保护用电流互感器准确级选择的探讨

保护用电流互感器准确级选择的探讨

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[1>，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[1>。

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[2>。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。

3 实例说明

某110kV变电站110kV母线i1max25 kA，TA二次侧负荷40 VA。

首先根据继电保护装置的要求，保护用TA的稳态误差≯10％[3>，根据工程建设控制设备造价选择准确级为10P。根据实例查图2曲线，得到准确限值系数为24。根据ilmax。为25kA除以准确限值系数得到1042A。