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如何选择电压与电流互感器

变压器 | 发布时间:2017-09-29 | 人气: | #评论# |本文关键字:互感器,电压互感器,电流互感器
摘要:1 电压互感器选择 电压互感器选择主要有选用V/V型,还是选用Y/Y/△(开口三角形)型,以及台数与母线测量电压自动切换等问题。V/V型只提供三相测量线电压,无单相接地报警功能,主

1 电压互感器选择

电压互感器选择主要有选用V/V型,还是选用Y/Y/△(开口三角形)型,以及台数与母线测量电压自动切换等问题。V/V型只提供三相测量线电压,无单相接地报警功能,主要用于小型变配电站。Y/Y/△(开口三角形)型可以利用开口三角形电压进行单相接地报警,用于大中型变配电站。采用变电站综合自动化系统后,作为单相接地保护的第二判据。
对于小型变配电站,10kV进出回路比较少,两路进线运行方式为一供一备时,对于单母线分段也可以只设计一台电压互感器,安装在母线隔离柜内,为内部计量提供测量线电压。因为无论主电源送电或备用电源送电,母联断路器都处于合闸位置,两段母线均带电。只有在检修一段母线时,电压互感器才断开。
两段母线设计两台电压互感器,如果再设计母线电压自动切换时,二次侧必须设计自动断开断电保护点,否则母线电压自动切换后,100V电压通过电压互感器会使一次侧出现10kV电压。
两路电源进线需要备自投,而且要求来电自恢复时,应设计线路电压互感器,或将电压互感器安装在电源进线柜之前,这两点都需要取得当地供电部门同意。
对于有高压电动机的变配电站,为保证电压互感器故障时高压电动机低电压保护不误动作,应设计两段母线测量电压自动切换。切换整定时间应小于高压电动机低电压保护的动作时间,对于无高压电动机的变配电站为了保证在电压互感器故障时,电能计量不受到影响也需要设计两段母线测量电压自动切换。
两段母线测量电压自动切换应与电源进线及母联连锁,只有在两路电源进线同时合闸,或有一路电源进线与母联合闸时才允许自动切换。不应加电压互感器手车位置或隔离开关连锁,否则自动切换无法实现。
V/V型无中性点只能取得线电压,可选用两个单相电压互感器组成。如果二次侧需要接地时只能将B相接地。
Y/Y型有三相三柱式,三相五柱式与三个单相电压互感器三种形式。三相三柱式用于高压侧中性点接地的供配电系统。三相五柱式与三个单相电压互感器二次侧为双绕组,一组供测量,一组接成开口三角形,形成零序电压滤序器进行高压侧单相接地报警。此时一次与二次侧中性点均应接地。
供电系统电源中性点不接地时,发生单相接地后,其他两相对地电压升高√3倍,测量绕组中性点接地时,一般不宜接入测量相电压仪表。
高压侧发生单相接地后,如果电压互感器一次与二次侧中性点都接地,由于不接地两相对地电压升高,容易因铁芯饱和引起铁磁谐振,产生过电压。现在有些电压互感器厂生产一种抗铁磁谐振三相五柱式电压互感器(JS2G-10型),改进了原三相五柱式电压互感器的结构,提高了抗谐振防烧毁能力,同时也提高了测量精度,减少了铜铁损耗。

