保护用电流互感器的选择
wang6626866 · 2008-03-18 18:22 · 54123 次点击
随着电力系统的不断扩大,35kV、10kV变电站系统短路电流越来越大,而有的工作电流却不大,电流互感器的额定一次电流通常按负荷电流选择,以便于测量和保护整定。这样确定的电流互感器在短路状态,需要承受足够大的短路电流,可能产生严重饱和而影响其性能。为解决该问题,对于额定电流远大于负荷电流的TA,难于实现保护整定及保证测量误差。通过以下分析提出按保护最大值,确定保护用的TA准确限值系数,以代替按常规短路电流选择TA参数,是可行的选择保护用互感器的方法。
保护用电流互感器(TA)主要与继电保护装置配合,在线路发生短路过载等故障时,向继电保护装置提供信号切断故障电路,保护电力系统的安全。它的工作条件与测量用互感器完全不同,后者正常一次电流工作范围有合适的准确度即可,当通过故障短路电流时,希望互感器尽早饱和,以保护测量仪表不受短路电流损害。而前者在比正常电流大几倍或几十倍电流时才开始工作,其误差(电流和相位误差)要求在误差曲线范围内,而同时考核电流误差和相位差时用复合误差。保护用TA,一次电流I1较小时,二次电流I2线性变化;当I1增大到一定时,互感器铁芯中的磁密很高。由于铁磁材料的非线性,励磁电流i0中高次谐波含量很大,波形呈尖顶形,与正弦波相去甚远,即使I1是理想的正弦波,I2也不是正弦的。非正弦波不能用相量图分析,需采用复合误差分析,这使i0迅速增大,相当于部分I1未能转换成I2,I2与I1不再成正比变化,从而增加TA误差。当电力系统发生短路故障而引起继电保护动作时,短路电流很大,一般为额定电流的十几倍,使误差增大,危及保护装置的灵敏性和选择性。另外,从原理上讲,TA本身是个特殊的变压器,要求在额定负荷下运行。
TA误差不可避免,其大小与TA铁芯励磁特性及二次侧负荷有关。要控制好这个误差,应处理TA所在位置最大故障电流与额定一次电流I1的比值、额定电流比及额定二次负荷的关系。因此需正确了解准确级及与其相关的准确级限值、额定电流比和额定负荷的概念。要解决此问题,就要根据变电站的实际情况选择合适的准确级。对保护用TA,准确级以该级在额定准确限值I1下的最大允许复合误差的百分数标称,其标以字母“P”,表示保护,它实际上是人为规定的TA制造的误差等级要求。准确限值系数指能满足复合误差要求的一次电流最大值与额定一次电流的比值。额定电流比则指额定I1与I2的比值。额定负荷是确定互感器准确级所依据的二次负荷值,在早期国家标准《电流互感器》中规定,TA保护准确级为B和D级。在选择保护用TA准确级时,应校验10%误差曲线,以保证在短路时电流误差不超过规定值。目前新版中规定准确级为5P和10P,分别表示在额定准确限值一次电流时的复合误差限值为5%、10%;其准确限值系数标准值系列为5、10、15、20、30等,表示在短路故障下,若短路电流与额定值相比的倍数小于该值,则误差控制在准确级范围内。
对于中压系统线路和变压器一般采用电流保护(包括电流速断和过电流保护),对于电流保护,以往某些规定要求在该回路区内出现最大短路电流时,电流互感器不应出现饱和,在短路电流很大的情况下,电流互感器参数很难满足要求。根据互感器高压试验基地和国家质量监督检验中心和微机保护装置进行不同短路电流、不同整定值下的系列试验,要求电流互感器在饱和时的输出和复合误差特性,以及与保护动作之间的关系,找出规律。
因此,按保证保护装置正确动作,确定电流互感器准确限值系数。其准确限值电流应大于最大整定电流值(电流速断定值),可保证保护装置正确动作,当短路电流进一步增大时,即电流互感器出现饱和后,二次电流继续保持增大趋势,保护可靠动作,一般电流互感器最大整定电流系数为15~20即可满足要求。
原则上应根据实际负荷要求修正电流互感器准确限值系数。
常规电流互感器选型一般电流互感器可以满足要求,从根本上解决某些中压系统短路电流大,电流互感器参数不能适应的问题。