10kV电流互感器变比怎么选择.docx

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1、lOkv电流互感器变比怎么选择在lOkv配电所设计的过程中，lOkv电流互感器变比的选择 是很重要的，如果选择不当，就很有可能造成继电保护功能 无法实现、动稳定校验不能通过等问题，应引起设计人员的 足够重视。10kV电流互感器按使用用途可分为两种，一为继 电保护用，二为测量用；它们分别设在配电所的进线、计量、 出线、联络等柜内。在设计实践中，笔者发现在配变电所设 计中，电流互感器变比的选择偏小的现象不在少数。例如笔 者就曾发现：在一台630kVA站附变压器（10kV侧额定一次电 流为36. 4A）的供电回路中，配电所出线柜内电流互感器变比 仅为50/5 （采用GL型过电流继电器、直流操作），这

2、样将造 成电流继电器无法整定等一系列问题。对于继电保护用10kV电流互感器变比的选择，至少要 按以下条件开展选择：一为一次侧计算电流占电流互感器一 次侧额定电流的比例；二为按继电保护的要求；三为电流 互感器的计算一次电流倍数mjs小于电流互感器的饱和倍数 mbl；四为按热稳定；五为按动稳定。而对于测量用10kV电 流互感器的选择，因其是用作正常工作条件的测量，故无上 述第二、第三条要求；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（GBJ63-90）的规定，在额

3、定值的运行条件下，仪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mjsmbl,相反，电流互感器的变比越大，就使mjs越小，越 容易满足mjsmblo,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, ID

4、ZJ 取 9A , IDZJS=52. 4 A ,NS=52. 4/9=5. 8 取 6,此时 IDZJS =6*9=54 A, Imaxl=l. 1* IDZJS /Ie2=l. 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Imaxl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 mblo假设变比N改为150/5=30,且在Kgh, SDB保持不变时, IDZJ=5. 56A 取 6A ,IDZJS =35ANS=35/6=5,8 取 6,此时 IDZJS =6*6=36A, Imax

5、l=1. 1* IDZJS /Ie2=l. 1*36/5=7. 910,显然在额定负载下 Imaxl 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，越难满足mjsmbl,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=699A IDZJS=34. 95A；SDB=100MVA 时 IA3max=660A IDZJS=33A；SDB=50MVA 时 IA3max=593A IDZJS=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

6、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=Imaxl/Iel =1. 1*10*8/5=17. 6；此时要求 mjsmbl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,假设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 mbl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SD0200,100, 50

7、MVA三种情况进行考 虑，此时，C处短路电流如下：SDC=200MVA 时 I” C3max=llkA , IC3max=16. 7kA ,iC3max=28kA ；SDC-100MV 时 I ” C3max=5. 5kA , IC3111ax=8. 35kA , iC3max=14kA ；SDC=50MV 时 I ” C3max=2. 75kA , IC3max=4. 18kA , iC3max=7kA ；式中I” C3111ax 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

8、断路器并为无延时的速断保护，故短路假想时间 t0. 3s,下面按t=0. 3s进行校验。以LA-1O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SD0100MVA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8kAo从上面分析中，可以得出：（1）电流互感器动稳定要求比 热

9、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,假设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，那么要以电流互 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

10、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. 0L 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。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=I1 /(0. 7*5)；II 变压器一次侧额定电流，A；N电流互感器的变比；显然按此原那么选择电流互感器变比时，变比将很小，下 面列出400160

11、0kVA变压器按此原那么选择时，电流互感器的 最大变比：400kVA II =23A N=6. 6 40/5=8500kVA II =29A N=8. 3 50/5=10630kVA II =36. 4A N=10. 4 75/5=15800kVA II =46. 2A N=13. 2 取 75/5=15lOOOkVA II =57. 7A N=16. 5 100/5=201250kVA II =72. 2A N=20. 6 150/5=301600kVA II =92. 4A N=26. 4 150/5=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=

12、10时，额定电流仅占电流量程3. 64/5=72. 8%o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开展，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 原那么选择时，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-H型过电流继电器；（4）操作电源为直

13、流220V,断路器 分闸形式为分励脱扣。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*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*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*IlRT/（Kh* IDZJ） （GL-11/10 型继电器整定范 围410A）。Kgh=

14、2时，各容量变压器满足上式要求的电流互感器的 最小变比方下：400kVA II =23A N=7. 0 40/5=8 IDZJ 取 9A500kVA II =29A N=8. 9 取 50/5=10 IDZJ 取 9A 630kVA II =36. 4A N=ll.1 取 75/5=15 IDZJ 取 8A800kVA II =46. 2A N=14.1 取 75/5=15 IDZJ 取 10A lOOOkVA II =57. 7A N=17. 6 取 100/5=20 IDZJ 取 9A1250kVA II =72. 2A N=22.1 取 150/5-30 IDZJ 取 8A 1600kV

