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    保護用電流互感器正確級選擇的探討

    發布日期:2015-1-20 15:46:59閱讀次數:

    1 問題的提出
    保護用電流互感器(TA)主要與繼電保護裝置配合,在線路發生短路過載等故障時,向繼電裝置提供信號切斷故障電路,保護電力係統的安全。它的工作條件與測量用互感器完全不同,後者正常一次電流工作範圍有合適的準確度即可,當通過故障短路電流時,希望互感器盡早飽和,以保護測量儀表不受短路電流損害。而前者在比正常電流大幾倍或幾十倍電流時才開始工作,其誤差(電流和相位誤差)要求在誤差曲線範圍內,而同時考核電流誤差和相位差時用複合誤差。
    保護用TA一次電流i1較小時,二次電流i2線 性變化;當i1增大到一定時,互感器鐵心中的磁密很高。由於鐵磁材料的非線性,勵磁電流i0中高次諧波含量很大,波形呈尖頂形,與正弦波相去甚遠,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圖分析,需采用複合誤差的(概念分析),這使i0迅速增大,相當於部分i1未能轉換成i2,i2與i1不再成正比變化,從而增加TA誤差。
    當電力係統發生短路故障而引起繼電保護動作時,短路電流i很大,一般為額定電流的10幾倍,使誤差增大,危及保護裝置的靈敏性和選擇性。
    另外,從原理上講,TA本身是個特殊的變壓器,變壓器都有在額定負荷下運行的要求。因此,如TA二次側負荷超過其額定二次負荷值,同樣會增加其誤差。
    2 解決的思路
    如上所述,TA誤差不可避免,其大小與TA鐵心勵磁特性及二次側負荷有關。
    要控製好這個誤差,須處理TA所在位置最大故障i、該電流與額定i1的比值、額定電流比及額定二次負荷的關係。因此需準確了解準確級及與其相關的準確級限值、額定電流比和額定負荷的概念。要解決此問題,就要根據變電站的實際情況選擇合適的準確級。
    對保護用TA,準確級以該級在額定準確限值i1下的最大允許複合誤差的百分數標稱,其後標以字母"P"表示保護[1],它實際上是人為規定的TA製造的誤差等級要求。準確限值係數指能滿足複合誤差要求的i1max與額定i1的比值。額定電流比則指額定i1與i2的比值。額定負荷是確定互感器準確級所依據的二次負荷值[1]。
    在早期國家標準《電流互感器》(GBl208-75)中規定,TA保護準確級為B和D級。在選擇保護用TA準確級時,應校驗10%誤差曲線,以保證在短路時電流誤差不超過規定值[2]。目前新版中規定準確級為5P和10P,分別表示在額定準確限值i1時的複合誤差限值為5%、10%;其準確限值係數標準值係列為5、10、15、20、30等,表示在短路故障下,若短路電流i與額定i1,相比的倍數小於該值,則誤差控製在準確級範圍內。
    因此,得到2個結論:1)選擇保護用TA的準確級須同時選擇準確限值係數,如5P20及1 200/5A,表示i≯20倍額定i1,即≯20×1 200=24 kA範圍之內時,複合誤差≯5%;2)選擇雙方向,即可根據已給定的ilmax、二次負荷值和10%誤差曲線,準確限值係數,選擇額定電流比;也可根據給定的i1max、額定電流比和10%誤差曲線選擇準確限值係數,根據10%誤差曲線選擇額定二次負荷和二次電纜截麵。
    在穩態運行時,TA二次負荷應滿足10%誤差曲線的要求,隻要TA二次實際負荷<10%誤差曲線允許的負荷,其測量誤差在10%以內。二次負荷越大,鐵心越容易飽和。
    3 實例說明
    某110kV變電站110kV母線i1max25 kA,TA二次側負荷40 VA。
    首先根據繼電保護裝置的要求,保護用TA的穩態誤差≯10%[3],根據工程建設控製設備造價選擇準確級為10P。根據實例查圖2曲線,得到準確限值係數為24。根據ilmax。為25kA除以準確限值係數得到1042A。考慮到準確限值係數應盡量  

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