電流互感器5%誤差校驗在水泥廠設計中的運用

康麟

摘 要：在保護整定計算中對電流互感器的進行5%誤差校驗是有必要的，這樣才能保證過電流時的誤差不超過規定值。

關鍵詞：電流互感器；繼電保護 5%誤差

在工廠電力系統設計中，電力線路和設備的繼電保護與電流互感器密切相關。

有關電流互感器，我們就想到校驗中應滿足一次回路的額定電壓、額定電流和短路時的動、熱穩定性要求。但由于激磁電流和鐵損的存在，電流互感器一次電流和二次電流的差值是一個向量，誤差包括比值差和相角差，那么要求繼電保護用電流互感器在短路狀態下準確，即要求互感器對穩態短路電流和暫態短路電流均能準確轉換和正確的動作負載，這就必須要求在短路情況下減輕鐵心的飽和程度和減少電流互感器二次側實際負載阻抗，才能滿足誤差要求，工程上就是校驗電流互感器5%誤差曲線。但現在選用電流互感器過程中誤差校驗卻經常被大家忽視。

過去的繼電保護主要由控制方式和保護裝置決定（見圖1），控制方式復雜，元器件多，元件、線路損耗大，在設計校驗中步驟繁瑣，例如交流操作的繼電保護（去分流跳閘方式）的保護裝置的計算內容包括：保護裝置的整定計算及靈敏度校驗；電流互感器10%誤差校驗；繼電器強力切換觸點容量校驗和脫扣器動作可靠性校驗（一般也是利用電流互感器10%誤差曲線計算）。可見電流互感器誤差校驗是一個必須的重要環節。

隨著技術的進步，目前微機保護器運用到繼電保護中（見圖2），減少了保護用的繼電器，簡化了保護裝置，可以看出校驗也可簡化到只用電流互感器5%誤差校驗，所以目前它在設計中仍是非常的重要。

圖1 圖2

那么如何進行電流互感器5%誤差校驗呢？步驟如下：

1.按照保護裝置類型計算流過電流互感器的一次電流倍數；

2.根據電流互感器的型號、變比和一次電流倍數，在5%誤差曲線上確定電流互感器的允許二次負荷；

3.按照對電流互感器二次負荷最嚴重的短路類型計算電流互感器的實際二次負荷；

4.比較實際二次負荷與允許二次負荷，確定是否滿足要求。

我們以煙臺東源5000t/d水泥廠為例，做一個具體的分析：

已知條件：總降壓站配出至石灰石破碎電氣室的10kV線路負荷電流為184A，石灰石破碎電氣室的中壓進線柜保護采用的電流互感器為：LZZBJ9-10，按線路負荷電流選擇，變比暫定為300/5，保護準確級為5P10；在最大運行方式下，線路末端短路時的最大短路電流為5870A。

解：1.瞬時電流速斷保護：

Idz.j=1.2×1×5870/60=117.4 ，取118A 電流互感器5%誤差校驗，電流速斷保護在動作條件下， 確定電流互感器的一次電流計算倍數：m=1.1×118 / （5×1）=25.96

2.根據電流互感器5%誤差曲線在m為25.96時，查閱 圖3，m值超出了5%誤差曲線，所以會導致不動作，不能滿足要求。

圖3

那么在不能滿足5%誤差要求時，常用以下措施來滿足設計要求：

1.首先選擇變比更大的電流互感器，減小一次電流倍數；

2.增大允許二次負荷應增大導線的截面，減小實際二次負荷，如采用較大截面的電纜，或多芯并聯使用，以減少二次負載的阻抗值；

3.選用較小內阻的微機保護器。

在這里，我們首選增大電流互感器的變比，將變比增大為400/5，再次校驗：

瞬時電流速斷保護：Idz.j=1.2×1×5870/80=88.05 ，取89A

1.電流互感器5%誤差校驗，電流速斷保護在動作條件下，確定電流互感器的一次電流計算倍數：m=1.1×89 / （5×1）=19.58

2.根據電流互感器5%誤差曲線在m為19.58時，查閱《工廠常用電氣設備手冊》：LZZBJ9-10型電流互感器的最大允許二次負荷Zfh.r約為0.28Ω。

3.電流互感器的實際二次負荷：

是電流互感器至微機保護裝置之間的線路電阻Rdx和

接觸電阻Rjc、微機保護裝置的內阻Zj之和。

Zfh=0.02208+0.05+0.02= 0.09208

其中Rdx=ρl/S=0.0184×3/2.5=0.02208Ω， 一般Rjc=0.05Ω， Zj=0.02Ω

4.比較實際二次負荷與允許二次負荷：

Zfh

從上面的例子中，我們可以總結出三點：

1.在水泥廠的石灰石破碎電氣室由于負荷較小，僅憑借線路負荷電流選擇電流互感器還不行，還須進行5%誤差曲線的校驗；

2.在誤差不滿足要求時，改用變比較大的電流互感器是最為有效的辦法；

3.在采用微機保護的時，微機保護器的內阻相對較小，但由于電流互感器至微機保護器的線路阻抗，特別是采用集中設置保護屏時，往往影響較大，所以進行5%誤差校驗是必要的。

總之，目前電流互感器5%誤差曲線校驗在保護設計中仍是不可或缺的一個步驟，在工廠的穩定、可靠、安全的生產上也起著重要的作用。

參考文獻：

[1]劉介才.《工廠簡明設計手冊》.機械工業出版社

[2]中國航空工業規劃設計研究院等.《工業與民用配電設計手冊》.水利電力出版社

[3]蘇文博.李鵬博.張高峰.《繼電保護事故處理技術與實例》.中國電力出版社