侧用于发-变组差动保护的电流互感器,原则上应与主回路电流互感器变比一致,如因额定一次电流过大装设有困难时,可根据具体情况采取适当措施,如由保护装置改变变比,或者采用二次额定电流为1A的互感器(当其他互感器额定二次电流为5A时)以便在保持变比一致条件下降低互感器额定一次电流等。
(4) 中性点接地系统或中阻抗接地系统变压器中性点接地回路的电流互感器,大型发电机零序电流型横差保护用电流互感器等,在正常情况下一次电流为零,应根据实际应用情况,不平衡电流的实测值或经验数据,并考虑接地保护灵敏系数及互感器的误差限值和动、热稳定等因素,以及保护装置整定范围,选用适当的额定一次电流参数。
(5) 对中性点绝缘接地系统的电缆式或母线式零序电流互感器,因接地故障电流很小,需要按保证保护装置动作灵敏系数来选择变比及有关参数。 4.5 测量电流互感器的特殊要求
(1) 测量用带S级电流互感器的特殊要求
0.2S级和0.5S级是特殊用途的电流互感器,在与宽负荷电度表(过载4倍及以上的电度表)相连接时,电流互感器的计量电流在50mA~6A之间(即额定二次电流5A的1%~120%之间的某一电流下能作准确测量)。在电能关口计量点处宜用0.2S级和0.5S级电流互感器。
1) 带S级电流互感器在很宽的负荷电流(1~120)% Ipn时具有高准确度。在负荷电流的(20~120)%Ipn时,电流误差为≯±0.2%;相位差为≯10'。其误差值为标称限值,对用于计量关口点电费的准确度有保障。
2) 采用计量级带S级的电流互感器时,可符合按计量规程规定选的负荷电流Ip,在额定电流Ipn的50%~66.6%范围内具有高准确度。
例:0.2级:在Ip?66.6%?Ipn时,电流误差为±0.2618%(注意:>0.2%);相位差为±12.06'(注意:>10'),己超过预期的误差标称限值。
0.2S级,在Ip=(20~120)% Ipn时,电流误差为±0.2;相位差为±10',符合预期的误差标称限值。
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图2-21 带S级的测量用电流互感器的误差限值
(2) 测量用带S级电流互感器适用范围
据电力网经营体制改革,要求发电、供电、用电的准确计量.以作为考核电网技术经济指标和实现贸易的计量依据。为此要求安装在电能关口计费点的电流互感器具有更高的准确度。
当安装点的电力负荷变化范围很大, 电力负荷低峰与高峰负荷电流相差几倍时,要同时满足高峰和低峰负荷电流的计量准确度,互感器应采用带S级的电流互感器。并按高峰电力负荷值来确定互感器的额定电流比。 (3) 测量用电流互感器额定输出的选择
对测量用电流互感器在选择额定输出时,应考虑到实际的负荷不是越大越好。按国家标准规定,测量用电流互感器准确级的误差限值规定的二次输出范围为25%~100%额定输出,因此,当额定输出选得太大,而实际运行时的负荷可能小于25%额定输出,此时所规定的准确度是达不到的。
5 高压系统保护用电流互感器参数选择
5.1 性能要求
保护用电流互感器性能应满足系统或设备故障工况的要求,即在短路时,将互感器所在回路的一次电流传变到二次回路,且误差不超过规定值。电流互感器铁芯饱和是影响其性能的最重要因素。
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在稳态对称短路电流(无非周期分量)下,影响互感器饱和的注意因素是:短路电流幅值、二次回路(包括互感器二次绕组)的阻抗、电流互感器的工频励磁阻抗、电流互感器匝数比和剩磁等。
在实际的短路暂态过程中,短路电流可能存在非周期分量而严重偏移。这可能导致电流互感器严重暂态饱和。为保证准确传变暂态短路电流,电流互感器在暂态过程中所需磁链可能是传变等值稳态对称短路电流磁链的几倍至几十倍。 5.2 配置原则
在发电厂和变电所中应根据测量和保护的要求配备适当性能的电流互感器。电流互感器二次绕组的数量、铁心类型和准确等级应满足继电保护自动装置和测量仪表的要求。
(1) 对中性点接地系统,电流互感器可按三相配置;对中性点绝缘系统,依具体要求可按两相或三相配置。当配电装置采用一个半断路器接线时,对独立式电流互感器每串宜配置三组。
(2) 继电保护和测量仪表宜用不同二次绕组供电,若受条件限制须共用一个二次绕组时,其性能应同时满足测量和保护的要求,且接线方式应注意避免仪表校验时影响继电保护工作。电流互感器的二次回路不宜进行切换,当需要时,应采取防止开路的措施。
母线方案II方案IF2线路保护母线保护F1线路保护母线保护
图 2-22 线路电流互感器配置方案
(3) 每组的二次绕组数量按工程需要确定。在以往的工程中,一个回路配备的多套保护往往要求分别使用不同的互感器二次绕组。例如主保护和后备保护不能使用同一二次绕组;差动保护不能与其它保护使用同一二次绕组等。这样,要求同一回路电流互感器二次绕组数量愈来愈多。不仅增加投资,更重要的是接线复杂,给运行维护造成很大不便。现在,已普遍采用微机保护,完全可以将各种原理的保护综合在一起,一个回路只要两套保护即可。但对于采用保护双重化的系统,一个元件的两套保护必须使用不同二次绕组。
