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保护用电流互感器准确级选择


保护用电流互感器准确级选择
1.问题的提出
    保护用电流互感器(TA)主要与继电保护装置配合,在线路发生短路过载等故障时,向继电装置提供信号切断故障电路,保护电力系统的安全。它的工作条件与测量用互感器完全不同,后者正常一次电流工作范围有合适的准确度即可,当通过故障短路电流时,希望互感器尽早饱和,以保护测量仪表不受短路电流损害。而前者在比正常电流大几倍或几十倍电流时才开始工作,其误差(电流和相位误差)要求在误差曲线范围内,而同时考核电流误差和相位差时用复合误差。
保护用TA一次电流i1较小时,二次电流i2线  性变化;当i1增大到一定时,互感器铁心中的磁密很高。由于铁磁材料的非线性,励磁电流i0中高次谐波含量很大,波形呈尖顶形,与正弦波相去甚远,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图分析,需采用复合误差的(概念分析),这使i0迅速增大,相当于部分i1未能转换成i2,i2与i1不再成正比变化,从而增加TA误差。
当电力系统发生短路故障而引起继电保护动作时,短路电流i很大,一般为额定电流的10几倍,使误差增大,危及保护装置的灵敏性和选择性。
    另外,从原理上讲,TA本身是个特殊的变压器,变压器都有在额定负荷下运行的要求。因此,如TA二次侧负荷超过其额定二次负荷值,同样会增加其误差。   
2.解决的思路
    如上所述,TA误差不可避免,其大小与TA铁心励磁特性及二次侧负荷有关。
    要控制好这个误差,须处理TA所在位置最大故障i、该电流与额定i1的比值、额定电流比及额定二次负荷的关系。因此需准确了解准确级及与其相关的准确级限值、额定电流比和额定负荷的概念。要解决此问题,就要根据变电站的实际情况选择合适的准确级。   
    对保护用TA,准确级以该级在额定准确限值i1下的最大允许复合误差的百分数标称,其后标以字母"P"表示保护,它实际上是人为规定的TA制造的误差等级要求。准确限值系数指能满足复合误差要求的i1max与额定i1的比值。额定电流比则指额定i1与i2的比值。额定负荷是确定互感器准确级所依据的二次负荷值。
    在早期国家标准《电流互感器》(GBl208-75)中规定,TA保护准确级为B和D级。在选择保护用TA准确级时,应校验10%误差曲线,以保证在短路时电流误差不超过规定值。目前新版中规定准确级为5P和10P,分别表示在额定准确限值i1时的复合误差限值为5%、10%;其准确限值系数标准值系列为5、10、15、20、30等,表示在短路故障下,若短路电流i与额定i1,相比的倍数小于该值,则误差控制在准确级范围内。
    因此,得到2个结论:1)选择保护用TA的准确级须同时选择准确限值系数,如5P20及1 200/5A,表示i≯20倍额定i1,即≯20×1 200=24 kA范围之内时,复合误差≯5%;2)选择双方向,即可根据已给定的ilmax、二次负荷值和10%误差曲线,准确限值系数,选择额定电流比;也可根据给定的i1max、额定电流比和10%误差曲线选择准确限值系数,根据10%误差曲线选择额定二次负荷和二次电缆截面。
    在稳态运行时,TA二次负荷应满足10%误差曲线的要求,只要TA二次实际负荷<10%误差曲线允许的负荷,其测量误差在10%以内。二次负荷越大,铁心越容易饱和。
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