1.电流互感器选择和应用原则.doc

1 -电流互感器选择和应用原则盛和乐 高惠民 徐世超1 额定一次电压和电流电流互感器的额定一次电压应等于或大于回路的额定一次电压，绝缘水平应满足有关标准电流互感器的额定一次电流（ Ipn）应根据其所属一次设备的额定电流或最大工作电流选择，并应能承受该回路的额定连续热电流（ Icth） 、额定短时热电流（ Ith）及动稳定电流（ Idyn） 同时，额定一次电流的选择，应使得在额定变流比条件下的二次电流在正常运行和短路情况下，满足该回路保护装置的整定值选择性和准确性要求或满足计量及测量准确性要求额定一次电流（ Ipn）的标准值为：10、12.5、15、20、25、30、40、50、60、75 以及它们的十进位倍数或小数2 额定二次电流及负荷2.1 额定二次电流电流互感器额定二次电流（ Isn）有 1A 和 5A 两类对于新建发电厂和变电所，各级电压的电流互感器额定二次电流宜统一选用 1A，以减轻电流互感器二次负荷，二次电缆截面可减小，节约投资如扩建工程原有电流互感器采用 5A 时，额定二次电流可选用 5A一个厂站内的电流互感器额定二次电流允许同时采用 1A 和 5A但同一电压等级的电流互感器的额定二次电流一般采用相同电流值。

2.2 二次负荷电流互感器的二次负荷可用阻抗 Zb (Ω)或容量 Sb (VA)表示二者之间的关系为：当 电 流 互 感 器 额 定 二 次 电 流 Isn为 5A 时 ， 数 值 Sb＝ 25Zb ， 当 电 流 互 感 器 额 定 二 次 电 流 Isn为 1A 时 ， Sb＝ Zb保护用电流互感器的准确级和允许极限电流，都与二次负荷有关，需要合理选择二次负荷额定值并进行相应的验算由于电子式仪表和微机继电保护的普遍应用，互感器额定二次电流广泛采用 1A，以及保护和控制下放就地等因素，二次回路负荷大大降低，相应的电流互感器二次负荷也宜选用较低的额定值，以便降低造价和改善其结构及性能（如采用倒立式结构） 电流互感器的二次负荷额定值（ Sbn，以 VA 表示）可根据需要选用2.5、5、7.5、10、15、20、30、40VA在某些特殊情况，也可选用更大的额定值3 电流互感器技术性能简介电流互感器作为测量仪表、计量装置和继电保护的电流源，按其基本功能分为测量级和保护级，它们在电网中的工作状态见下表 3-1 及图 3-1《电网中电流互感器的工作状态》 snI- 2 -图 3-1 电网中电流互感器的工作状态表 3-1 电流互感器的工作状态短路电流准确级 稳态电流 暂态情况下短路电流（有非周期分量）稳态对称短路电流（无非周期分量）0＜t 0 t0＜t＜t = t=＜t＜t d测量级 0.1～1.0;0.2S～0.5S 级，起计量、监控的功能。

在短路过程中，产品具有仪表保安功能，保证了 CT 二次回路的最大电流限制在仪表保安电流以内TPS；TPX；TPY；TPZ 级 TP 类为暂态保护级，在短路电流为过渡过程时用于保护电气设备保护级 5P；10P；5PR；10PR；5PX；10PRX 级 --------5P；10P；5PR；10PR；5PX；10PRX 级为短路电流稳态时，用于保护电气设备 3 -4 保护用电流互感器4.1 保护用电流互感器的分类保护用电流互感器分为两大类：（1）P 类（P 意为保护）电流互感器包括 PR 和 PX 类该类电流互感器的准确限值是由一次电流为稳态对称电流时的复合误差或励磁特性拐点来确定的P 类保护用电流互感器 protection current transformer class P准确限值规定为稳态对称一次电流下的复合误差（ ε c）的电流互感器，对剩磁无限制 PR 类保护用电流互感器 protection current transformer class PR剩磁系数有规定限值的电流互感器某些情况下，也可规定二次回路时间常数值和/或二次绕组电阻的限值PX 类保护用电流互感器 protection current transformer class PX一种低漏磁的电流互感器，当已知互感器二次励磁特性、二次绕组电阻、二次负荷电阻和匝数比时，就足以确定其与所接保护系统有关的性能。