2 电流互感器选择

对于电源中性点不直接接地的供配电系统,A、C两相安装电流互感器,可以满足相间短路保护的要求。发生单相接地故障后,对地故障电流为该供配电系统其它两相对地电容电流的向量和,也等于一相对地电容电流的3倍。规范规定允许继续运行两小时,可只报警不跳闸。
当电缆线路较长时,电容电流增大,发生单相接地故障后,其他两相对地电容电流要通过接地点流向电源。当单相接地故障电流太大时,会加速扩大事故,对地故障电压也提高,此时就需要跳闸。应将电源中性点改为直接接地,或串联大电阻接地(又称为大电阻接地或小电流接地,大电阻接地是相对于直接接地而言)。此时发生单相接地,称为单相对地短路,应设计三个电流互感器进行单相对地短路保护。电流互感器变比应按照最大计算负荷电流的1.5~2.0倍来选择,并利用短路电流进行电流速断保护测量精度校验。
电源中性点串联大电阻接地(又称为大电阻接地或小电流接地)的供电系统,也可设计两电流互感器,但需要设计零序电流互感器进行单相接地保护。此时单相接地保护可以按照不平衡电流来整定,整定值计算比较简单。
现在许多设计都设计三电流互感器,其目的是为了适应将来供配电系统电源中性点接地方式的改变,也可以作为低压侧母干线末端单相接地保护的后备保护。供配电系统电源中性点接地方式改变,继电保护方案也要发生变化,会牵涉到许多用户,问题比较多。采用变配电站综合自动化后,继电保护方案由软件设置,改变起来比较容易。所以设计为三个电流互感器还是有一定的道理。建设部变电所二次接线标准图(D203-1~2)都按照三电流互感器设计,可能是考虑到将来供配电系统电源中性点接地方式改变的需要。但在供配电系统不大时,设计为二电流互感器也是可以的。
电流互感器二次侧一般有测量与保护两个绕组,测量绕组用于计量柜为0.5级,一般为1.0级,保护绕组精度为10P10,有差动保护时应选二次侧有一组测量两组保护的三个绕组的电流互感器,用于差动保护的绕组精度可选5P10。电流互感器一次侧额定电流用于变压器、电动机、发电机等设备时,一般为设备额定电流的1.2倍。用于进线或母联时,应为计算电流的1.2倍。电流互感器变比过大,二次侧测量与保护电流减小,会对测量及保护整定带来影响。电流互感器变比过小,准确限值系数P小,短路电流比较大时,发生短路事故后,误差容易超过10%,应进行10%误差校验。
二次侧有三个绕组的电流互感器,一组用于电能计量、一组用于测量、一组用于保护。但现在供电部门都要求单独设计电能计量柜,在没有差动保护时选用二次侧有三个绕组的电流互感器就没有太大必要。
高压电动机现场需要测量一相电流,外部电缆截面等于或大于2.5平方毫米,距离太远时这一相的电流互感器会因为负载阻抗大,而使测量误差加大,造成三相电流测量上的不平衡。此时可以选用二次侧额定电流为1A的电流互感器,或在电流互感器二次侧5A回路中加一个5/1A的小型电流互感器,提高电流互感器的负载阻抗。
电流互感器二次侧额定电流为5A时,其负载容量为:S=10VA伏安=U×I =Z×I×I=Z×5×5=Z×25伏安,负载阻抗为:Z=10÷25=0.4欧姆。
二次侧额定电流为1A的电流互感器,在负载容量同样为10VA伏安时:S=10VA伏安=U×I= Z×I×I=Z×1×1=Z×1伏安,负载阻抗为:Z=10÷1=10欧姆。载阻抗增加了25倍。

