高压电流互感器的选择

电流互干器该如何选择？文章类别：强电设计与施工网站目录:网站首页—强电设计与施工转载自：[求助]：电流互干器该如何选择？好象没听说过要考虑短路电流的，如果发生短路，断路器应该瞬跳的，瞬时过电流应该对互感器影响不大吧，这是俺的个人理解，不知对否？根据负荷电流选择电流互感器，根据短路电流校验电流互感器的动热稳定。电流互感器变比的选择在10kV配电所设计的过程中，10kV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，至少要按以下条件进行选择: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mb1;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,A；变压器容量/17.32/3.5(60.62)=变比NN----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=8500kVAI1RT=29AN=8.3取50/5=10630kVAI1RT=36.4AN=10.4取75/5=15800kVAI1RT=46.2AN=13.2取75/5=151000kVAI1RT=57.7AN=16.5取100/5=201250kVAI1RT=72.2AN=20.6取150/5=301600kVAI1RT=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3.64/5=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9A500kVAI1RT=29AN=8.9取50/5=10IDZJ取9A630kVAI1RT=36.4AN=11.1取75/5=15IDZJ取8A800kVAI1RT=46.2AN=14.1取75/5=15IDZJ取10A1000kVAI1RT=57.7AN=17.6取100/5=20IDZJ取9A1250kVAI1RT=72.2AN=22.1取150/5=30IDZJ取8A1600kVAI1RT=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8A500kVAI1RT=29AN=13.3取75/5=15IDZJ取9A630kVAI1RT=36.4AN=16.7取100/5=20IDZJ取9A800kVAI1RT=46.2AN=21.2取150/5=30IDZJ取8A1000kVAI1RT=57.7AN=26.5取150/5=30IDZJ取9A1250kVAI1RT=72.2AN=33.1取200/5=40IDZJ取9A1600kVAI1RT=92.4AN=42.3取250/5=50IDZJ取9A注意: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；Kjx----接线系数,取1；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9AIDZJS=97ANS=97/9=10.88500kVAIA3max=636AN=10IDZJ取9AIDZJS=95.4ANS=95.4/9=10.68630kVAIA3max=699AN=15IDZJ取8AIDZJS=69.9ANS=69.9/8=8.78800kVAIA3max=854AN=15IDZJ取10AIDZJS=85.4ANS=85.4/10=8.581000kVAIA3max=1034AN=20IDZJ取9AIDZJS=77.6ANS=77.6/9=8.681250kVAIA3max=1232AN=30IDZJ取8AIDZJS=61.6ANS=61.6/8=7.781600kVAIA3max=1563AN=30IDZJ取10AIDZJS=78.2ANS=78.2/10=7.88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）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=15IDZJ取8AIDZJS=51.8ANS=51.8/8=6.58500kVAIA3max=636AN=15IDZJ取9AIDZJS=63.6ANS=63.6/9=7.18630kVAIA3max=699AN=20IDZJ取9AIDZJS=52.4ANS=52.4/9=5.88800kVAIA3max=854AN=30IDZJ取8AIDZJS=42.7ANS=42.7/8=5.381000kVAIA3max=1034AN=30IDZJ取9AIDZJS=51.7ANS=51.7/9=5.781250kVAIA3max=1232AN=40IDZJ取9AIDZJS=46.2ANS=46.2/9=5.181600kVAIA3max=1563AN=50IDZJ取9AIDZJS=46.9ANS=46.9/9=5.28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，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（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=496AN=8IDZJ取9AIDZJS=93ANS=93/9=10.38500kVAIA3max=604AN=10IDZJ取9AIDZJS=90.6ANS=90.6/9=10.18630kVAIA3max=660AN=15IDZJ取8AIDZJS=66ANS=66/8=8.258800kVAIA3max=796AN=15IDZJ取10AIDZJS=79.6ANS=79.6/10=7.9681000kVAIA3max=949AN=20IDZJ取9AIDZJS=71.2ANS=71.2/9=7.9181250kVAIA3max=1114AN=30IDZJ取8AIDZJS=55.7ANS=55.7/8=6.9681600kVAIA3max=1324AN=30IDZJ取10AIDZJS=66.2ANS=66.2/10=6.68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。（2）对于工厂用配电所（Kgh=3）计算结果同SDB=200MVA。c.变压器高压侧B点短路容量为50MVA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=458AN=8IDZJ取9AIDZJS=85.9ANS=85.9/9=9.58500kVAIA3max=547AN=10IDZJ取9AIDZJS=82ANS=82/9=9.18630kVAIA3max=593AN=15IDZJ取8AIDZJS=59.3ANS=59.3/8=7.48800kVAIA3max=700AN=15IDZJ取10AIDZJS=70ANS=70/10=781000kVAIA3max=816AN=20IDZJ取9AIDZJS=61.2ANS=61.2/9=6.881250kVAIA3max=934AN=30IDZJ取8AIDZJS=46.7ANS=46.7/8=5.881600kVAIA3max=1077AN=30IDZJ取10AIDZJS=53.9ANS=53.9/10=5.98从上表可以得出当SDB=50MVA时:各容量变压器,按满