1) P 类及 PR 类电流互感器的准确级以在额定准确限值一次电流下的最大允许复合误差的百分数标称，标准准确级为：5P、10P、5PR 和 10PR2) P 类及 PR 类电流互感器在额定频率及额定负荷下，电流误差、相位误差和复合误差应不超过表 4-1 所列限值表 4-1 P 类及 PR 类电流互感器误差限值额定一次电流下的相位差准确级 额定一次电流下的电流误差％ ±min ±crad额定准确限值一次电流下的复合误差％5P，5PR10P，10PR±1±360－1.8－5103) PR 类电流互感器剩磁系数应小于 10％，有些情况下应规定二次时间常数 Ts值以限制复合误差4) 发电机和变压器主回路、220kV 及以上电压线路宜采用复合误差较小（波形畸变较小）的5P 或 5PR 级电流互感器其他回路可采用 10P 或 10PR 级电流互感器5) P 类及 PR 类保护用电流互感器能满足复合误差要求的准确限值系数 Kalf一般可取5、10、15、20 、30、402）TP 类（TP 意为暂态保护）电流互感器该类电流互感器的准确限值是考虑一次电流中同时具有周期分量和非周期分量，并按某种规定的暂态工作循环时的峰值误差来确定的。

该类电流互感器适用于考虑短路电流中非周期分量暂态影响的情况TP 类保护用电流互感器 protection current transformer class TP 能满足短路电流具有非周期分量的暂态过程性能要求的保护用电流互感器TP 类电流互感器分为以下级别并定义如下：TPS 级：低漏磁电流互感器，其性能由二次励磁特性和匝数比误差限值规定对剩磁无限制TPX 级：准确限值规定为在指定的暂态工作循环中的峰值瞬时误差（ ） 对剩磁无限制ˆTPY 级：准确限值规定为在指定的暂态工作循环中的峰值瞬时误差（ ） 剩磁不超过饱和磁通的 10％TPZ 级：准确限值规定为在指定的二次回路时间常数下，具有最大直流偏移的单次通电时的峰值瞬时交流分量误差（ ） 无直流分量误差限值要求剩磁实际上可以忽略acˆ- 4 -4.2 保护用电流互感器的类型选择（1）330kV～1000kV 系统保护、高压侧为 330kV～1000kV 的变压器和 300MW 及以上发电机变压器组差动保护用的电流互感器，由于系统一次时间常数较大，电流互感器暂态饱和较严重，由此导致保护误动或拒动的后果严重因此，所选电流互感器应保证在实际短路工作循环中不致暂态饱和，即暂态误差不超过规定值。

一般选用 TP 类互感器2）220kV 系统保护、高压侧为 220kV 的变压器差动保护、100MW～200MW 发电机变压器组及大容量电动机差动保护用的电流互感器，暂态饱和问题及其影响后果相对较轻，可按稳态短路条件进行计算选择，并为减轻可能发生的暂态饱和影响适当留有裕度一般选用 P 类、PR 类和 PX 类电流互感器PR 类可限制剩磁影响，有条件时可推广使用为考虑暂态影响应提高所选用电流互感器的准确限值系数 Kalf ，给定暂态系数 Ks＝ Kalf /Kpcf 应根据应用情况和运行经验确定：1) 100MW～200MW 发电机变压器组外部故障的给定暂态系数不宜低于 102) 220kV 系统的规定暂态系数不宜低于 2，参见 IEEE Std C37.110-1996 等规定3）110kV 及以下系统保护用电流互感器一般按稳态条件选择，采用 P 类互感器4）高压母线差动保护用电流互感器的选择，由于母线故障时短路电流很大，而且外部短路时流过各互感器的电流差别也可能很大即使各侧选用特性相同的电流互感器，其暂态饱和程度也可能很不一致为此，母线差动保护一般具有暂态抗互感器饱和的能力在工程应用中一般可按稳态短路电流或保护装置的要求选用适当的互感器。