3 电流互感器的额定准确限值

国际电工委员会(IEC)标准规定保护用电流互感器按工作性质分为:P级、TPS级、TPX级、TPY级与TPZ级。P级为精度限额由稳态对称一次电流下的综合误差定义,对剩磁无限制。TPS级为低漏磁电流互感器,工作性能由二次侧励磁特性及圈数误差极限定义,对剩磁无限制。TPX级为精度限额由暂态工作环境中的最大瞬时误差定义,对剩磁无限制。TPY级为精度限额由所拟订的暂态工作环境中的最大瞬时误差定义,剩磁不超过饱和磁通的10%。TPZ级为精度限额由三次谐波环路时间常数下直流偏移的单次激励中最大瞬时交流误差定义,对直流分量误差限额无要求,剩磁可忽略。
速断、过电流与过负荷保护电流互感器二次侧绕组选10P级,差动保护时电流互感器二次侧绕组宜选5P级。有些变配电站综合自动化装置软件可以将过电流与过负荷保护设置到电流互感器二次侧测量绕组上,此时过电流与过负荷保护动作电流(二次侧)不能大于5A。
电流互感器的准确级是以该级的额定准确限值一次电流下的最大允许综合误差的百分数来标称。P的含义为标准的额定准确限值系数,分别为5P、10P等。准确级为5P时,在额定一次电流时,电流误差为±1%,相位误差为60分;在额定准确限值一次电流电流时,复合误差为±5%。准确级为10P时:在额定一次电流时,电流误差为±3%,相位误差无要求,在额定准确限值一次电流电流时,复合误差为±10%。
同一准确级的电流误差与电流互感器的负载有关。保护用电流互感器除满足一次回路的额定电压与电流以及短路时的动稳定与热稳定要求外,还应按照电流互感器限值系数曲线,进行误差校验,保证在发生短路事故时保护电流测量误差不超过允许值。
额定准确限额一次电流是指电流互感器能满足综合误差要求的最大一次电流。额定准确限额系数P是指额定准确限额的一次电流与电流互感器额定一次电流之比。误差校验时先从电流互感器限值系数曲线中根据电流互感器的变比和负载查到额定准确限额系数P,然后用额定准确限额系数P乘以电流互感器额定一次电流,求出额定准确限额一次电流。此电流应大于保护最大动作电流,满足不了时,应减小电流互感器的负载,或加大电流互感器的变比。
目前厂家给出的电流互感器限值系数曲线,实质上是比误差为10%的误差曲线,此曲线为一次电流为其额定电流某个倍数与二次侧负载最大允许值之间的关系曲线。在实际使用时应进行误差校验,保证在发生短路事故时,比误差不超过10%。
电流互感器铭牌上有相应的数据,除额定变比外,还有额定容量,用来检验负载阻抗。负载阻抗大于规定值时,电流互感器的测量误差就会超过规定值,此时应减小负载阻抗,或加大电流互感器的容量。
设计规范规定:用于计费时,0.5级电能表配0.2级电流互感器,用于测量时,1.0级仪表及电量变送器配0.5级电流互感器,2级电能表与测量仪表配1.0级电流互感器。

4 零序电流互感器

供配电回路三根相线穿过零序电流互感器时,三相三线制供配电系统,零序电流互感器感应不出三相负荷平衡电流,只能感应出三相对地不平衡电容电流。三相四线制供配电系统,零序电流互感器可以感应出三相负荷平衡电流,与三相对地不平衡电容电流。
电源中性点接地的供配电系统,发生单相接地后,电源中性点通过大地与接地点形成回路,零序电流互感器可以感应出单相接地后的不平衡电流和对地不平衡电容电流。可以按照零序过电流保护来整定。
电源中性点不接地的供配电系统,发生单相接地后,电源中性点不接大地,与接地点形不成回路,零序电流互感器只能感应出单相接地后的对地不平衡电容电流。发生单相接地回路感应出的是本电压等级配电系统未接地两相对地电容电流向量和。此电流为本电压等级配电系统单相对地总电容电流的3倍,一般只有十几到几十安。
零序电流互感器产品资料都提供出内径尺寸,一次与二次侧额定电流。内径尺寸用来选择电缆外径。一次侧侧额定电流有40A与20A两种,根据单相接地后对地总电容电流来选择。二次侧输出电流有0.1A、0.2A与0.5A三种,实际上40/0.1A变比为400,40/0.2A变比为200等,目前还不太习惯用变比来表示零序电流互感的规格。常规保护按照与接地继电器相匹配来选二次侧输出电流。采用变配电站综合自动化装置后,变配电站综合自动化装置的零序电流输入为0~1A,应选二次侧输出为0.5A或再大一级。变压器低压侧零序电流互感器安装在中性线上,可选用与相线同型号的电流互感器,变比可减小一半。也可以利三相用电流互感器二次侧组成滤序器方案,来进行单相接地保护。三个电流互感器中性线接到变配电站综合自动化装置的零序电流输入端子上就可以了,这样可省掉零序互感器。
如果能生产二次侧额定电流为1.0A的零序电流互感器,或者将变配电站综合自动化装置的零序电流输入减小为0~0.5A。可提高单相接地保护动作的可靠性。 

责任编辑:电气自动化网

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