电流互感器10%误差的实际计算及不合格的处理

及不合格的处理

辽宁电力送变电工程公司：金良

摘要：电流互感器10%误差必须合格，否则会造成保护误动。我们在沈阳韩屯变电站对220KV侧和66KV侧电互感器的 10%误差进行了正确计算，对10%误差不合格的间隔采用了在电流互感器二次并接电缆的解决办法，最终使电流互感器的10%误差全部合格，保证了沈阳韩屯变电站的正常投运。                                                             

关键词： 电流互感器     10%误差    母差保护    二次负担

1 前言

电流互感器10%误差的计算无论在《电力系统继电保护规定汇编》，还是在《东北电力系统继电保护和安全自动装置反事故措施纲要》中都有严格的要求，必须计算合格。如电流互感器10%误差不合格，当电力系统发生短路故障时，就会由于电流互感器的二次电流值不能正确反应一次短路电流值，而造成保护误动的事故。因此对电流互感器10%误差计算必须高度重视，当出现不合格时，一定认真采取办法解决，直到满足规程要求。本文将结合沈阳韩屯变电站工程，对电流互感器10%误差的计算步骤和不合格的解决方法进行分析，以供参考。

2 沈阳韩屯变电站工程概况

沈阳韩屯变电站位于沈阳市于洪区，是按综合自动化变电站设计的。本期装设一台容量为180MVA的变压器；220kV侧采用双母线代旁路接线方式，本期出线两回，另有旁路、主一次、PT各一组，共5个间隔；66kV侧采用双母线代旁路接线方式，本期出线12回，另有电容器、旁路、母联、所用变、主二次、PT各一组，共18个间隔。一次设备的220KV侧电流互感器为大连互感器厂生产，66KV侧电流互感器为沈阳变压器有限责任公司生产。二次设备的保护为南瑞公司生产，监控系统为四方公司生产。

在本项工程的施工中，我们分别对220KV侧和66KV侧的电流互感器进行了10%误差计算。220KV侧的电流互感器经计算10%误差全部合格，66KV侧的电流互感器经计算发现有5个间隔的10%误差不合格，之后通过在电流互感器二次并接电缆的办法，使10%误差全部合格。

3电流互感器10%误差的实际计算

要进行电流互感器10%误差的计算，首先须进行电流互感器实际二次负担值的测量，并对电流互感器的伏安特性进行试验，之后才能对10%误差进行计算。

3.1 电流互感器实际二次负担值的测量

电流互感器的额定二次负担值一般都标注在电流互感器名牌上，有时用VA值表示，有时用Ω值表示。电流互感器实际二次负担值的测量有两个作用，一方面可以检查在正常运行时，电流互感器的误差是否合格，当实际二次负担值小于额定二次负担值时为合格，否则为不合格。另一方面可以通过实际二次负担值对电流互感器10%误差进行计算，从而来判断当系统故障时电流互感器误差是否合格。

当电流互感器的实际二次负担值不合格时，不但在正常运行时不能满足计量、测量和保护的要求，而且在负荷增大时还会造成保护误动。即使电流互感器实际二次负担值合格，我们也要进行10%误差计算，来验证在系统故障时电流互感器的10%误差是否合格。如10%误差不合格，那么在不能增大电流互感器变比的情况下，还是需要通过减小电流互感器实际二次负担的办法进行解决。

电流互感器实际二次负担值测量时，应在电流互感器的二次加电流5A（电流互感器二次额定值为5A时）或1A（电流互感器二次额定值为1A时）。母差保护的辅助变流器如在户外，那么电流应在户外辅助变流器的一次侧加。沈阳韩屯变电站的220KV侧辅助变流器在母差保护的装置内，而66KV侧的辅助变流器是在户外的母差端子箱内。所以在电流互感器实际二次负担值测量时，220KV侧是在户内加电流，66KV侧是在户外母差端子箱加电流。

测量电流互感器实际二次负担值时，应注意两点，一是应短掉电流互感器二次回路中N相所接元件（如接地选线装置等），因在系统正常运行时N相没有电流流过；另一点是把母差保护中的差回路应短掉，因在系统正常运行和区外故障时差回路没有电流。沈阳韩屯变电站220KV侧母差保护是南瑞公司生产的LFP—915型，差回路在保护装置内，因负担小，不必短掉。66KV侧母差保护是南瑞公司生产的LFP—975型，差回路在保护装置和户外的辅助变流器之间，所以做二次负担测量时，66KV侧是在户外辅助变流器的二次侧把差回路短掉的。

3.2 电流互感器伏安特性的试验

在进行电流互感器伏安特性的试验时，电流应尽量加到10A（电流互感器二次额定值为5A时）或2A（电流互感器二次额定值为1A时）。沈阳韩屯变电站电流互感器二次额定值都为5A，在实际试验时都加大到10A。

如做伏安特性试验时没有专用的升压设备，可用单相调压器加大到400V，调压器的容量应选择5KVA，试验接线如图1所示。当调压器在零位时加入电流互感器二次的电压为AN相相电压220V，当调压器调到最大位置时加入电流互感器二次的电压为AB相线电压380V，由于调压器的输出变比为220/250，所以电压可以加大到400V。在沈阳韩屯变电站就是采用这种方法对220KV和66KV的电流互感器进行伏安特性试验的。