15、A II =92. 4A N=28.3 取 150/5=30 IDZJ 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*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二二Kk*Kjx*Kgh*HRT/(Kh* IDZJ)。Kgh=3时，各容量变压器满足上式要求的电流互感器的 最小变比方下：400kVAI1RT=23A N=10. 6取 75/5= 15 IDZJ 8A500kVAI1RT=29A N=13. 3 75/5=15 IDZJ 取 9A630kV

16、AI1RT=36. 4A N=16.7 取 100/5=20 IDZJ 取9A800kVAI1RT=46. 2A N=21.2 8500kVA IA3max=636A N=10 IDZJ 取 9AIDZJS =95. 4A NS=95. 4/9=10. 68630kVA IA3max=699A N=15 IDZJ 取 8AIDZJS =69. 9A NS=69. 9/8=8. 78800kVA IA3max=854A N=15 IDZJ 取 10AIDZJS =85. 4A NS=85. 4/10=8, 58lOOOkVA IA3max=1034A N=20 I DZJ 取 9AIDZJS =

17、77. 6A NS=77. 6/9=8. 681250kVA IA3max=1232A N=30 IDZJ 取 8AIDZJS =61. 6A NS=61. 6/8=7. 78500kVA IA3111ax=604A N=10 IDZJ 取 9AIDZJS =90. 6A NS=90. 6/9=10. 18630kVA IA3max-660A N=15 IDZJ 取 8AIDZJS =66A NS=66/8=8. 258800kVA IA3max=796A N=15 IDZJ 取 10AIDZJS =79. 6A NS=79. 6/10=7. 968500kVA IA3max=547A N=1

18、0 IDZJ 取 9AIDZJS =82A NS=82/9=9. 18630kVA IA3max=593A N=15 IDZJ 取 8AIDZJS =59. 3A NS=59. 3/8=7. 48800kVA IA3max=700A N=15 IDZJ 取 10AIDZJS =70A NS=70/10=78lOOOkVA IA3max=816A N=20 I DZJ 取 9AIDZJS =61. 2A NS=61. 2/9=6. 881250kVA IA3max=934A N=30 IDZJ 取 8AIDZJS =46. 7A NS=46. 7/8=5. 881600kVA IA3max=10

19、77A N=30 IDZJ 取 10AIDZJS =53. 9A NS=53. 9/10-5. 98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，能满足速断保护要求的。（2）对于工厂用配电所（Kgh二3）计算结果同SDB=200MVAo注意：（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 mbl选择上式中；mbl=Ibl/Iel；mj

20、s电流互感器的计算一次电流倍数；mbl电流互感器的饱和倍数；Imaxl继电保护算出的最大一次电流；lei电流互感器的额定一次电流；Ibl电流互感器的饱和电流；下面先分析影响mbl及mjs的因素。1 .影响电流互感器的计算一次电流倍数川bl的因素有 以下几个方面：a.电流互感器的型号对mbl的影响：为简单起见，下面仅以LFS(B)-10及LCJ-10为例作一 下比拟(均按B级)：对于LFS(B)-10,额定一次电流20600A,在二次负荷 (COS4)=0.8)为 2 欧，10%倍数为 10 倍。对于LCJ-10,额定一次电流20600A,在二次负荷(COS 少二0. 8)为2欧，10%倍数为6

21、倍。从上面的对照中，可以发现LFS(B)-10互感器的mbl值 是远大于LCJ-10互感器的mbl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 1001500A 时达 150b.二次负载的变化对mbl的影响为简单起见，下面仅以LFS(B)-10为例作一下比拟(均 按B级):对于LFS(B)-10,额定一次电流751500A,在二次负荷(COS d) =0.8)为2欧，10%倍数为10倍；而 在二次负荷(COSd) =0.8)为1欧，10%倍数达17倍。c.电流互感器的变比对mbl的影响对于同种型号的电流互感器，变比的变化对m

22、bl的影响 也是不同的。有些型号，变比的变化对mbl的影响很小，如 对于LFS(B)-10,额定一次电流751500A时，在二次负荷(COS巾=0.8)为2欧，10%倍数均为10倍； 而有些型号，变比的变化对mbl的影响较大，对于LA(B)-10, 在额定一次电流751000A,二次负荷(COS =0. 8)为2欧，10% 倍数均为10倍，在额定一次电流1500A,二次负荷(COSe=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 Imaxl=l. 1* IDZJS /Ie2 ；IDZJS=Kk*Kjx* IA3max/N；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；