)計(jì)時(shí)，對(duì)一次側(cè)電壓為10kV的電壓互感器，可用三相式Y(jié)形接線或兩臺(tái)單相互感器連成V形接線（見(jiàn)圖9.19）向上述儀表供電；而對(duì)電壓為35kV以上的電壓互感器，則采用兩臺(tái)單相V形接線方式（因不生產(chǎn)這種電壓的三相電壓互感器）比采有三個(gè)單相互感器連成Y形接線要經(jīng)濟(jì)。軌道交通牽引供變電技術(shù)圖9.19兩臺(tái)單相電壓互感器連成V形接線方式6～10kV系統(tǒng)接有絕緣監(jiān)視裝置時(shí)，則選用三相五柱式電壓互感器較為合理。（3）根據(jù)所要求的準(zhǔn)確度等級(jí)確定電壓互感器的容量，并應(yīng)使軌道交通牽引供變電技術(shù)

（9.69）式中，、分別為每相負(fù)荷容量（V·A）和互感器的二次側(cè)額定容量（V·A）。電壓互感器的誤差隨負(fù)荷大小而變化，負(fù)荷（）增大，誤差隨之增大。因此，電壓互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)與其繞組的輸出容量相適應(yīng)，輸出容量增大，則其準(zhǔn)確度等級(jí)降低。電壓互感器的二次負(fù)載，與互感器及接入儀表的接線方式有關(guān)，現(xiàn)將牽引供電系統(tǒng)和三相供電系統(tǒng)中應(yīng)用較多的幾種不同接線方式的二次負(fù)載計(jì)算方法與結(jié)果，如表9.8所示。軌道交通牽引供變電技術(shù)表9.8電壓互感器二次負(fù)載（）的計(jì)算式互感器接線形式及負(fù)載連接圖類別每相電壓互感器的有功及無(wú)功負(fù)載（V/V-V接線）ABBC（Y/Y-V接線）ABC互感器接線形式及負(fù)載連接圖類別每相電壓互感器的有功及無(wú)功負(fù)載（V/V-△接線）（見(jiàn)圖9.20）ABBC續(xù)表9.8軌道交通牽引供變電技術(shù)

現(xiàn)以牽引系統(tǒng)常用的互感器連成V形、負(fù)載為△形接線為例，說(shuō)明表中計(jì)算結(jié)果的推導(dǎo)過(guò)程如下：電壓互感器與儀表的接線圖如圖9.20所示。設(shè)、分別為V接的兩互感器每個(gè)的視在容量；、、分別為接入每相儀表的負(fù)荷容量；、、分別為每相儀表負(fù)載的相位角，且線電流、分別用相電流表示：圖9.20互感器為V/V形，接線負(fù)載軌道交通牽引供變電技術(shù)則同理軌道交通牽引供變電技術(shù)

（9.70）式中，為接于ab相間的儀表電壓線圈的有功功率之和；為接于ab相間的儀表電壓線圈的無(wú)功功率之和。同理因電壓互感器各相的負(fù)荷一般不相等，在考慮準(zhǔn)確度等級(jí)時(shí)，應(yīng)取最大負(fù)荷作為選擇容量的依據(jù)。

（9.71）軌道交通牽引供變電技術(shù)