3.3  电流互感器10%误差的计算

电流互感器10%误差只须对母差保护卷计算，当母差保护卷合格时，其它保护卷可不计算。因为当某一出线出口短路时，虽然由于短路电流很大，有时可达几万安培，电流互感器会很快饱和，但反应到二次的故障电流也很大，完全能使这一出线的距离保护和电流保护动作，不会由于电流互感器10%误差不合格，二次电流值不能正确反应一次故障电流值而使保护拒动。但母差保护却不同，因为当某一出线出口短路时，由于短路电流很大，当电流互感器10%误差不合格时，那么这一出线的二次电流值就不能正确反应一次故障电流值，而此时接在母差保护差回路中的其它出线，却由于短路电流小能够正确反应一次故障电流值，其结果在母差保护的差回路中就会出现差电流（理想时差回路电流为0）。当差电流值足够大时，就会造成母差保护误动而跳开所有出线开关的严重事故。因此电流互感器10%误差只须对母差保护卷计算，其它保护卷可不计算。

在电流互感器10%误差计算时，短路电流应取三相短路电流值。因为在三相短路、两相短路，两相短路接地和单相接地短路四种故障中，三相短路电流最大也最严重。所以当三相短路电流时电流互感器10%误差计算合格，那么在其它短路时电流互感器10%误差也一定合格。电流互感器10%误差的计算步骤如下：

3.3.1   短路电流倍数m 的计算 

计算公式为m=2Id/Ie

       Id ----外部短路时通过电流互感器的最大三相短路电流

       Ie-----电流互感器一次额定电流

2.3.2  励磁电流Io的计算

      计算公式为Io=m/2（当电流互感器二次额定电流为5A时）

                     =m/10（当电流互感器二次额定电流为1A时）

3.3.3  根据Io由电流互感器伏安特性曲线查出U2值

    当 Io计算值大于加入电流互感器二次最大实际电流值时，应取最大实际电流值对应的电压。因为最大实际电流值对应的电压如计算合格，那么Io计算值所对应电压的计算结果就一定合格。当 Io计算值小于加入电流互感器二次实际最大电流值时，应取Io的计算值所对应的电压进行计算。在沈阳韩屯变电站查66KV侧电流互感器伏安特性曲线U2值时，主二次、旁路、母联的Io取的是计算值7.5A，其它出线间隔Io取的是最大实际值10A。

3.3.4  电流互感器二次线卷漏抗Z2的计算

计算公式为Z2=1.3R

       R---电流互感器二次线卷直流电阻

3.3.5  电流互感器10%误差允许的最大负但Z的计算

计算公式为：Z=(U2-Io Z2)/9Io- Z2

3.3.6  电流互感器二次负担实际值ZFD的计算

       计算公式为：ZFD=1/2ZAN（当三相电流互感器时）

                      =√3 /2ZAN（当两相电流互感器时）

3.3.7  10%误差计算结果的判定：

当电流互感器允许的最大负但值大于实际二次负担值时，10%误差合格;当电流互感器允许的最大负但值小于实际二次负担值时，10%误差不合格。

由于沈阳韩屯变电站220KV侧电流互感器10%误差计算结果全部合格，所以表1只列出了66KV侧电流互感器10%误差计算结果。66KV侧电流互感器安装为两相式，装在A、C相，B相无电流互感器。

表1 66KV侧电流互感器10%误差计算

由表1可知：66KV所用变、66KV电容器、66KV农电甲线、66KV韩成甲线、66KV韩成乙线共5个间隔的Z4 电流互感器10%误差不合格的处理

不合格采取的办法 : 一是增大电流互感器变比；二是减小电流互感器实际的二次负担值。而增加电流互感器二次线芯截面，是减小电流互感器实际二次负担值的最好办法。因为电流互感器的二次负担值ZFD=UI（I是加入的电流，U是所测得的电压）,而微机保护二次负担值都非常小，约为1VA，所以二次负担值主要在电流互感器二次电缆上，二次电缆的阻值越小，二次负担值越小。根据欧姆定律R=ρL/S（L是导体的长度，S是导体的截面，ρ是导体的电阻率，R是导体的直流电阻。由于电流互感器二次电流是低压工频，所以直流电阻R约等于阻抗值ZFD）可知,电阻值与电缆的长度成正比，与线芯截面成反比。所以增加电流互感器二次线芯截面，可减小二次电缆的电阻值，从而减小电流互感器的二次负担值。

由于沈阳韩屯变电站66KV侧电流互感器二次无抽头，所以不能采用增大变比的办法，只能采取减小电流互感器实际二次负担值的办法解决。具体办法是在电流互感器二次再并接一根同型号的电缆，使电流互感器二次线芯截面增加一倍，实际二次负担值减小，从而使10%误差合格。表2是增加电流互感器二次线芯截面后10%误差的计算结果。

表2电流互感器10%误差计算

10%误差的计算全部合格。

5 结束语

由于目前电网越来越紧密，系统阻抗越来越小，致使短路电流越来越大。所以为避免由于电流互感器10%误差不合格而造成保护误动事故的发生，建议设计部门在66kV侧电流互感器配置时，首先考虑电流互感器应有抽头，使母差保护卷能够尽量用大变比，这样当母差保护卷选择大变比时，其它保护卷和计量卷可通过抽头选择小变比，以保证其它保护的灵敏度和计量的精度；其次66kV侧电流互感器应采用三相式，而不是现在普通采用的两相式，这样可使电流互感器的实际二次负担值减小1/√3倍；最后在220KV变电站的电流互感器二次电缆选择时，应采用4.0mm2，而不是2.5mm2，虽然现在新建的变电站普遍采用综合自动化配置，但220KV变电站的保护都没有下放，电流互感器二次电缆的长度和常规变电站的一样，实际二次负担值也一样，并没有减小。通过以上综合考虑后，虽然增加了工程投资，但可以使电网安全稳定运行，这一点是我们必须保证的！

作者简介：金良  （1962-）男，工程师，现从事继电保护调试工作