保护级（jí）电流（liú）互感器（qì）额定容（róng）量计算与选择
【摘要】本（běn）文从对电网常用的（de）P类及PR类电流（liú）互感器二次容量（liàng）的计算及校验做了深入的探讨，并针对由于（yú）电力系统广泛采用微机保护装置后，电流互感器二次负荷相对较小，而在选择（zé）电流互感器二次容量（liàng）的时候容易犯经验主义的错误（wù），由此造（zào）成了测量仪表的误差（chà）等问题也做了深入的（de）分析。
【关键（jiàn）词】电（diàn）流互感（gǎn）器 ，额定容量 ，计算，选定（dìng）
1.引言
随着我国电力（lì）系统网络日趋扩大，变电站系统短路（lù）电（diàn）流越来越大，电流互感（gǎn）器已成（chéng）为电（diàn）力系统的（de）一种（zhǒng）重要电气设备，对电流（liú）互感器的要求也越来越高（gāo），由于电力系（xì）统广泛采用微机保护装置后，而（ér）在选择电流互感器二次容量的时候容易（yì）犯经（jīng）验主义的错误，而造成了测量仪表的误差，严重时可（kě）能造成保护拒动、误动，甚至形成（chéng）电网事故，给电网的（de）运行带来不安全因素。
2. 电流互感（gǎn）器的选择
保护用电流互感器主要与继电保护装（zhuāng）置配合使用，当系统发生（shēng）短路时，向继电保护装置提供电流信号，启动继电保护装置动作于相应断路器，切除故障系统（tǒng），保（bǎo）证电力系统中未发生故（gù）障部（bù）分的运（yùn）行。
根据规定要求，在系（xì）统区内出现最大短路电流时，保护用电流互感器不应（yīng）出现饱和，这与测量（liàng）用电流互（hù）感器的工作条件完全不（bú）同，测量用电流互感器除了在正常（cháng）工作范围（wéi）内有合适的准确度外，当出现短路电流时，则要求电流互（hù）感器饱和（hé），以保护测量装置及仪表不受短路电流损坏（huài），而保（bǎo）护用电流互感器在比正常工作（zuò）电流大几倍时才开始工作，其（qí）误（wù）差要（yào）求在误差曲线范围内（nèi）。
因此，电流互感（gǎn）器准确限值电流应大于最大整定电（diàn）流值，当短路电流增大，电流互感器出（chū）现饱和后，二（èr）次电流继续保持增大趋势，保护（hù）可靠（kào）动（dòng）作。
根据相关部门的试验分析，保护用电流互感器，一次电流较小（xiǎo）时，二次电流呈线（xiàn）性变（biàn）化，当一次电流增大（dà）到一定值时，由于铁磁材料密度高且（qiě）呈非（fēi）线性（xìng），励磁电流中高次谐波（bō）很大，使电流（liú）互感器误差增大。当电（diàn）力系统（tǒng）发生短路故障时，短路电（diàn）流一般为额定电（diàn）流的十几倍，危及保（bǎo）护装置（zhì）的（de）灵敏性和选择性，如何控制误差，则须对根据变电站的实际情况选择合适的准确级， 我国电力系统初期保护用电流互感器准确级为B和D级，在选择准（zhǔn）确级时，我们应校验10%误差曲线，以保证在短路时电（diàn）流误差不超过规定值。
目前，电（diàn）力系统中选用（yòng）的电流（liú）互感器准确级为5P和10P，表示复合误差限值为（wéi）5%和10%，准确限值系数通常选择为5、10、15、20、30，最大（dà）选择（zé）到40。
在故障时，若短路电流（liú）与额定电流之比小于该数值，说明误（wù）差（chà）控制在准确级范围内。 在选择电流互感器时，应注意几个方面，
一是一次额（é）定电流应按照国家标准来选择而不应（yīng）向断路器标准看齐（qí）；
二是额定二（èr）次符合应通过工程实际情况计算后（hòu），选取合理（lǐ）数值，并不是通（tōng）常（cháng）认为（wéi）的负荷（hé）越大越好；
三是对于额定电流较（jiào）小而短路电流较大时，应对电流互感器参数进行校（xiào）验算，合理选择电流互感器参数 ，以满（mǎn）足工程（chéng）及制造水平的要求（qiú）。
3．电（diàn）流互感器二次负荷计算（suàn）及校验
3.1 电流互（hù）感器二次负荷计算（suàn）电流互感器（qì）的额定二次电流(I sn )已经标准化，分为 1A 和 5A。