對(duì)電壓互感器不需校驗(yàn)短路時(shí)的穩(wěn)定性，因它在主接線中是與主回路并聯(lián)，主接線及其主回路發(fā)生短路時(shí)，電壓互感器不會(huì)通過(guò)短路電流?！纠?.8】選擇牽引變電所10kV母線上的電壓互感器，已知其二次負(fù)荷：6條饋電線上共裝有6個(gè)三相有功瓦時(shí)計(jì)，6個(gè)無(wú)功電度表，1個(gè)電壓表測(cè)母線電壓，1套絕緣監(jiān)視裝置，如圖9.21所示。圖9.21例題9.8電路軌道交通牽引供變電技術(shù)解由于互感器為10kV電壓，主要向包括準(zhǔn)確度要求較高的瓦時(shí)計(jì)等測(cè)量?jī)x表和絕緣監(jiān)視裝置供電，故采用JSJW-10型三相五柱式電壓互感器較為合理。由附錄中附表12查知，這種互感器準(zhǔn)確度級(jí)為0.5時(shí)，容量為120VA。應(yīng)計(jì)算二次負(fù)荷后校驗(yàn)?zāi)芊駶M足所需負(fù)載功率和保證準(zhǔn)確度級(jí)的要求。按互感器與儀表的接線方式計(jì)算最大相負(fù)荷，將每項(xiàng)儀表的參數(shù)（見(jiàn)附錄中附表15）及總負(fù)荷列于表9.9中。軌道交通牽引供變電技術(shù)表9.9電壓互感器二次負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表儀表名稱儀表電壓線圈數(shù)儀表總數(shù)儀表所需功率儀表儀表ab相bc相每個(gè)功率/VA總計(jì)/W/var/W/var有功瓦時(shí)計(jì)261.59.00.380.9253.428.333.428.33無(wú)功電度表261.59.00.380.9253.428.333.428.33電壓表114.54.5104.5———總計(jì)

11.3416.666.8416.66軌道交通牽引供變電技術(shù)所以由表9.8中Y/Y-V接線方式的互感器各相負(fù)荷計(jì)算式得（VA）（VA）（W）軌道交通牽引供變電技術(shù)（var）計(jì)入每相絕緣監(jiān)視接有電壓表的負(fù)荷，則a相總負(fù)荷為（VA）（W）（var）軌道交通牽引供變電技術(shù)計(jì)入接于相電壓的絕緣監(jiān)視用電壓表，則b相總負(fù)荷為（VA）而JSJW-10型三相五柱互感器0.5級(jí)時(shí)各相容量為120/3＝40（VA），故。因而所選擇的電壓互感器的容量能滿足儀表負(fù)荷及準(zhǔn)確度級(jí)的要求。軌道交通牽引供變電技術(shù)二、電流互感器的選擇電流互感器選擇時(shí)所依據(jù)的技術(shù)條件如下：1.額定一次電壓和額定電流電流互感器的額定一次電壓必須與互感器安裝處的額定電壓一致，它與額定電流應(yīng)滿足式中，、分別為互感器原邊額定電流和裝置的最大長(zhǎng)期工作電流。在環(huán)境溫度條件下，連續(xù)通過(guò)電流互感器的原邊電流應(yīng)盡量接近額定電流，電流過(guò)

（9.72）

（9.73）軌道交通牽引供變電技術(shù)大將使誤差增大?；ジ衅鞯亩晤~定電流一般為5A，與儀表、繼電器的標(biāo)準(zhǔn)電流相符。2.準(zhǔn)確度級(jí)與鐵心數(shù)電流互感器鐵心不同時(shí)，二次繞組的準(zhǔn)確度級(jí)不同，供電度表需用0.5級(jí)，一般儀表用1.0級(jí)，估計(jì)電參數(shù)的儀表只需3級(jí)準(zhǔn)確度，若只有一種用途，則可只選帶一個(gè)鐵心的互感器。電流互感器的準(zhǔn)確度級(jí)與一定容量相對(duì)應(yīng)，若負(fù)載增大超過(guò)某一準(zhǔn)確度級(jí)所對(duì)應(yīng)的額定容量，則準(zhǔn)確度級(jí)下降。3.按額定容量校驗(yàn)二次負(fù)載電流互感器次邊通過(guò)額定電流和負(fù)載總阻抗時(shí)的功率為軌道交通牽引供變電技術(shù)（V·A）（9.74）其中，，負(fù)載總阻抗由下式?jīng)Q定：

（9.75）式中，為所連接儀表串聯(lián)線圈的總阻抗（Ω）；、分別為二次連接導(dǎo)線電阻和連接頭接觸電阻（Ω），通常取。將式（9.75）代入式（9.74），則選擇電流互感器應(yīng)滿足（9.76）軌道交通牽引供變電技術(shù)式（9.75）中、不變，可變，應(yīng)選擇一定的導(dǎo)線截面（S）以符合式（9.76）的要求，即

