保护用电流互感器在低压配电系统中的选型方案

1.引言

    随着我国电力系统不断完善和发展，低压配电系统的自动化程度不断提高，测量、计量用均形成自动化，而用户对自身用电设备的暂态和稳态保护意识越来越强，为此保护用电流互感器已被广泛地应用于电力保护装置之中。

2.电流互感器工作原理

    保护用电流互感器的工作原理与测量用电流互感器的工作原理较为类似，工作原理如图1所示，电流互感器的一次绕组串联在被测线路中，I1为线路电流即电流互感器的一次电流，N1为电流互感器的一次匝数，I2电流互感器二次电流（通常为5A、1A），N2为电流互感器的二次匝数，Z2e为二次回路设备及连接导线阻抗。当一次电流从电流互感器P1端流进，P2端出，在二次Z2e接通的情况下，由电磁感应原理，电流互感器二次绕组有电流I2从S1流过，经Z2e至S2，形成闭合回路。由此可得电流在理想状态下I1×N1=I2×N2，所以有I1/I2=N1/N2=K，K为电流互感器的变比。

图1

3.保护用电流互感器的分类

    保护用电流互感器分暂态（TP类）和稳态（P类）条件保护，TP类电流互感器是考虑暂态条件的保护用电流互感器。一般P类保护用电流互感器仅考虑在稳态短路电流情况下保证具有规定的准确性，在具有非周期分量的暂态条件下则可能饱和而使误差远超过允许值。TP类保护用电流互感器则要求在规定工作循环的暂态条件下保证规定的准确性。

3.1 TP类电流互感器分以下级别并定义如下：

    TPS级（铁心闭合）：低漏磁电流互感器，其性能由二次励磁特性和匝数比误差限值规定，对剩磁无规定。

    TPX级（铁心闭合）：准确限值规定为在指定的暂态工作循环中的峰值瞬时误差（ε），对剩磁无规定。其二次时间常数在数秒以上。

    TPY级（小气隙铁心）：准确限值规定为在指定的暂态工作循环中的峰值瞬时误差（ε），剩磁不超过饱和磁通的10%。其二次时间常数在数百毫秒至1秒左右。

    TPZ级（大气隙铁心）：准确限值规定为在指定的二次时间常数下，具有*大直流偏移的单次通电时的峰值瞬时交流分量误差（ε_ac）。无直流分量误差限值要求。剩磁通实际上可以忽略，其二次时间常数在60～100毫秒左右。

    TPS级电流互感器的误差限值见表1，TPS级电流互感器的性能与P类互感器中的PX级电流互感器相当，误差限值条件由匝数比和励磁特性确定，匝数比K_n误差应不超过±0.25%。

    励磁特性的二次极限电动势E_al不低于规定值，此电动势幅值增大10%时致使相应励磁电流增大不超过100%。当客户有规定时，在励磁极限二次电动势下测得的励磁电流峰值应不超过规定值，如果未指定限值，则励磁电流应不超过折算到二次侧I_th的10%。对于TPS,由用户规定额定等效二次极限电动势，通常表示如下：E_al≥K_sK_ssc（R_ct+R_b）I_sn其中K_s为客户给定的暂态系数，R_ct由制造厂的设计确定，但在有些使用条件下，为了与其他设备相配合，可由客户提出其限值。

    TPX级、TPY级、TPZ级电流互感器的误差限值表1。P类电流互感器的误差限值条件由复合误差规定。TP类电流互感器在暂态情况下的误差限值条件则由瞬时误差规定。这是由于引起互感器误差的励磁电流在暂态情况下一般不是周期分量，只能用瞬时电流描述。主要技术参数见表2。

表1  TP类电流互感器误差限值

表2 TP类电流互感器规范内容