5）非直接接地系统的接地保护用互感器，可根据具体情况采用由三相电流互感器组成的零序滤过器、专用的电缆式或母线式零序电流互感器6）关于 PR 类电流互感器的应用说明PR 类电流互感器为稳态对称一次电流下剩磁系数小于 10%的保护用电流互感器，其他特性参数与 P 类电流互感器相同，该型电流互感器在铁芯上开有小气隙，以确保剩磁系数小于 10%在制定 DL/T866-2004《电流互感器和电压互感器选择及计算导则》时，由于当时国内尚无制造PR 类电流互感器经验，因此在该导则 6.2.2.3 条中规定“有条件时可推广使用 PR 类电流互感器” 南瑞继保公司景敏慧等在 2007 年第 21 期“电力自动化”杂志上发表“P 类电流互感器饱和原因分析及对策” ，针对 2006 年以来电网实际发生的 3 起 220kV 线路故障纵差保护误动，从录波图分析确认均是由于线路一端电流互感器产生剩磁出现饱和，而线路另一端电流互感器未饱和，以致在区外故障时出现差流引起保护动作，为此建议将 DL/T866-2004 6.2.2.3 条规定改为“推荐使用PR 类电流互感器” 目前国内许多电流互感器制造厂家已有生产带气隙 TPY 电流互感器的经验，因此生产 PR 类电流互感器技术上是可行的，景敏慧等同志的上述建议是合理、可行的，有利于保证电网安全稳定运行，防止由于电流互感器剩磁产生饱和造成保护误动，提高保护正确动作率。

为此，推荐在新建和扩建的发电厂、变电所工程中采用 PR 类电流互感器，建议首先在有纵差电流保护和距离保护的220kV 及 110kV 系统中推广应用，并进而扩大到其他电压等级系统中应用5 计量及测量用电流互感器的类型根椐 DL/T5202-2004 电能量计量系统设计技术规程及 DL/T5137-2001 电测量及电能计量装置设计技术规程的规定 计量及测量用电流互感器分别选用 0.2s,0.5s,0.2,0.5,1 级6 多变比电流互感器参数的选择多变比电流互感器：在一台电流互感器上，采用一次绕组各段的串联或并联连接，或/和采用- 5 -二次绕组抽头的方法，获得多种电流比的电流互感器当电流互感器有多个二次绕组，且各二次绕组的额定电流比不同时，也称复合变比电流互感器测量级和保护级的电流比可以不相同1） 一次绕组串并联方式（图 6-1）采用一次绕组串联或并联方式，可获得两个成倍数的电流比例：2x600/5A ：一次绕组串联时为 600/5A；一次绕组并联时为 1200/5A一般在 66kV 及以上电压等级的电流互感器上采用对于 35kV 及以下电压等级由于产品结构布置困难，较少采用图 6-1 一次绕组串并联方式（2） 二次绕组抽头方式二次绕组抽头理论上可以在起未端之间的任意部位，一般常用是中间抽头，图 6-2 表示在 1/3处抽头的情况。

一般二次绕组抽头方式仅用在测量用电流互感器保护级采用抽头获得的电流比会降低保护性能，因此，保护级一般不会采用二次抽头方式获得更小的电流比图 6-2 二次绕组抽头方式（3） 一次绕组串并联和二次绕组抽头方式同时采用：- 6 -同时采用一次绕组串并联和二次绕组抽头方式可获得更多的电流比表 6-1 和图 6-3 示例了用一台电流互感器获得多电流比的情况示例：2x600/5A：一次串并联方式；二次在 1/3 处抽头方式，获得的电流比见表 6-1表 6-1 多电流比的电流互感器二次绕组连接方式（在 1/3 处抽头）一次绕组连接方式 二次绕组标志：S1---S2二次绕组标志：S2---S3二次绕组标志：S1---S3一次绕组串联 200/5A 400/5A 600/5A一次绕组并联 400/5A 800/5A 1200/5A图 6-3 一次绕。