电流互感器10误差的实际计算及不合格的处理

电流互感器10%误差的实际计算及不合格的处理辽宁电力送变电工程公司：金良摘要：电流互感器10%误差必须合格，否则会造成保护误动。我们在沈阳韩屯变电站对220KV侧和66KV侧电互感器的10%误差进行了正确计算，对10%误差不合格的间隔采用了在电流互感器二次并接电缆的解决办法，最终使电流互感器的10%误差全部合格，保证了沈阳韩屯变电站的正常投运。关键词：电流互感器10%误差母差保护二次负担1前言电流互感器10%误差的计算无论在《电力系统继电保护规定汇编》，还是在《东北电力系统继电保护和安全自动装置反事故措施纲要》中都有严格的要求，必须计算合格。如电流互感器10%误差不合格，当电力系统发生短路故障时，就会由于电流互感器的二次电流值不能正确反应一次短路电流值，而造成保护误动的事故。因此对电流互感器10%误差计算必须高度重视，当出现不合格时，一定认真采取办法解决，直到满足规程要求。本文将结合沈阳韩屯变电站工程，对电流互感器10%误差的计算步骤和不合格的解决方法进行分析，以供参考。2沈阳韩屯变电站工程概况沈阳韩屯变电站位于沈阳市于洪区，是按综合自动化变电站设计的。本期装设一台容量为180MVA的变压器；220kV侧采用双母线代旁路接线方式，本期出线两回，另有旁路、主一次、PT各一组，共5个间隔；66kV侧采用双母线代旁路接线方式，本期出线12回，另有电容器、旁路、母联、所用变、主二次、PT各一组，共18个间隔。一次设备的220KV侧电流互感器为大连互感器厂生产，66KV侧电流互感器为沈阳变压器有限责任公司生产。二次设备的保护为南瑞公司生产，监控系统为四方公司生产。在本项工程的施工中，我们分别对220KV侧和66KV侧的电流互感器进行了10%误差计算。220KV侧的电流互感器经计算10%误差全部合格，66KV侧的电流互感器经计算发现有5个间隔的10%误差不合格，之后通过在电流互感器二次并接电缆的办法，使10%误差全部合格。3电流互感器10%误差的实际计算要进行电流互感器10%误差的计算，首先须进行电流互感器实际二次负担值的测量，并对电流互感器的伏安特性进行试验，之后才能对10%误差进行计算。3.1电流互感器实际二次负担值的测量电流互感器的额定二次负担值一般都标注在电流互感器名牌上，有时用VA值表示，有时用Ω值表示。电流互感器实际二次负担值的测量有两个作用，一方面可以检查在正常运行时，电流互感器的误差是否合格，当实际二次负担值小于额定二次负担值时为合格，否则为不合格。另一方面可以通过实际二次负担值对电流互感器10%误差进行计算，从而来判断当系统故障时电流互感器误差是否合格。当电流互感器的实际二次负担值不合格时，不但在正常运行时不能满足计量、测量和保护的要求，而且在负荷增大时还会造成保护误动。即使电流互感器实际二次负担值合格，我们也要进行10%误差计算，来验证在系统故障时电流互感器的10%误差是否合格。如10%误差不合格，那么在不能增大电流互感器变比的情况下，还是需要通过减小电流互感器实际二次负担的办法进行解决。电流互感器实际二次负担值测量时，应在电流互感器的二次加电流5A（电流互感器二次额定值为5A时）或1A（电流互感器二次额定值为1A时）。母差保护的辅助变流器如在户外，那么电流应在户外辅助变流器的一次侧加。沈阳韩屯变电站的220KV侧辅助变流器在母差保护的装置内，而66KV侧的辅助变流器是在户外的母差端子箱内。所以在电流互感器实际二次负担值测量时，220KV侧是在户内加电流，66KV侧是在户外母差端子箱加电流。测量电流互感器实际二次负担值时，应注意两点，一是应短掉电流互感器二次回路中N相所接元件（如接地选线装置等），因在系统正常运行时N相没有电流流过；另一点是把母差保护中的差回路应短掉，因在系统正常运行和区外故障时差回路没有电流。沈阳韩屯变电站220KV侧母差保护是南瑞公司生产的LFP—915型，差回路在保护装置内，因负担小，不必短掉。