【文章內(nèi)容簡介】 、發(fā)供電企業(yè)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)分析、考核用 的電能計(jì)量裝置。 五、Ⅴ 類電能計(jì)量裝置 單相供電的電力用戶計(jì)費(fèi)用電能計(jì)量裝置。 第三 對額定一次電流及準(zhǔn)確度的綜合要求 根據(jù)互感器的選擇原則，電流互感器的額定一次電流應(yīng)滿足電力負(fù)荷的要求，同時在規(guī)定的負(fù)荷范圍內(nèi)還應(yīng)滿足準(zhǔn)確等級的要求。但上述要求并不是在任何情況下都能協(xié)調(diào)一致的。下列情況下，兩者是矛盾的。 （ 1）系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線，負(fù)荷不固定，互感器額定電流往往按最大負(fù)荷電流或輸電 14 線路、斷路器的額定電流選擇，電流互感器不可能在全范圍內(nèi)滿足準(zhǔn)確級要求。 （ 2）電力饋線的遠(yuǎn)景負(fù)荷和近期負(fù)荷相差懸殊， 而互感器按遠(yuǎn)景最大負(fù)荷選擇，電流互感器的準(zhǔn)確級不能滿足近期負(fù)荷的要求。 （ 3）特殊負(fù)荷，如電氣化鐵路、軋鋼等電力饋線電流互感器額定一次電流按短時最大負(fù)荷選擇，而在正常工況下通過互感器的負(fù)荷電流很小，無法滿足準(zhǔn)確度要求。繼電保護(hù)裝置和測量、計(jì)量裝置對互感器額定一次電流和準(zhǔn)確度要求不同。繼電保護(hù)用電流互感器，要求其在額定電流和準(zhǔn)確限值電流情況下，滿足誤差限值的要求，而且更為注重在準(zhǔn)確限值一次電流條件下輸出符合要求的二次電流，保證保護(hù)裝置正確可靠動作（或不動作） 。由于一般情況下，準(zhǔn)確限值電流越大，額定電流下 越易滿足規(guī)定誤差要求。所以繼電保護(hù)用電流互感器希望選擇足夠大的額定一次電流。額定一次電流越大，準(zhǔn)確限值系數(shù)可以相應(yīng)降低。 與保護(hù)用電流互感器不同，測量或計(jì)量用電流互感器要求在正常工作范圍內(nèi)保證其準(zhǔn)確度，所以測量或計(jì)量用電流互感器的額定一次電流應(yīng)盡量接近正常負(fù)荷電流，且互感器應(yīng)滿足儀表保安系數(shù)（ FS）的要求。所以，要求電流互感器額定一次電流同時滿足負(fù)荷的要求，繼電保護(hù)的要求和測量、計(jì)量儀表的要求，并在額定一次電流的規(guī)定變化范圍內(nèi)，滿足準(zhǔn)確度的要求往往存在著較大的矛盾。 表 33 為繼電保護(hù)用電流互感 器的誤差限值，表 34 為測量用和 S 級測量用電流互感器的誤差限值。 表 33 繼電保護(hù)用電流互感器的誤差限值 準(zhǔn)確級 比誤差（177。％，在額定一次電流時） 角誤差（在額定一次電流時） 復(fù)合誤差（177。％，在額定一次電流時） 177。（′） 177。 Card 5P 1 60 5 10P 3 10 表 34 測量 ,計(jì)量用電流互感器誤差限值 準(zhǔn)確級 ％ 177。﹙′﹚ 1 5 20 100 120 1 5 20 100 120 30 15 10 10 30 15 10 10 10 90 45 30 30 90 45 30 30 30 3 180 90 60 60 15 對于負(fù)荷較穩(wěn)定的回路，為滿足保護(hù)裝置和測量、計(jì)量儀表準(zhǔn)確度的要求，電互感器的額定一次電流宜取回路負(fù)荷電流的 ~2 倍，對于負(fù)荷波動范圍較大、保護(hù)準(zhǔn)確限位系數(shù)較大或系統(tǒng)短路容量較大 的情況，為滿足負(fù)荷和測量、計(jì)量儀表的要求，電流互感器宜采用 S 測量級，額定一次電流宜取回路負(fù)荷電流的 4~5倍。例如，某 10kV 配電系統(tǒng)，配電負(fù)荷波動范圍為 300~1000kW，其正常負(fù)荷電流為 20~60A，系統(tǒng)短路電流為 20kA，如果選用變比為 60/5A 的電流互感器，其動、熱穩(wěn)定電流無法滿足要求，準(zhǔn)確限值系數(shù)也受到限制，且低負(fù)荷時，互感器的準(zhǔn)確等級也難以滿足要求。如果采用變比為 200/5，測量級為 S 的多次級互感器，不僅動、熱穩(wěn)定電流可滿足要求，準(zhǔn)確限值一次電流可提高 3倍多，且在低負(fù)荷時，準(zhǔn)確等級也可基本滿足 要求。