电流互感器变比的选择Word格式.docx
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下面就以常见的配电变压器为例,说明
上述条件对10kV电流互感器的选择的影响,并找出影响电流互
感器变比选择的主要因素。
一.按一次侧计算电流占电流互感器一次侧额定电流的比例
根据<
<
电气装置的电测量仪表装置设计规范>
>
(GBJ63-90)的规定,在额定值的运行条件下
,仪表的指示在量程的70%~100%处,此时电流互感器最大变比应为:
N=I1RT/(0.7*5);
I1RT----变压器一次侧额定电流,(I1RT=
=S/17.32)A,注:
U1=10kV或者0.4kV;
变压器容量/17.32/3.5或变压器容量/60.62=变比N
N----电流互感器的变比;
显然按此原则选择电流互感器变比时,变比将很小,下面列出400~1600kVA变压器按此原则选
择时,电流互感器的最大变比:
400kVAI1RT=23AN=6.6取40/5=8
500kVAI1RT=29AN=8.3取50/5=10
630kVAI1RT=36.4AN=10.4取75/5=15
800kVAI1RT=46.2AN=13.2取75/5=15
1000kVAI1RT=57.7AN=16.5取100/5=20
1250kVAI1RT=72.2AN=20.6取150/5=30
1600kVAI1RT=92.4AN=26.4取150/5=30
从上表可以看出,对于630kVA变压器,电流互感器的最大变比为15,当取50/5=10时,额定电
流仅占电流量程3.64(36.4/10)/5=72.8%。
这可能是一些设计人
员把630kVA变压器的供电出线断路器处电流互感器变比取50/5的一个原因,另外在许多时候,设计时供电部门往往不能提供引至用户处的电源短路容量
或系统阻抗,从而使其他几个条件的校验较难进行,这可能是变比选择不当得另一个原因。
从下面的分析中,我们将发现按此原则选择时,变比明显偏
小,不能采用。
二.按继电保护的要求
为简化计算及方便讨论,假设:
(1)断路器出线处的短路容量,在最大及最小运行方式下保
持不变;
(2)电流互感器为两相不完全星型接线;
(3)过负荷及速断保护采用GL-11型过电流继电器;
(4)操作电源为直流220V,断路器分闸形
式为分励脱扣。
图1为配电变压器一次主接线图,B,C两处短路容量按200,100,50MVA三档考虑其影响。
配电变压器的过负荷保护及电流速断保护对变比的影响分析如下:
1.过负荷保护
过负荷保护应满足以下要求:
IDZJ=Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh*N)
IDZJ----过负荷保护装置的动作电流;
.
Kk----可靠系数,取1.3;
Kjx----接线系数,取1;
Kgh----过负荷系数;
Kh----继电器返回系数,取0.85;
a.对于民用建筑用配电所,一般可不考虑电动机自启动引起的过电流倍数,为可靠起见,此
时Kgh取2,为满足继电器整定范围要求,电流互感器变比
最小应为:
N=Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh*IDZJ)(GL-11/10型继电器整定范围4~10A)。
Kgh=2时,各容量变压器满足上式要求的电流互感器的最小变比如下:
400kVAI1RT=23AN=7.0取40/5=8IDZJ取9A
500kVAI1RT=29AN=8.9取50/5=10IDZJ取9A
630kVAI1RT=36.4AN=11.1取75/5=15IDZJ取8A
800kVAI1RT=46.2AN=14.1取75/5=15IDZJ取10A
1000kVAI1RT=57.7AN=17.6取100/5=20IDZJ取9A
1250kVAI1RT=72.2AN=22.1取150/5=30IDZJ取8A
1600kVAI1RT=92.4AN=28.3取150/5=30IDZJ取10A
注意:
按上表选择变比一般都不能满足电流继电器的瞬动电流倍数NS要求(详见以下分析)
。
b.对于工厂用配电所,一般需考虑电动机自启动引起的过电流倍数,为可靠起见,此时Kgh取
3,显然电流互感器变比为满足要求,其值最小为
N==Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh*IDZJ)。
Kgh=3时,各容量变压器满足上式要求的电流互感器的最小变比如下:
400kVAI1RT=23AN=10.6取75/5=15IDZJ取8A