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(4) 保护用电流互感器的配置应避免出现主保护的死区。例如图2-22中所示电流互感器配置的两个方案。方案Ⅰ的F1点故障,线路保护不能动作,但母线保护能快速切除故障,缺点是切除范围过大。方案Ⅱ的F2点故障,线路保护能动作跳开线路断路器,但故障不能消除,需要起动断路器失灵保护来切除故障。失灵保护带有时延,而且同样切除范围过大。故宜采用方案Ⅰ。
(5) 接入保护的电流互感器二次绕组的分配,应注意避免电流互感器内部故障时出现保护死区,并尽可能缩小不适当的保护重叠区。例如图2-23的U形电流互感器,其弯曲部分容易与油箱发生短路故障。如果线路保护与母线保护的配置如图中Ⅰ~Ⅳ种方案所示。在F点故障时:方案Ⅰ线路保护断开故障点,影响范围小;方案Ⅱ母线保护断开故障点,影响范围大;方案Ⅲ两套保护均能断开故障点,但母线保护扩大了影响范围;方案Ⅳ为两套保护的死区,保护不能动作清除故障。故应采用方案Ⅰ。
线路保护母线保护III母线保护线路保护线路保护母线保护IIIIV母线保护线路保护FF
图2-23 电流互感器配置出现保护死区示意图
5.3 类型选择原则
(1) 保护用电流互感器的性能应满足继电保护正确动作的要求。首先应保证在稳态对称短路电流下的误差不超过规定值。对于短路电流非周期分量和互感器剩磁等的暂态影响,应根据互感器所在系统暂态稳态的严重程度,所接保护装置的特性、暂态饱和可能引起的后果和运行经验等因素,予以合理考虑。如保护装置具有减缓电流互感器饱和影响的功能,则可按保护装置要求选用适当的互感器。
(2) 330kV~1000kV的变压器和300MW及以上发电机变压器组差动保护用的电流互感器,由于系统一次时间常数较大,电流互感器暂态饱和较严重,由此导致保护误动或拒动的后果严重。因此,保护用电流互感器应保证在实际短路工作循环中不致暂态饱和,即暂态误差不超过规定值,一般选用TP类互感器。
(3) 220kV系统可按稳态短路条件进行计算选择,并为减轻可能发生的暂态饱和影响适当留有裕度。一般选用P类、PR类和PX类电流互感器。
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220kV的变压器差动保护、100MW~200MW发电机变压器组及大容量电动机差动保护用的电流互感器,暂态饱和问题及其影响后果相对较轻, PR类可限制剩磁影响,有条件时可推广使用。为考虑暂态影响应提高所选用电流互感器的准确限值系数Kalf,给定暂态系数Ks?Kalf/Kpcf应根据实际情况和运行经验确定:
1) 100MW~200MW发电机变压器组外部故障的给定暂态系数不宜低于10。 2) 220kV系统的规定暂态系数不宜低于2,参见IEEE Std C37.110-1996等
规定。
(4) 110kV及以下系统保护用电流互感器一般按稳态条件选择,采用P类互感器。 (5) 高压母线差动保护用电流互感器的选择,由于母线故障时短路电流很大,而且外部短路时流过各互感器的电流差别也可能很大。即使各侧选用特性相同的电流互感器,其暂态饱和程度也可能很不一致。为此,母线差动保护一般具有暂态抗互感器饱和的能力。在工程应用中一般可按稳态短路电流或保护装置的要求选用适当的互感器。
(6) 中性点绝缘系统的接地保护用互感器,可根据具体情况采用由三相电流互感器组成的零序滤过器、专用的电缆式或母线式零序电流互感器。
(7) 关于PR类电流互感器的应用说明
PR类电流互感器为稳态对称一次电流下剩磁系数小于10%的保护用电流互感器,其他特性参数与P类电流互感器相同,该型电流互感器在铁芯上开有小气隙,以确保剩磁系数小于10%。在制定DL/T866-2004《电流互感器和电压互感器选择及计算导则》时,由于当时国内尚无制造PR类电流互感器经验,因此在该计算导则6.2.2.3条中规定“有条件时可推广使用PR类电流互感器”。
据统计,2006年以来电网实际发生了3起220kV线路故障纵差保护误动,从录波图分析确认均是由于线路一端电流互感器产生剩磁出现饱和,而线路另一端电流互感器未饱和,以致在区外故障时出现差流引起保护动作。因此,推荐在新建和扩建的220kV电压等级的发电厂、变电所工程中采用PR类电流互感器,建议首先在有纵差电流保护和距离保护的220kV及110kV系统中推广应用,并进而扩大到其他电压等级系统中应用。
5.4 保护电流互感器性能校验
为保证保护动作的可信赖性和安全性,应对电流互感器的性能进行必要的校验。校验时,应根据保护要求选定适当故障点和校验电流。当互感器通过选定的保护校验故障
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