72--10kV配电系统中保护用电流互感器的选择

在实际应用中,特别是在10kV用户配电设计中,设计人员虽然标示了电流互感器的准确级及准确限值系数,但实际并不能满足电流互感器准确限值系数的要求,现针对某工程分析如下:

2.1概况

某用户配电室工程,10kV电源引自上一级110kV变电站,配电室内设两台800kVA变压器,变压器阻抗为6%,电压比为10kV/0.4kV;10kV主接线为单母线分段,10kV进线及出线设保护装置,10kV进线电流互感器变比为150/5,出线电流互感器变比为75/5,进出线电流互感器的准确级及准确限值系数选择为10P20;算得配电室10kV出线三相短路电流有效值(Ik”)为8kA。

2.2电流互感器动热稳定校验

选择电流互感器时,应按短路电流校验电流互感器的动热稳定,本工程电流互感器选用型号为LZZBJ9-10,由查得其1秒热稳定电流Ith=21 kA,额定动稳定电流Idyn=52.5 kA。10kV进线过电流保护动作时间为0.5秒,出线过电流保护动作时间为0.3秒。

电流互感器动稳定应满足ip3≤Idyn,热稳定应满足Qt≤Ith2t。ip3=2.55 Ik”=20.4 kA,满足ip3≤Idyn。‘22Qt= Ik” 2t=8×0.5=32,Ith2t=21×1=441,满足Qt≤Ith2t。由此可见,进出线电流互感器的动热稳定都满足要求,则当短路电流通过电流互感器时,不会发生过热起火或爆炸的现象。

2.3 电流互感器准确限值系数的确定

2.3.1由已知条件可知,当10kV线路短路时,电流互感器通过的短路电流有效值为8000A,若出线电流互感器变比为75/5,则电流互感器的额定一次电流为75A,额定准确限值一次电流为75×20=1500A, 其实际准确限值系数达到了8000A/75A=107,我们知道,准确限值系数指额定准确限值一次电流与额定一次电流之比值,常用标准值为5,10,15,20,30,40等,同时,对于电流互感器,实际通过的一次电流(8000A)为其额定准确限值一次电流(1500A)的5倍,而额定准确限值一次电流指互感器能满足复合误差要求的最大一次电流,这将导致此电流互感器铁心饱和,一次电流全部用来维持铁心磁通,造成二次电流误差增大,波形严重畸变、缺损、甚至没有输出,使保护不能正确动作。

2.3.2改进措施:

可将电流互感器的准确限值系数依然定为20,其额定准确限值一次电流为8000A,则互感器的额定一次电流应为8000A/20=400A,即应选择400/5,10P20的保护用电流互感器,但缺点是若电流互感器的变比太大,将使二次整定电流过小。

也可将电流互感器的准确限值系数定为40,则互感器的额定一次电流应为8000A/40=200A,即可选择200/5,10P40的保护用电流互感器,但此电流互感器的外形尺寸比10P20的尺寸大许多,造价高,且目前生产的厂家较少。

采用以上两种措施,才能完全满足电流互感器复合误差的要求,较经济合理的措施应为适当增大电流互感器的变比,而保持准确限值系数不变。

2.4 电流互感器准确级校验

定时限过电流保护和电流速断保护一般采用准确级为10P的电流互感器。由样本查得,LZZBJ9-10,10P20型的电流互感器额定二次输出容量为15VA,则其允许二次负荷为0.6欧姆,此电流互感器的实际二次负荷Zfh=√3Rdx+Zk+Rjc=0.072欧姆, 其中Rdx为连接导线的电阻,算得为0.0147欧姆;Zk为微机保护装置的计算阻抗,算得为0.004欧姆;Rjc为接触电阻(一般取0.05欧姆)。说明电流互感器的实际二次负荷小于电流互感器的允许二次负荷,因此,其复合误差满足<10%的要求。 3 结论

通过以上分析可知,选择适当类型和参数的电流互感器,保证电流互感器的饱和特性不致影响保护动作性能,基本要求是在稳态短路电流下的误差不超过规定值。对于10kV用户工程,因其变压器容量一般较小,按变压器额定电流所选的电流互感器变比较小,特别是对于离变电站较近,短路电流较大的用户配电室,若仅按变压器额定电流选择电流互感器变比,势必出现前面实例所说的情况,造成保护装置不能正确动作。

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