500kVAI1RT=29AN=13.3取75/5=15IDZJ取9A
630kVAI1RT=36.4AN=16.7取100/5=20IDZJ取9A
800kVAI1RT=46.2AN=21.2取150/5=30IDZJ取8A
1000kVAI1RT=57.7AN=26.5取150/5=30IDZJ取9A
1250kVAI1RT=72.2AN=33.1取200/5=40IDZJ取9A
1600kVAI1RT=92.4AN=42.3取250/5=50IDZJ取9A
按上表选择变比一般可以满足电流继电器的瞬动电流倍数NS要求(详见以下分析),
但还需要进行灵敏度校验,使灵敏度系数Km≥1.5。
比较以上数据,已经可以得出以下结论:
按一次侧计算电流占电流互感器一次侧额定电流的比例选择的变比,一般是小于实际所需变
比的。
2.电流速断保护(采用GL-11/10型反时限电流继电器)
电流速断保护应满足以下要求:
IDZJS=Kk*Kjx*IA3max/N;
NS=IDZJS/IDZJ;
NS∈{2,3,4,5,6,7,8,9,10};
IDZJS----继电保护计算出的电流继电器的瞬动电流;
NS----实际整定的电流继电器的瞬动电流倍数;
Kk----可靠系数,取1.5;
IA3max----变压器低压侧三相短路时流过高压侧的电流;
下面按前述假设条件,短路容量变化对变比选择的影响分析如下:
a.变压器高压侧B点短路容量SDB为200MVA时
(1)对于民用建筑用配电所(Kgh=2)
对各容量变压器,按满足过负荷要求的最小变比选择变比时,NS计算结果如下:
400kVAIA3max=518AN=8IDZJ取9A
IDZJS=97ANS=97/9=10.8>
8
500kVAIA3max=636AN=10IDZJ取9A
IDZJS=95.4ANS=95.4/9=10.6>
630kVAIA3max=699AN=15IDZJ取8A
IDZJS=69.9ANS=69.9/8=8.7>
800kVAIA3max=854AN=15IDZJ取10A
IDZJS=85.4ANS=85.4/10=8.5>
1000kVAIA3max=1034AN=20IDZJ取9A
IDZJS=77.6ANS=77.6/9=8.6>
1250kVAIA3max=1232AN=30IDZJ取8A
IDZJS=61.6ANS=61.6/8=7.7<
1600kVAIA3max=1563AN=30IDZJ取10A
IDZJS=78.2ANS=78.2/10=7.8<
从上表可以得出当SDB=200MVA时:
各容量变压器,按满足过负荷要求的最小变比选择变比时,一般是小于实际所需变比的。
(2)对于工厂用配电所(Kgh=3)
400kVAIA3max=518AN=15IDZJ取8A
IDZJS=51.8ANS=51.8/8=6.5<
500kVAIA3max=636AN=15IDZJ取9A
IDZJS=63.6ANS=63.6/9=7.1<
630kVAIA3max=699AN=20IDZJ取9A
IDZJS=52.4ANS=52.4/9=5.8<
800kVAIA3max=854AN=30IDZJ取8A
IDZJS=42.7ANS=42.7/8=5.3<
1000kVAIA3max=1034AN=30IDZJ取9A
IDZJS=51.7ANS=51.7/9=5.7<
1250kVAIA3max=1232AN=40IDZJ取9A
IDZJS=46.2ANS=46.2/9=5.1<
1600kVAIA3max=1563AN=50IDZJ取9A
IDZJS=46.9ANS=46.9/9=5.2<
各容量变压器,按满足过负荷要求的最小变比选择变比时,都能满足速断保护要求的。
b.变压器高压侧B点短路容量SDB为100MVA时
400kVAIA3max=496AN=8IDZJ取9A
IDZJS=93ANS=93/9=10.3>
500kVAIA3max=604AN=10IDZJ取9A
IDZJS=90.6ANS=90.6/9=10.1>
630kVAIA3max=660AN=15IDZJ取8A
IDZJS=66ANS=66/8=8.25>
800kVAIA3max=796AN=15IDZJ取10A
IDZJS=79.6ANS=79.6/10=7.96<
1000kVAIA3max=949AN=20IDZJ取9A
IDZJS=71.2ANS=71.2/9=7.91<
1250kVAIA3max=1114AN=30IDZJ取8A
IDZJS=55.7ANS=55.7/8=6.96<
1600kVAIA3max=1324AN=30IDZJ取10A
