电流互感器的级别 规定的一次时间常数Tp 工作循环 单：t′，t′al 双：t′, t′al， tfr,，t″, t″al 额定二次负荷电阻Rbn 用户规定的暂态系数Ks 互感器二次绕组电阻Rct(校正)至?℃) * 额定暂态面积系数Ktd 额定二次时间常数Tsn ×适用；－不适用 TPS － － TPX × × TPY × × TPZ × － 说明 × × × － － × － × × － × － × × ×*) × － × × － 由制造部门提供的补充规范 注1： 当客户希望获得新设备与现有设备兼容时，在相配合的技术规范中可规定某些参数的限值，例如Ts或Rct，参见*)。但必须承认不同设计之间可能有些差别。 注2：技术规范包括由制造部门提供的补充规范，应标明在产品铭牌和产品型录上，以便用户进行性能校验。
5.11 TP类电流互感器的应用特点 （1） TPS级和TPX级电流互感器
TPS级电流互感器除了是低漏磁型外，还要求严格控制匝数比。适用于根据简单环流原理和采用高阻抗继电器的差动保护系统。由于对剩磁不限制，保护继电器的励磁使用极限，通常由试验和现场经验得出的经验公式确定。若在电流互感器已严重饱和时切断一次电流，将使得二次回路中的电流随同磁通由饱和状态快速降低到剩磁水平，保护继电器的复归时间，通常不明显受TPS电流互感器衰减特性的影响。适用于对复归时间要求严格的断路器失灵保护电流检测元件。
TPX级电流互感器的基本特性一般与TPS级相似，只是对误差限值的规定不同。 对于TPS级和TPX级电流互感器，在t?tmax和Tp??Ts情况下的C?t?O工作循环中，暂态面积系数计算公式：
Ktd?可简化为：
Tp?Ts???TpTs???etTp?e?tTs???1 ?????? （2-26） ??t??TKtd?2?fTp?1?ep?????1 ???????? （2-27） ??C?t'?O?tfr?C?t\?O工作循环的暂态面积系数公式
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t'??TT??t'?Tpps?TsKtd??e?e?Tp?Ts????t\?tfx?t\?TT??t\??Tpps???sin?t'??eTs?Tse?e??Tp?Ts?????????1 ??（2-28） ???可简化为：
t'???TpKtd???Tp?1?e?????t\??tfx?t\?????sin?t'??eTs??T?1?eTpp???????????1 ?????（2-29） ???由于这类电流互感器二次时间常数Ts较大，在重合闸断电时间tfr铁心磁通衰减很有限，两次通电循环的Ktd值很大，故TPS和TPX互感器不宜用于线路重合闸的情况。 （2） TPY级电流互感器
TPY级电流互感器控制剩磁不大于饱和磁通的0.1p.u。有利于C-O-C-O工作循环的准确限值，适用于采用重合闸的线路保护。在从饱和到剩磁状态的转换期间，与相同尺寸和相同二次外接负荷的TPS级或TPX级电流互感器相比，由于磁阻、储能、以及磁通变化量的不同，因而二次回路的电流值较高且持续时间较长。不宜用于断路器失灵保护。
对于TPY级电流互感器，额定暂态面积系数Ktd可按（2-26）式或（2-28）式进行计算，工作循环有关参数可根据电力系统实际情况确定。但由（2-22）式确定的二次回路时间常数Ts变化范围较大，通常是由制造设计优化确定的。制造厂应按表2-11提供额定二次负荷下的Ts值。应用时可根据实际二次负荷进行修正，修正公式为
Ts?Tsn??Rct?Rbn?/?Rct?Rb?。 （3） TPZ级电流互感器
对于TPZ级电流互感器，剩磁可忽略不计。严重饱和后衰减的二次电流在最初 阶段（继电器返回时）比相应的TPY级保持更高数值。这类互感器适用于仅反应交流分量的保护。许多继电器经过输入电流/电压传感器转换被测量然后处理，因此，仅二次电流的交流分量有意义。由于不保证低频分量误差及励磁阻抗低，一般不推荐用于主设备保护和断路器失灵保护。
对于TPZ级电流互感器，因Kr?0，铁心气隙较大，其导磁系数在规定工作循环中是恒定的。可以用解析式导出电流互感器的交流分量相位差为??1/??Ts?。当TPZ的
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?规定范围为180min±18min时，可求得Ts＝60ms±6ms。已知Ts，可由（1-16）式或（1-18）式直接计算Ktd。
6 中压系统保护用电流互感器参数选择