对于新建工程（chéng）宜选用 1A，某些情况下为降低电流互感（gǎn）器二次开路电（diàn）压，可（kě）选用 5A。
电流（liú）互感器的二次负荷可用阻抗 Z b 或（huò）容（róng）量 S b 表（biǎo）示，如下式（shì）：
电流互感器的二次负荷：Z b =S b /I sn2
当电流互感器额定二次电流为 5A 时，S b = 25Z b当电流互感器额定（dìng）二（èr）次电流为 1A 时（shí），S b =Z b计算连（lián）接导线的负荷时，可忽（hū）略（luè）电感，仅计算电阻 R l ，
如下式：连接导线电阻：R l =L/（γ×A）式中：L---电缆长度，单位 mγ---电导系数，铜芯电缆（lǎn）取（qǔ） 57，单位 m/（Ω×mm2 ）A---导（dǎo）线截面，电流（liú）回路取 4 mm2
目前，电力系统采用的微机（jī）保护装置二次负（fù）荷较小且电流互感器二（èr）次负（fù）荷与导线截面有关，因此，连接导线的电阻及导线接触电阻应考（kǎo）虑在电流互感器二次负荷中。
在计算负荷时应注意不同的（de）接线方式和故（gù）障（zhàng）形态下的阻抗（kàng）换算系数（shù）不同。
所以，电流互感器的二次（cì）负荷由两部分（fèn）组（zǔ）成：保（bǎo）护装置或测量仪表和连接导线。
如下（xià）式：保护电流（liú）互感器二（èr）次负荷：Z b =∑K rc Z r +K lc R l +R c式中：K rc ---保护装置阻抗换（huàn）算系数Z r ---保护装（zhuāng）置阻抗，不计电抗，单位ΩK lc ---连接导线阻抗换算系数 R l ---连接导线电阻R c ---接触电阻，0.05Ω～0.1Ω3.2
电（diàn）流互感器二次负荷校验电流互感器准确度等级与二次负荷容量有关，电流互感器二次负荷不得大于其准（zhǔn）确等级所限定的二次负荷。
在系统（tǒng）容量（liàng）很大（dà），而（ér）额定二次电流选用（yòng） 1A，以及采用微机保护装置时，可能遇到准（zhǔn）确限制系数不够但二次输出容量有裕度的情况。
因此必要时可（kě）进行精确验算，采用（yòng）按额定（dìng）二次极限电动势进行验算，即E S1 ≥E S ，以便（biàn）合理选择电流互感器。
如下式：额定二次极限电动势：E S1 = K alf I sn (R ct +R bn )二次感应感（gǎn）应电动势：E S = KK pcf I sn (R ct +R b )式中：K alf ---电流互感器准确限制系数I sn ---电流互感器额定二次电流R ct ---电流互感器（qì）二（èr）次绕组电阻（zǔ）R bn ---电流互感器（qì）额定负荷K pcf ---保护（hù）校验系数（shù）K---给定暂态系数R b ---电流（liú）互感器实际二（èr）次负荷4．计算实例（lì） 已知某局 220kV LH 变（biàn）电站 220kV 线路电流互感（gǎn）器（qì）变比为 5P30,2000/1A，接线方式为三相星形接线（xiàn），其 220kV 侧单相接（jiē）地短路电流为 47.48kA,查表知 ，K rc =1，K lc =2。保护电流互感器二次负荷:Z b =1ⅹ2+2ⅹ[300/(57ⅹ4)]+0.1=4.732Ω电流互感器的二次（cì）负荷额定值可根据实际负荷（hé）选用（yòng） 10、20、30VA。
保护校验系数 K pcf =47.48/2=23.74。给（gěi）定暂态系数 K=2。根据保护装置及厂家提供参数 ：R ct =14Ω。二次感应感应电动势：E S =2ⅹ23.74额定（dìng）二次极限电动势：E S1 =30ⅹ1ⅹ由 E S1 ＜E S ，当选用（yòng） 5P30 的电流互感（gǎn）器20VA 时，E S1 =1020V。由 E S1 ＞E S ，20VA 的容量满足要求。如果增大电流互感器准确限制系数，可（kě）降低5P40 时，E S1 =40ⅹ1ⅹ(14+10)=960。由 E的（de）容量勉强满足要求（qiú），为提高设计的安全系数，可增大一（yī）个（gè）容量等级。
参考文献：DL/T 866-2004
IEC60044-1
IEC60044-6
GB/T 1208-1997