IDZJS=66.2ANS=66.2/10=6.6<
从上表可以得出当SDB=100MVA时:
各容量变压器,按满足过负荷要求的最小变比选择变比,且变压器容量大于630KVA时,能满
足速断保护要求的。
计算结果同SDB=200MVA。
c.变压器高压侧B点短路容量为50MVA时
400kVAIA3max=458AN=8IDZJ取9A
IDZJS=85.9ANS=85.9/9=9.5>
500kVAIA3max=547AN=10IDZJ取9A
IDZJS=82ANS=82/9=9.1>
630kVAIA3max=593AN=15IDZJ取8A
IDZJS=59.3ANS=59.3/8=7.4<
800kVAIA3max=700AN=15IDZJ取10A
IDZJS=70ANS=70/10=7<
1000kVAIA3max=816AN=20IDZJ取9A
IDZJS=61.2ANS=61.2/9=6.8<
1250kVAIA3max=934AN=30IDZJ取8A
IDZJS=46.7ANS=46.7/8=5.8<
1600kVAIA3max=1077AN=30IDZJ取10A
IDZJS=53.9ANS=53.9/10=5.9<
从上表可以得出当SDB=50MVA时:
各容量变压器,按满足过负荷要求的最小变比选择变比,且变压器容量大于500KVA时,能满
(1)因瞬动时灵敏度的校验不在本文讨论的范围,实际使用时按继电保护的要求选择变
比后,还应进行灵敏度的校验。
(2)当采
用去分流跳闸方式时,对变比还有影响的因素可能有:
去分流触点容量校验及去分流后电流互感
器容量的校验。
三.按mjs<
mb1选择
上式中mjs=Imax1/Ie1;
mb1=Ib1/Ie1;
mjs----电流互感器的计算一次电流倍数;
mb1----电流互感器的饱和倍数;
Imax1----继电保护算出的最大一次电流;
Ie1----电流互感器的额定一次电流;
Ib1----电流互感器的饱和电流;
下面先分析影响mb1及mjs的因素。
1.影响电流互感器的计算一次电流倍数mb1的因素有以下几个方面:
a.电流互感器的型号对mb1的影响:
为简单起见,下面仅以LFS(B)-10及LCJ-10为例作一下比较(均按B级):
对于LFS(B)-10,额定一次电流20~600A,在二次负荷(COSф=0.8)为2欧,10%倍数为10倍
对于LCJ-10,额定一次电流20~600A,在二次负荷(COSф=0.8)为2欧,10%倍数为6倍。
从上面的对照中,可以发现LFS(B)-10互感器的mb1值是远大于LCJ-10互感器的mb1值的。
目前还有一些产品,加强了B级10%倍数,如对于LFSQ-10、LZZJB6-10型,B级10%倍数在
100~1500A时达15。
b.二次负载的变化对mb1的影响
为简单起见,下面仅以LFS(B)-10为例作一下比较(均按B级):
对于LFS(B)-10,额定一次电流75~1500A,在二次负荷(COSф=0.8)为2欧,10%倍数为10
倍;
而在二次负荷(COSф=0.8)为1欧,
10%倍数达~17倍。
c.电流互感器的变比对mb1的影响
对于同种型号的电流互感器,变比的变化对mb1的影响也是不同的。
有些型号,变比的变化对
mb1的影响很小,如对于LFS(B)-10,额定
一次电流75~1500A时,在二次负荷(COSф=0.8)为2欧,10%倍数均为10倍;
而有些型号,变比的
变化对mb1的影响较大,对于LA(B)-10,
在额定一次电流75~1000A,二次负荷(COSф=0.8)为2欧,10%倍数均为10倍,在额定一次电流
1500A,二次负荷(COSф=0.8)为2欧,
10%倍数达~17倍,
2.影响电流互感器的计算一次电流倍数mjs的因素分析如下:
从Imax1=1.1*IDZJS/Ie2;
1.1----由于电流互感器的10%误差,使其一次电流倍数大于额定二次电流倍数的系数;
Ie2----电流互感器的额定二次电流;
可以看出,IDZJS的大小与是mjs大小的关键,IDZJS是通过继电保护计算后整定的,而IDZJS
的整定值是由系统在B处短路容量SDB及电
流互感器的变比共同确定的。
显然电流互感器的变比越小,而短路容量SDB确定时,IDZJS的整定值就越大,就使mjs越大,
越难满足mjs<
mb1,相反,电流互感器的
变比越大,就使mjs越小,越容易满足mjs<
mb1。
,事实上互感器的变比的增大,可显著的降低
mjs的数值,下面取630kVA变压器为例来
加以说明:
在Kgh=3,SDB=200MVA时,N=100/5=20,IA3max=699A,IDZJ取9A,IDZJS=52.4A