66KV侧母差保护是南瑞公司生产的LFP—975型，差回路在保护装置和户外的辅助变流器之间，所以做二次负担测量时，66KV侧是在户外辅助变流器的二次侧把差回路短掉的。3.2电流互感器伏安特性的试验在进行电流互感器伏安特性的试验时，电流应尽量加到10A（电流互感器二次额定值为5A时）或2A（电流互感器二次额定值为1A时）。沈阳韩屯变电站电流互感器二次额定值都为5A，在实际试验时都加大到10A。如做伏安特性试验时没有专用的升压设备，可用单相调压器加大到400V，调压器的容量应选择5KVA，试验接线如图1所示。当调压器在零位时加入电流互感器二次的电压为AN相相电压220V，当调压器调到最大位置时加入电流互感器二次的电压为AB相线电压380V，由于调压器的输出变比为220/250，所以电压可以加大到400V。在沈阳韩屯变电站就是采用这种方法对220KV和66KV的电流互感器进行伏安特性试验的。3.3电流互感器10%误差的计算电流互感器10%误差只须对母差保护卷计算，当母差保护卷合格时，其它保护卷可不计算。因为当某一出线出口短路时，虽然由于短路电流很大，有时可达几万安培，电流互感器会很快饱和，但反应到二次的故障电流也很大，完全能使这一出线的距离保护和电流保护动作，不会由于电流互感器10%误差不合格，二次电流值不能正确反应一次故障电流值而使保护拒动。但母差保护却不同，因为当某一出线出口短路时，由于短路电流很大，当电流互感器10%误差不合格时，那么这一出线的二次电流值就不能正确反应一次故障电流值，而此时接在母差保护差回路中的其它出线，却由于短路电流小能够正确反应一次故障电流值，其结果在母差保护的差回路中就会出现差电流（理想时差回路电流为0）。当差电流值足够大时，就会造成母差保护误动而跳开所有出线开关的严重事故。因此电流互感器10%误差只须对母差保护卷计算，其它保护卷可不计算。在电流互感器10%误差计算时，短路电流应取三相短路电流值。因为在三相短路、两相短路，两相短路接地和单相接地短路四种故障中，三相短路电流最大也最严重。所以当三相短路电流时电流互感器10%误差计算合格，那么在其它短路时电流互感器10%误差也一定合格。电流互感器10%误差的计算步骤如下：3.3.1短路电流倍数m的计算计算公式为m=2Id/IeId----外部短路时通过电流互感器的最大三相短路电流Ie-----电流互感器一次额定电流2.3.2励磁电流Io的计算计算公式为Io=m/2（当电流互感器二次额定电流为5A时）=m/10（当电流互感器二次额定电流为1A时）3.3.3根据Io由电流互感器伏安特性曲线查出U2值当Io计算值大于加入电流互感器二次最大实际电流值时，应取最大实际电流值对应的电压。因为最大实际电流值对应的电压如计算合格，那么Io计算值所对应电压的计算结果就一定合格。当Io计算值小于加入电流互感器二次实际最大电流值时，应取Io的计算值所对应的电压进行计算。在沈阳韩屯变电站查66KV侧电流互感器伏安特性曲线U2值时，主二次、旁路、母联的Io取的是计算值7.5A，其它出线间隔Io取的是最大实际值10A。3.3.4电流互感器二次线卷漏抗Z2的计算计算公式为Z2=1.3RR---电流互感器二次线卷直流电阻3.3.5电流互感器10%误差允许的最大负但Z的计算计算公式为：Z=(U2-IoZ2)/9Io-Z23.3.6电流互感器二次负担实际值ZFD的计算计算公式为：ZFD=1/2ZAN（当三相电流互感器时）=√3/2ZAN（当两相电流互感器时）3.3.710%误差计算结果的判定：当电流互感器允许的最大负但值大于实际二次负担值时，10%误差合格;当电流互感器允许的最大负但值小于实际二次负担值时，10%误差不合格。由于沈阳韩屯变电站220KV侧电流互感器10%误差计算结果全部合格，所以表1只列出了66KV侧电流互感器10%误差计算结果。66KV侧电流互感器安装为两相式，装在A、C相，B相无电流互感器。