（9.77）則導(dǎo)線截面（mm2）式中，為導(dǎo)線的電阻系數(shù)（Ω·mm2/m）；L為連接導(dǎo)線的計(jì)算長(zhǎng)度（m）。導(dǎo)線計(jì)算長(zhǎng)度L與互感器的接線方式有關(guān)。如圖9.22所示，設(shè)互感器至儀表的實(shí)際安裝距離為l米，則單相接線L＝2l［見(jiàn)圖9.22（a）］；三相星形接線L＝l，中性線的電流可忽略不計(jì)［見(jiàn)圖9.22（c）］。軌道交通牽引供變電技術(shù)

（a）（b）（c）圖9.22

電流互感器與儀表連接方式圖兩相星形（V形）接線：，如圖9.22（b）所示，可由電壓降的關(guān)系求得。例如，由a相互感器端經(jīng)儀表、公共線至端的電壓降為由此可知連接導(dǎo)線的計(jì)算長(zhǎng)度。軌道交通牽引供變電技術(shù)

最后選出導(dǎo)線截面，為保證機(jī)械強(qiáng)度要求，對(duì)銅導(dǎo)線來(lái)說(shuō)S不應(yīng)小于1.5mm2。4.校驗(yàn)短路時(shí)的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性電流互感器的熱穩(wěn)定性，應(yīng)按下式的條件判斷，即（9.78）式中，為互感器熱穩(wěn)定倍數(shù)，即熱穩(wěn)定電流與額定一次電流之比，由附錄中附表13.2查得；t為熱穩(wěn)定電流通過(guò)的時(shí)間（t＝1s）；為電流互感器一次額定電流。電流互感器機(jī)械穩(wěn)定性，應(yīng)按下式的條件判斷，即（9.79）式中，為電動(dòng)力穩(wěn)定倍數(shù)，即互感器允許承受的最大瞬時(shí)電流與額定電流振幅之比；為短路電軌道交通牽引供變電技術(shù)流沖擊值。短路時(shí)電流互感器絕緣瓷瓶帽的強(qiáng)度校驗(yàn)，與母線穿墻套管的強(qiáng)度校驗(yàn)相同，可按式（9.61）進(jìn)行。【例9.9】選擇變電所10kV饋出線用電流互感器，已知線路工作電流為75A、三相短路電流，，，，互感器供給有功瓦時(shí)計(jì)、有功瓦特表、電流表和過(guò)流保護(hù)等負(fù)載，互感器至主控制室儀表間安裝距離l＝50m，如圖9.23所示。軌道交通牽引供變電技術(shù)圖9.23例題9.9圖解：（1）按已知數(shù)據(jù)，可選用LFC-10-0.5/3型電流互感器，電流比為150/5，有兩個(gè)鐵心，其中準(zhǔn)確度0.5級(jí)的供儀表用，3級(jí)的供保護(hù)用。由附錄中附表13查得兩鐵心的對(duì)應(yīng)額定容量分別為15VA、30VA。熱穩(wěn)定倍數(shù)，電動(dòng)力穩(wěn)定倍數(shù)。（2）每相互感器二次負(fù)荷列于表9.10中，據(jù)此進(jìn)行二次負(fù)載的計(jì)算與校驗(yàn)。軌道交通牽引供變電技術(shù)表9.10電流互感器二次負(fù)載統(tǒng)計(jì)表儀表名稱二次負(fù)荷/V·AA相B相C相電流表（ITI-A型）—3.0—有功功率表（IDI-W）1.45—1.45有功瓦時(shí)計(jì)（DSI）0.5—0.5總計(jì)1.953.01.95以最大一相（B相）負(fù)載為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算，取，則從式（9.77）可得導(dǎo)線電阻為（Ω）軌道交通牽引供變電技術(shù)銅導(dǎo)線，，則其截面為（mm2）因此，選擇截面為2.5mm2的銅導(dǎo)線，可滿足要求。（3）校驗(yàn)熱穩(wěn)定性。（kA2·s）計(jì)算短路熱效應(yīng)為軌道交通牽引供變電技術(shù)（kA2·s）（kA2·s）（kA2·s）可知，能滿足熱穩(wěn)定性要