淺析電流互感器的準確度等級對電網設備安全的影響

摘 要：電流互感器是電網中常用的電力設備，按其作用可分為測量用電流互感器和保護用電流互感器，本文對這兩類電流互感器不同準確等級的特性進行分析，闡述了不同準確度等級的適用范圍及不同準確度等級混用對電網設備安全的危害。

關鍵詞：電流互感器 準確度等級

中圖分類號：TM452 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0145-01

1 電流互感器準確等級的含義

準確級是指在規定的二次負荷變化范圍內，一次電流為額定值時的最大電流誤差。準確度等級中含S的電流互感器，在1.2倍負荷范圍內具有較高的精度，通常取5個負荷點測量其誤差小于規定的范圍，不含S的則取4個負荷點測量其誤差小于規定的范圍。

1.1 測量用電流互感器

0.2級、0.2S、0.5、0.5S等級都屬于測量用電流互感器，其區別在于負荷較小時，同等級下帶S級比不帶S級有更高的測量精度；主要是用于負荷變動范圍比較大，而有些時候幾乎空載的場合。

在實際負荷電流小于額定電流的30%時，0.2S級的綜合誤差明顯小于0.2級電流互感器。

1.2 保護型用電流互感器

保護用電流互感器按用途分為穩態保護用（P）和暫態保護用（TP）兩類。兩者有著不同的電流特性，適用于不同情況。

當電力系統發生短路，暫態電流流過電流互感器時，在互感器內產生一個暫態過程。如不采取任何措施，電流互感器鐵芯很快趨于飽和。特別是在裝有重合閘的線路上，在第一次故障造成的暫態過程尚未衰減完畢的情況下，再疊加另一次短路的暫態過程，由于電流互感器剩磁的存在，有可能使鐵芯更快的飽和。其結果是電流互感器傳變電流信息的誤差增大，這可能導致保護誤動或拒動，對電網設備的安全造成危害。

穩態保護用電流互感器的準確級常用的有5P和10P。保護級的準確級是以額定準確限值一次電流下的誤差標稱的。額定準確限值一次電流即一次電流為額定一次電流的倍數。

（1）TPX級電流互感器。

TPX級電流互感器環形鐵芯中不含氣隙，因此并不限制剩磁，在額定電流和負載下，其電流誤差不超過±5%，相位差不超過±30度，在短路過程中，在電流互感器額定準確級范圍內，其瞬間最大電流誤差不超過額定二次對稱短路電流峰值的5%，電流過零時相位差不超過3度。當電流互感器達到飽和時切斷一次電流，則二次電流由飽和狀態快速降低到剩磁水平，因此適用于對保護復歸時間要求嚴格的斷路器失靈保護的電流起動元件，同時這類電流互感器勵磁阻較高，汲出電流小，適用于電流互感器并接的場合。

（2）TPY級電流互感器。

TPY級電流互感器環形鐵芯中帶小氣隙，氣隙寬度約為磁路總長度的0.05%，磁路中存在氣隙則鐵芯很難達到飽和態，這就使得直流分量便于快速衰減。在額定電流和負荷下，其電流誤差不大于±1%，相位差不超過±1度，在短路過程中，在電流互感器額定準確級范圍內，瞬時最大電流誤差小于額定二次短路電流峰值的7.5%，電流過零時相位差小于4.5度。

TPY級暫態型互感器通常用于500 kV線路的保護。220 kV電力系統的時間常數通常小于60 ms，而500 kV電力系統的時間常數在80 ms～200 ms范圍內，相對于220 kV系統時間常數增大，于是其短路電流非周期分量的衰減時間和暫態持續時間也增長，同時系統容量增大，短路電流的幅值也相對較大。

（3）TPZ級電流互感器。

TPZ級電流互感器環形鐵芯中的氣隙較TPY級大，氣隙長度約為磁路總長度的0.1%，由于氣隙較大使鐵芯難以飽和，特別適合用于快速重合閘。磁路氣隙大，則剩磁極小，基本上可忽略，鐵芯磁化曲線線性度好，二次回路時間常數小，能夠有效地傳變交流分量。

2 不同準確級電流互感器混用帶來的危害

如圖1所示的是相同變比互感器的2個繞組，曲線1是5P10級保護用繞組的一、二次電流關系曲線，曲線2是0.5級測量用繞組的一、二次電流關系曲線，b、B點分別是電流互感器的額定一、二次電流值。從圖中可以明顯看到，隨著一次側電流的增大測量用繞組較早到達飽和，從而保護二次設備不受損害。而保護繞組不易飽和，保護繞組不易飽和，當線路發生短路時，一次側的電流線性地變換成二次電流，通往保護測量元件，使得相應的保護動作，切除故障部分。

（1）0.5級繞組當作5P10級繞組使用。

如果在實際應用中把0.5級的測量繞組當作5P10級保護級繞組使用，系統發生短路，測量繞組鐵心較快進入飽和狀態，鐵心飽和后無論一次電流增大多少，二次電流基本保持不變，無法正確反應一次側電流，使保護無法正確動作，從而可能導致事故的擴大。

（2）5P10級繞組當作0.5級繞組使用。

如果將電流互感器的5P10級保護級繞組當作0.5級測量繞組使用，在正常運行條件下

將導致測量用電流互感器的誤差增大， 因為保護用繞組本身在其二次額定電流下對誤差的要求不高；另一方面，當系統發生短路時，保護繞組的鐵心不容易達到飽和狀態，于是二次電流將不斷隨一次電流增大，最終造成電流互感器二次設備的損壞。

（3）0.5級和5P10級二次繞組當作TPY級繞組使用。

如果將電流互感器的0.5級和5P10級二次繞組當作TPY級繞組使用，則該繞組失去了暫態特性，無法正常工作，可能產生誤判導致保護誤動或拒動。如果將電流互感器的TPY級二次繞組當作0.5級繞組使用，其對0.5級的影響同樣是會產生較大的測量誤差。

3 結語

通過對電流互感器幾種常見準確等級繞組特性的闡述和分析，加深對各準確等級應用的理解，同時通過圖例，分析了混用準確等級可能對電網安全造成的危害，為今后正確地應用互感器各個繞組積累了經驗。

參考文獻

[1] 王曉琪，郭克勤，姚敏.剩磁對電流互感器準確級的影響[J].變壓器，1996（6）：5-9.

[2] 袁季修，盛和東.電流互感器的暫態飽和及應用計算[J].繼電器，2002，30（2）.