表166KV侧电流互感器10%误差计算安装单位保护名称I0(A)U2(V)R(Ω)Z(Ω)ZFD(Ω)结论主二次母差7.52300.42.830.49合格66KV旁路母差7.52310.42.830.41合格66KV母联母差7.52310.42.830.41合格66KV韩成甲母差252400.30.630.64不合格66KV韩成乙母差252340.30.610.62不合格66KV韩怒甲母差252210.30.550.23合格66KV韩怒乙母差252180.30.540.33合格66KV韩陵甲母差252200.30.540.35合格66KV韩陵乙母差252190.30.540.41合格66KV韩北母差252200.30.540.52合格66KV农电甲母差252430.30.650.69不合格66KV农电乙母差252420.30.6420.64合格66K韩虎母差252430.30.650.60合格66KV所用变母差252400.30.630.89不合格66K电容器母差252350.30.611.02不合格66KV欧亚甲母差252000.30.450.33合格66KV欧亚乙母差252000.30.450.33合格技术要求ZZFD注：66kV侧三相短路电流Id=15000A,主二次、旁路、母联电流互感器变比为2000/5，其它间隔电流互感器变比为600/5。电流互感器二次电缆截面为2.5mm2。由表1可知：66KV所用变、66KV电容器、66KV农电甲线、66KV韩成甲线、66KV韩成乙线共5个间隔的ZZFD，10%误差不合格。4电流互感器10%误差不合格的处理不合格采取的办法:一是增大电流互感器变比；二是减小电流互感器实际的二次负担值。而增加电流互感器二次线芯截面，是减小电流互感器实际二次负担值的最好办法。因为电流互感器的二次负担值ZFD=UI（I是加入的电流，U是所测得的电压）,而微机保护二次负担值都非常小，约为1VA，所以二次负担值主要在电流互感器二次电缆上，二次电缆的阻值越小，二次负担值越小。根据欧姆定律R=ρL/S（L是导体的长度，S是导体的截面，ρ是导体的电阻率，R是导体的直流电阻。由于电流互感器二次电流是低压工频，所以直流电阻R约等于阻抗值ZFD）可知,电阻值与电缆的长度成正比，与线芯截面成反比。所以增加电流互感器二次线芯截面，可减小二次电缆的电阻值，从而减小电流互感器的二次负担值。由于沈阳韩屯变电站66KV侧电流互感器二次无抽头，所以不能采用增大变比的办法，只能采取减小电流互感器实际二次负担值的办法解决。具体办法是在电流互感器二次再并接一根同型号的电缆，使电流互感器二次线芯截面增加一倍，实际二次负担值减小，从而使10%误差合格。表2是增加电流互感器二次线芯截面后10%误差的计算结果。表2电流互感器10%误差计算安装单位保护名称I0(A)U0(V)R(Ω)Z(Ω)ZFD(Ω)结论66KV韩成甲母差252400.30.630.55合格66KV韩成乙母差252340.30.600.48合格66KV农电甲母差252430.30.650.64合格66KV所用变母差252400.30.630.43合格66KV电容器母差252350.30.610.52合格技术要求ZZFD由表2可知，通过增加二次线芯截面后（并接一根2.5mm2的4芯电缆），电流互感器10%误差的计算全部合格。5结束语由于目前电网越来越紧密，系统阻抗越来越小，致使短路电流越来越大。所以为避免由于电流互感器10%误差不合格而造成保护误动事故的发生，建议设计部门在66kV侧电流互感器配置时，首先考虑电流互感器应有抽头，使母差保护卷能够尽量用大变比，这样当母差保护卷选择大变比时，其它保护卷和计量卷可通过抽头选择小变比，以保证其它保护的灵敏度和计量的精度；其次66kV侧电流互感器应采用三相式，而不是现在普通采用的两相式，这样可使电流互感器的实际二次负担值减小1/√3倍；最后在220KV变电站的电流互感器二次电缆选择时，应采用4.0mm2，而不是2.5mm2，虽然现在新建的变电站普遍采用综合自动化