電流互感器正確級選擇

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(fā)生短路過載等故障時，向繼電裝置提供信號切斷故障電路，保護電力系統(tǒng)的安全。它的工作條件與測量用互感器完全不同，后者正常一次電流工作范圍有合適的準(zhǔn)確度即可，當(dāng)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)要求在誤差曲線范圍內(nèi)，而同時考核電流誤差和相位差時用復(fù)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(dāng)i1增大到一定時，互感器鐵心中的磁密很高。由于鐵磁材料的非線性，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，需采用復(fù)合誤差的（概念分析)，這使i0迅速增大，相當(dāng)于部分i1未能轉(zhuǎn)換成i2，i2與i1不再成正比變化，從而增加TA誤差。
當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)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(cè)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(cè)負荷有關(guān)。
要控制好這個誤差，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(guān)系。因此需準(zhǔn)確了解準(zhǔn)確級及與其相關(guān)的準(zhǔn)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(jù)變電站的實際情況選擇合適的準(zhǔn)確級。
對保護用TA，準(zhǔn)確級以該級在額定準(zhǔn)確限值i1下的最大允許復(fù)合誤差的百分數(shù)標(biāo)稱，其后標(biāo)以字母"P"表示保護[1]，它實際上是人為規(guī)定的TA制造的誤差等級要求。準(zhǔn)確限值系數(shù)指能滿足復(fù)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(zhǔn)確級所依據(jù)的二次負荷值[1]。
在早期國家標(biāo)準(zhǔn)《電流互感器》(GBl208-75)中規(guī)定，TA保護準(zhǔn)確級為B和D級。在選擇保護用TA準(zhǔn)確級時，應(yīng)校驗10％誤差曲線，以保證在短路時電流誤差不超過規(guī)定值[2]。目前新版中規(guī)定準(zhǔn)確級為5P和10P，分別表示在額定準(zhǔn)確限值i1時的復(fù)合誤差限值為5%、10%；其準(zhǔn)確限值系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值系列為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(shù)小于該值，則誤差控制在準(zhǔn)確級范圍內(nèi)。
因此，得到2個結(jié)論：1)選擇保護用TA的準(zhǔn)確級須同時選擇準(zhǔn)確限值系數(shù)，如5P20及1 200／5A，表示i≯20倍額定i1,即≯20×1 200＝24 kA范圍之內(nèi)時，復(fù)合誤差≯5%；2)選擇雙方向，即可根據(jù)已給定的ilmax、二次負荷值和10％誤差曲線，準(zhǔn)確限值系數(shù)，選擇額定電流比；也可根據(jù)給定的i1max、額定電流比和10％誤差曲線選擇準(zhǔn)確限值系數(shù)，根據(jù)10％誤差曲線選擇額定二次負荷和二次電纜截面。
在穩(wěn)態(tài)運行時，TA二次負荷應(yīng)滿足10%誤差曲線的要求，只要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(nèi)。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(cè)負荷40 VA。
首先根據(jù)繼電保護裝置的要求，保護用TA的穩(wěn)態(tài)誤差≯10％[3]，根據(jù)工程建設(shè)控制設(shè)備造價選擇準(zhǔn)確級為10P。根據(jù)實例查圖2曲線，得到準(zhǔn)確限值系數(shù)為24。根據(jù)ilmax。為25kA除以準(zhǔn)確限值系數(shù)得到1042A。考慮到準(zhǔn)確限值系數(shù)應(yīng)盡量<l0％誤差曲線上對應(yīng)的二次負荷數(shù)值的因素，取額定il為1250A。