對多次級電流互感器，不同功能的次級，可以采用不同的變化，保護(hù)用次級額定一次電流可為正常負(fù)荷電流的 2~5 倍，測量、計(jì)量用次級額定一次電流宜取正常負(fù)荷電流的 ~3 倍左右。如上例中，保護(hù)次級可取 400/5；計(jì)量次級可取 150/5 或 200/5。 第四節(jié) 繼電保護(hù)和測量功能的要求 電流互感器作為測量儀表、計(jì)量裝置和繼電保護(hù)的電流源，由于各自的功能不同，準(zhǔn)確等級不同，對額定電流范圍要求也不相同，從而要求電流互感器具有不同功能的二次繞組，通常，每個二次繞組，都有獨(dú)立的鐵芯。 通常電流互感器應(yīng)具備測量用、 計(jì)量用和繼電保護(hù)用二次繞組，由于繼電保護(hù)功能的不同，尚需設(shè)置多個保護(hù)用二次繞組，當(dāng)計(jì)量裝置的準(zhǔn)確等級較低時，也可將測量和計(jì)量儀表合用一個二次繞組。當(dāng)某一類功能的二次負(fù)荷過大或有特殊要求時，也可設(shè)置專用的互感器，如計(jì)量專用互感器等。 不同的保護(hù)功能，要求不同的電流互感器二次繞組。母線、線路以及發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器、電容器等主設(shè)備的繼電保護(hù)，有主保護(hù)、后備保護(hù)和輔助保護(hù)，一些 220kV 及以上的母線、線路以及大型發(fā)電機(jī)、變壓器，還要裝設(shè)雙重快速保護(hù)。這樣，繼電保護(hù)用電流互感器二次繞組的數(shù)目，要視被保護(hù)對象 的種類、所要裝設(shè)的保護(hù)類型、以及對可靠性的要求等方面的情況而定。例如， 6kV 線路，只要裝 1 個；而 500kV 線路，要裝 5~6 個 16 第四章 電流互感器的誤差分析及校驗(yàn) 電流互感器的誤差 圖 41 （ a）所示為電流互感器的等值電路圖，圖中，負(fù)載包括連線阻抗和二次保護(hù)或儀表阻抗。 圖 41 電流互感器的等值電路圖和向量圖 pI ， eI — 歸算到電流互感器二次側(cè)的一次電流和勵磁電流； sI — 電流互感器的二次電流； pp jXR ??pZ — 歸算到電流互感器二次側(cè)的一次繞組阻抗（電阻、電抗） ； eee jXR ??Z — 歸算到 TA 側(cè)的勵磁阻抗（電阻、電抗） ； sss jXRZ ?? — 二次回路阻抗（電阻、電抗） ； bZ?? cts ZZ ? ； ctctctct jXjXRZ ??? — 電流互感器二次繞組阻抗（電阻、電抗） ；bbb jXZZ ?? ? — 負(fù)載阻抗（電阻、電抗） ； r1b ZZZ ??? ?? ； sU — 二 次 繞 組 端 電 壓 ； sE — 二次繞組感應(yīng)電動勢， sctctss IjXRUE ??? ）（ ??? ； sE?—? 、 I? 之夾角，ss1bctbct1 RXtgRR XXtg ?????? ； ? —勵磁電流超前磁通 ? 的角度，erea1 IItg ????? 。 由等值原理圖，作出相量圖 41（ b） 。 一、比值差 %i? 根據(jù)比值差的定義，電流互感器由于實(shí)際 電流比與額定電流比不相等，在測量電流時所產(chǎn)生的數(shù)值誤差，這個誤差是不可避免的，也就是說實(shí)際電流比是不可能與額定電流比完全相等的。這是由勵磁電流造成的。只能采取措施減小勵磁電流，進(jìn)而減小誤差，而不可消除電流互感器勵磁電流。由圖 41（ a）可推算出電流互感器的比值差為 17 %10 0I IIK% p psini ???? （ 41） 由圖 41（ b）可知 ）（）（）（ 。 ?????? ????????? s i nII][9 0c o sc o sIII esesp es II （ 42） 式（ 42）代入式（ 41）并用一次安匝和勵磁安匝表示，即 %100s i nAA% pei ???? ）（ ????? （ 43） 式中， eA? 、 pA? 分別為電流互感器勵磁安匝和一次繞組安匝，顯然，由于勵磁電流的影響 ，比值差為一負(fù)值。 二、角誤差 ? 電流互感器的角誤差為一次電流和二次電流的相位差。由于此角誤差很小，假定 ?? sin? 由圖 41（ b）可知 ）（）（ ???????? ????? c osAAIs i nIs i n pepe （ 44） 以“分”表示，上式可寫為 ）（ ????? ?? c o s3 44 0 pe（分） （ 45） 保護(hù)用電流互感器的誤差計(jì)算 電流互感器的誤差計(jì)算是在給定條件下，計(jì)算互感器的誤差數(shù)值是否滿足準(zhǔn)確限值的要求。 一、計(jì)算的給定條件 額定一次電流： pnI 額定變流比： K 鐵芯材料特性：單 位長度磁通勢 /cmA e）（ ? 