通常的保护用电流互感器参数选择方法，是在故障时通过互感器的最大短路电流不应超过其准确限值电流，在该电流下互感器的复合误差不超过规定值。但随着电力系统不断扩大和大机组的增多，发电厂厂用电和变电所中压（3~10kV、35kV）系统短路电流越来越大，而有些馈线工作电流却不大。例如600MW发电机组的厂用电系统，馈线最小负荷不过数十安培，而短路电流可能达40kA~50kA。电流互感器额定一次电流通常按负荷电流选择，以便于测量和保护整定。这样确定的互感器在短路时需要承受数百倍至千倍的短路电流，可能产生严重的饱和而影响其性能。若电流互感器按在短路故障时不饱和条件选择，则电流互感器额定一次电流将远大于负荷电流且需具有较高准确限值系数，这将造成电流互感器投资费用的增加以及保护整定困难和测量误差难以保证。例如一台200kW的电动机，额定电流21.38A，系统短路电流50kA，为避免饱和需选择变比为2500/5，Kalf?20的电流互感器，这造成实际二次电流仅为互感器额定值的1％左右。
为此，由北京国电华北电力工程有限公司、北京四方继保自动化有限公司和大连第一互感器厂三方先后在大连第一互感器厂高压试验基地和国家变压器质量监督检验中心，对现有电流互感器和微机保护装置进行不同短路电流、不同整定值下的系列试验，探求电流互感器在饱和时的输出和复合误差特性，详细分析电流互感器的饱和特性以及饱和程度对保护动作特性的影响，以及与保护动作行为之间的关系，找出规律，提出合理可行的选择保护用电流互感器参数的方法。 6.1 试验方案及试验结果分析 （1） 试验方案和结果
试验电流互感器采用工程实际应用的定型产品LZZBJ9-10，变比100/5，10P，准确限值系数Kalf?10，二次额定输出15VA（0.6Ω），二次绕组电阻0.066Ω。
试验继电器采用电磁型和微机保护，电磁型继电器为DL-12/100型，微机保护为四方公司产品生产的低压保护CSL216E。保护整定值二次电流为Iset?65A（一次电流＝1300A）。
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试验时二次带额定负荷，功率因素分别为cos??1或cos??0.5。
试验时互感器一次施加电流从880A（8.8倍额定电流）到13000A（130倍额定电
'流），试验数据、计算数据及继电保护动作情况如下表。I1为实际一次电流值，I2为实
际二次电流值，I2为换算到一次侧的电流值，I0为差电流。
表2-13 试验结果表
序号 实际试验电流(A) 复合误'2过饱和系数Ks= I1/Kalf In 0.884 1.284 2.312 3.136 4.602 6.066 7.566 9.852 13.032 3.0 4.35 保护 × × √ √ √ √ √ √ √ √ √ 继电保护动作情况 电磁型微机型保护 × × √ √ √ √ √ √ √ √ √ 电子式互感器及保护 × × √ √ √ √ √ √ √ √ √ I1 884 1284 2312 3136 4602 6066 7566 9852 I0 15.6 40.1 1392 2324 3918 5454 6992 9342 I2(I) 872(43.6) 1266(63.3) 1714(85.7) 1894(94.7) 2116(105.8) 2276(113.8) 2380(119.0) 2532(126.6) 2700(135) 1770(88.5) 1940(97) 差ε％ c 二次带额定负荷，cos??1 1 2 3 4 6 7 9 11 12 13 14
1.76 3.15 60.2 74.1 85.1 89.9 92.5 94.8 96.5 48.9 61.7 13032 12576 3138 4590 1536 2832 二次带额定负荷，cos??0.5 下面列举若干记录的波形：
I1 I2 I0
I1 I2
I0
a) 1284 A一次电流下波形 b) 2312 A一次电流下波形
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I1
I1
I2 I0
c) 4602A一次电流下波形 d) 13032A一次电流下波形
I2 I0
图2-27 二次负荷功率因素为1时的试验波形图
I1 I2 I0
I1 I2 I0
a) 3138A一次电流下波形 b) 4590A一次电流下波形
图2-28 二次负荷功率因素为0.5时的试验波形图
（2） 试验结果分析
这里引用的数据除继电保护动作情况外，一般是试验时的实时稳态数据。与短路起始的暂态数据，可能有小的差别，但不会影响分析结论。
1）负荷功率因数为1时的二次电流波形
在负荷功率因数cos??1情况下，当铁心未饱和时，i2与i1同相位变化，当铁心达到饱和值后，磁通不再变化，二次感应电动势为零，二次电流i2迅速降到零，即电流半波的后面一部分被消去，至下一个半波又重复此过程。参看表2-14，过饱和系数增大时，虽然起始饱和角减小，但二次电流有效值并不减小而是增大的。
2）负荷功率因数为0.5时的二次电流波形
在负荷功率因数cos??0.5情况下，当未饱和时，i2与i1基本同相位变化，当磁通达到饱和后，不再产生二次感应电动势，但由于二次回路有电感，电流不能突变，i2按回路时间常数逐渐衰减。至下一个半波又重复此过程。参见表2-15。随着过饱和系数增
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