电流互感器二次容量论述
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电流互感器二次容量的计算及选择
1 引言
电流互感器在电力系统中起着重要的作用,电流互感器的工作原理类似于变压器,它将大电流按一定比例变为小电流,提供各种仪表使用和继电保护用的电流,并将二次系统与高电压隔离。
它不仅保证了人身和设备的安全,也使仪表和继电器的制造简单化、标准化,提高了经济效益。
电流互感器的额定一次电流根据不同回路的正常电流会有不同,但电流互感器额定二次电流却是标准化的,只有1A及5A两种,本文就这两种电流分别计算测量及保持用电流互感器在不同的传输距离下所需的二次容量。
电流互感器的容量,也称额定二次负荷,一般以VA表示,如2.5VA、5VA、10VA 等等,不同互感器二次负荷不同。
GB1208电流互感器标准规定的互感器标准负荷有:
2.5、5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100 VA。
电流互感器二次电流,不会随所带负荷(表计或继保)而改变,只与一次侧电流有关,也就是说电流互感器二次侧相当于一个“电流源”。
两个电流值相同的“电流源”同名串联后,输出电流仍等于单个“电流源”时的值,这样,电流互感器一二次电流之比仍等于使用单个互感器时的变比,也可以说变比不变。
当二次侧所带的继保或电仪表计增加时(即负荷增加),只会引起二次侧线圈输出电压上升,不会影响其输出电流(因为二次侧是个“电流源”)。
当两个电流互感器线圈串联后,每个二次线圈分担的输出电压只是为二次线路负荷的一半,两个线圈一起,输出的额定电压可以达到单个额定电压的两倍,故称容量增加,即下面可以多带一些负荷,就是继保测量和电仪表计。
两个CT二次侧线圈同名并联后,总的二次侧输出电流为两个CT二次侧输出电流之和,也就是在同一个一次电流下,二次输出电流是单个的两倍,这样使用的话,使变比为原来的1/2。
而由于是并联,两个二次侧线圈仍要承担二次回路电压的全部,故输出的额定电压还是只能达到单个线圈使用时的额定电压。
由于在相同的额定输出电压下变比发生改变,如果这样改造,需要更换二次回路上的继保以及测量仪表,以适应变比的改变,这样增大了投资。
故一般很少采用并联。
但是,在实际上,不提倡串联或并联使用CT二次侧。
因为即使是两个型号和生产厂家都相同的CT,其二次侧线圈阻抗实际上产品上是做不到绝对相等的,这样使用的话,当二次回路的继保测量仪表负荷增加时(接近二次侧满负荷),会或多或少地使其中一个CT二次侧出现过电压或过电流情况,长期使用不利于系统的可*运行。
而且,两个CT的造价一般也大于一个CT。
所以,还是建议那句话:“设备新安装时,在选型时选择合适变比和容量的互感器,进行单个使用。
”除非是特殊要求,否则的话,如楼主所说的无论是串联使用还是并联使用,都只是旧网改造时用的权宜之计罢了。
二次线圈串联时,二次电流不变、变比不变、容量增大一倍
二次线圈并联时,二次电流增加一倍、变比为原来的1/2、容量不变
当变比过大而负荷较小时,二次并联使用可以提高电流测量的准确性
电流互感器容量的选择要复合实际的要求,不是越大越好,只有选择的二次容量大小接近实际的二次负荷时,电流互感器的精度才较高,容量偏大或偏小都会影响测量精度。
考虑是安装在配电柜上,就要看测量单元(电度表或综合保护装置)和互感器的距离了,如果测量单元是在距离较远的综控室,则一般选择20VA或30VA,如果测量装置也是装在配电柜上的,则选5VA或10VA就可以满足要求。
2 电流互感器二次负荷的计算
电流互感器的负荷通常有两部分组成:一部分是所连接的测量仪表或保护装置;另一部分是连接导线。
计算电流互感器的负荷时应注意不同接线方式下和故障状态下的阻抗换算系数。
电流互感器的二次负荷可以用阻抗Z2(Ω)或容量S(VA)表示。
二者之间的关系为
S=I2*I2*Z2
当电流互感器二次电流为5A时,S=25 Z2
当电流互感器二次电流为1A时,S=Z2
电流互感器的二次负荷额定值(S)可根据需要选用5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100VA。
2.1 测量用的电流互感器的负荷计算。
一般在工程计算时可负略阻抗之间的相位差,二次负荷Z2可按下式计算Z2=Kcj.zkZcj+Klx.zkZlx+Zc
式中:Zcj-------测量表计线圈的阻抗(Ω)
Zlx-------连接导线的单程阻抗(Ω),一般可忽略电抗,仅计算电阻。
Zc-------接触电阻(Ω),一般取0.05~0.1(Ω)。
Kcj.zk----测量表计的阻抗换算系数
Klx.zk----连接导线的阻抗换算系数
测量用的电流互感器各种接线的阻抗换算系数见下表1:
3 电流互感器二次负荷计算结果
3.1 计算条件
本文仅考虑目前常用的微机型保护测控装置及多功能电子式计量装置,目前各大综自保护厂家生产的测量、保护装置的功率都不大于1VA/相,接线一般采用三相星形接线或二相星形接线,电缆采用铜芯控制电缆,接触电阻取0.1欧,二次电流分别为1A及5A,电缆长度分别为50米、100米、150米及200米进行计算。
3.2 测量用电流互感器二次负荷计算结果
在3.1计算条件下,测量用电流互感器二次负荷计算结果如表3:
表中Sl为电缆的截面积。
根据《电测量及电能计量装置设计技术规程》(DL/T 5137-2001)10.1.5的要求,即电流互感器二次绕组所接入的负荷(包括测量仪表、电能计量装置和连接导线等)应保证实际二次负荷在25%~100%额定二次负荷范围内,由表3可知,当电流互感器二次电流采用1A时,可选用10VA的二次容量,用2.5 mm2
截面的电缆传输距离至少可达200米,而当电流互感器二次电流采用5A时,如果用2.5 mm2截面的电缆进行传输,则选择30VA的二次容量时,传输距离都无法达到100米,故按照规程要求不宜采用2.5 mm2截面的电缆,至少要用4mm2截面的电缆,则如果要求传输的距离在L≤100米时,可选用二次容量为30VA
的电流互感器,传输的距离在100米≤L≤200米时,可选用二次容量为60VA的电流互感器,如果增大传输电缆的截面,如采用6mm2截面的电缆时,只要L≤100米,二次容量只需30VA,而当100米≤L≤200米时,二次容量只需40VA。