鐵芯損耗角 ?? 鐵芯尺寸：有效截面積 eA 鐵芯平均磁路長度 cL 18 二次繞組阻抗： ctctct jXRZ ?? 額定負(fù)載阻抗及功率因數(shù)： bnbnbnbn c o sjXRZ ?，?? 準(zhǔn)確級： 5P,或 10P，對應(yīng)于額定一次電流的比值差分別為 %1? 和 %3? ，角誤差分別為 06? 和不規(guī)定。 二、 計(jì)算程序 （ 1）根據(jù)額定負(fù)載阻抗及功率因數(shù)，計(jì)算 ）（、 ?bnbn XR （ 2）計(jì)算二次回路阻抗， ctbns RRR ?? ， ）（ ??? ctbns XXX （ 3）計(jì)算ss1sss RXtgXRZ ????? ?和 （ 4）計(jì)算 ）（）和（ TAE45BVZIE csn snsss ??? （ 5）計(jì)算勵磁安匝 ee LA ?）（ ? 和一次安匝pnppnp II)(AA ?? ??）（ （ 6）計(jì)算比值差 100)s in()( )((%)in ??? ????? e eAA 角誤差 3440c osAA ein ???? ）（）（ ）（）（ ????? （ 7）若采用匝數(shù)補(bǔ)償，則比誤差： 100%esew ??? ? ??? ）（ （ 8）匝數(shù)補(bǔ)償后的比值差為： ）（）（）（ %%% winin ??? ??? 上述誤差計(jì)算的給定條件是在額定一次電流工況下進(jìn)行的。若在準(zhǔn)確限值條件下，計(jì)算復(fù)合誤差，根據(jù)定義，并計(jì)及勵磁特性的非線性和高次諧波等因素，實(shí)際上是無法操作的。一般是在忽略二次電流中的高次諧波，并在假定的準(zhǔn)確限值磁密 aLB 條件下 ，近似估算。 復(fù)合誤差一般通過試驗(yàn)求得。 電穩(wěn)定誤差校驗(yàn) 由基本公式得 )( 8 VBfAwE sex ??? (48) 19 可以得出通過互感器的鐵芯磁密 B與感應(yīng)電動勢 eE 的關(guān)系 )(45 108 TAwEfA wEE seseex ??? (49) 式中 B——— 互感器磁通密度， 2/cmT ； f——— 電網(wǎng)頻率， 50Hz； A ——— 鐵芯截面， 2cm ； sw ——— 二次繞組匝數(shù)。 得： )()(45 TAw ZKZKZImB s rreLlectsnct ??? (410) 所以，在已知互感器參數(shù)（ sct wAZ , ）、所在系統(tǒng)短路情況（ ctm ）和二次負(fù)載 （ rZ、LZ ，）情況下，通過計(jì)算實(shí)際工況下的磁通密度 aB ，如果 ma BB? 則滿足誤差要求， mB ，為鐵芯的飽和磁密，它與鐵芯材料有關(guān)，通常取 17000~18000GS（ ~）。 1 第五章 實(shí)例完成電流互感器的設(shè)計(jì) 這里介紹當(dāng)前較流行的 LB— 220 、 2? 600/1A 電流互感器設(shè)計(jì)主要計(jì)算 前已介紹。由于 220kV 電流互感器設(shè)計(jì)較為成熟，因此常利用以往經(jīng)驗(yàn)，簡 過程和內(nèi)容 。 設(shè)計(jì)條件 （ 1）額定電壓 220kV/ 3 。 （ 2）設(shè)備最高電壓： 252kV 。 （ 3）額定頻率： 50Hz 。 （ 4）額定電流比： A1/6002? 。 （ 5）級次組合： 5P/5P/5P/5P/。 （ 6）額定負(fù)荷： 30VA 。 （ 7）測量級儀表保安系數(shù)： 5?FS 。 （ 8）保護(hù)級準(zhǔn)確限值系數(shù)： 30?ALF 。 （ 9）額定短時熱電流： 50kA 。 （ 10）額定動穩(wěn)定電流： 125kA 。 （ 11）額定絕緣水平： 252//395/950kV。 （ 12）外絕緣防污等級： II 類（爬電比距： 20mm/kV ） 。 結(jié)構(gòu)選型 （ 1）一次繞組采用 30/60?? ，厚壁空心鋁管，整形成 U 形后再對半剖分。采用傳統(tǒng)多屏電容型絕緣結(jié)構(gòu)。 （ 2）采用環(huán)形鐵芯，環(huán)繞圓銅漆包線二次繞組。 （ 3）二次繞組套人 U 形一次繞組，每邊三個，固定在一次繞組的下部， U 形繞組兩 根引線間襯墊以成型木塊并用無緯玻璃絲粘帶捆扎固定，以保證動穩(wěn)定性能要求。 （ 4）器身下端放在橢圓形油箱內(nèi)，油箱側(cè)面有 二次出線盒，油箱上還有起吊吊拌，放油活門，接地螺栓和安裝孔等。 （ 5）一次引線由高壓瓷套上部側(cè)壁開孔