NS=52.4/9=5.8取6,此时IDZJS=6*9=54A,
Imax1=1.1*IDZJS/Ie2=1.1*54/5=11.88,目前电流互感器10%倍数在额定负载下的最小倍数一
般为10倍,显然在额定负载下Imax1已不能
满足要求,当然此时也可通过减小二次线路阻抗,或选用高性能的电流互感器来满足mjs<
若变比N改为150/5=30,且在Kgh,SDB保持不变时,IDZJ=5.56A取6A,IDZJS=35A
NS=35/6=5.8取6,此时IDZJS=6*6=36A,
Imax1=1.1*IDZJS/Ie2=1.1*36/5=7.9<
10,显然在额定负载下Imax1已很容易能满足要求。
另外短路容量SDB越大,而电流互感器的变比确定时,IDZJS的整定值就越大,就使mjs越大,
mb1,下面仍以630kVA
变压器为例来加以说明(假设Kgh=3,N=20):
SDB=200MVA时IA3max=699AIDZJS=34.95A;
SDB=100MVA时IA3max=660AIDZJS=33A;
SDB=50MVA时IA3max=593AIDZJS=29.65A;
从上面数据可以得出:
短路容量SDB变化对IDZJS的影响较变比对IDZJS的影响变化较小。
另外需要指出的是:
如果电流互感器的变比能通过继电保护的校验,理论上mjs的最大值为
mjs=Imax1/Ie1=1.1*10*8/5=17.6;
此时
要求mjs<
mb1是有一定困难的,本人认为在实际设计过程中应合理控制mjs,若mjs较大,建议采
用加强了B级10%倍数的电流互感器。
通过以上的分析,可以得出以下结论:
按继电保护要求选择的最小变比,通过互感器合理的选型及二次侧负荷的调整后,一般都是
可以满足mjs<
mb1选择要求的。
四.按热稳定.动稳定选择
显然电流互感器热.动稳定校验能否通过取决于C处的短路容量SDC,下面仍按
SDC=200,100,50MVA三种情况进行考虑,此时,C处短路电流如下:
SDC=200MVA时I”C3max=11kA,IC3max=16.7kA,iC3max=28kA;
SDC=100MV时I”C3max=5.5kA,IC3max=8.35kA,iC3max=14kA;
SDC=50MV时I”C3max=2.75kA,IC3max=4.18kA,iC3max=7kA;
式中I”C3max----C处三相短路电流周期分量;
IC3max----C处三相短路电流有效值;
IC3max----C处三相短路冲击电流值;
考虑到配电变压器属于电网末端,目前断路器一般均采用中.高速断路器并为无延时的速断
保护,故短路假想时间t<
0.3s,下面按t=0.3s进行校验。
以LA-10为例:
在SDC=200MVA时其变比至少应为200/5,此时该互感器热稳定允许三相短路电流有效值为
32.9kA,动稳定允许三相短路电流冲击值为32kA。
在SDC=100MVA时其变比至少应为100/5,此时该互感器热稳定允许三相短路电流有效值为
16.4kA,动稳定允许三相短路电流冲击值为16kA。
在SDC=50MVA时其变比至少应为50/5,此时该互感器热稳定允许三相短路电流有效值为8.2kA,
动稳定允许三相短路电流冲击值为8kA。
从上面分析中,可以得出:
(1)电流互感器动稳定要求比热稳定要求为高;
(2)在系统短路容量
较小时,电流互感器动.热稳定较容易满足。
五.通过以上分析,对配电变压器保护用电流互感器的变比选择按以下顺序较为合理:
首先,应按继电保护的要求选择变比,特别是电流速断保护,尤其是当系统短路容量较大时
其次,在实际设计过程中应合理控制mjs,若mjs较大,建议采用加强了B级10%倍数的电流互
感器。
再次,当系统短路容量较大时,电流互感器动稳定的校验不能忽略。
此外对于测量用电流互感器的变比选择,则要以电流互感器动稳定的校验作为重点。
对于配
电所的进线柜.联络柜等柜内电流互感器
的变比选择,与变压器保护用电流互感器的变比选择类似,本文不再赘述,而对于由降压站引至
分配电所的10kV供电线路的保护,需注
意,此时一般采用DL型继电器进行保护,并采用过负荷及带时限电流速断保护,为了保证选择性
,过负荷保护装置动作时限一般取
1.0~1.2s(下级保护装置动作时限按0.5s考虑),带时限电流速断保护保护装置动作时限一般取
0.5s,显然在次条件下电流互感器动稳定
对变比得要求将大大提高,已成为影响变比的主要因素,应引起足够的重视。
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