電流互感器的準確度對電網設備安全性能的影響分析

摘 要：文章主要分析了測量用和保護用電流互感器的適用范圍，闡述了在當前形勢下，加強正確使用電流互感器的重要性，針對目前電力系統中電流互感器繞組的混用情況進行研究。作者通過研究，總結和歸納自身多年工作經驗，提出錯誤使用電流互感器所帶來的安全隱患。希望通過文章的分析能幫助相關電力企業提高電流互感器準確度的應用水平和質量，以便更好地應對工作中存在的問題。

關鍵詞：電流互感器；準確度；電網設備安全性能

電流互感器的準確度是指二次負荷變化在規定的范圍之內，一次電流為額定值時的最大電流誤差。在1.2倍的負荷范圍之內，電流互感器的準確度等級中含有S則精度較高，在一般情況下，測量其誤差是否小于規定的范圍取5個負荷點進行測量；而相同條件下，電流互感器的準確度等級不包含S的，在一般情況取4個負荷點測量其誤差是否小于規定范圍。

1 測量用電流互感器

測量用電流互感器的等級較多，包括0.2級、0.5級、0.2S、0.5S，主要用于負荷變動較大的場合。這些不同等級的電流互感器差別就在于當負荷較小時，同一等級中帶S級的電流互感器精度更高。例如，當額定電流大于負荷電流的30%時，0.2級電流互感器綜合誤差明顯大于0.2S級電流互感器的綜合誤差。

2 保護用電流互感器

2.1 TPX級電流互感器

由于在TPX級電流互感器中，環形鐵芯沒有氣隙，不會對剩磁產生限值，其電流誤差不高于且不低于額定電流的5%。相位差不高于且不低于額定負荷的30度，在電力系統發生短路故障時，電流互感器在瞬間的最大電流誤差在額定的準確度范圍之內，不會超出額定的二次對稱短路電流的5%，且電流過零的相位差不會超過3度。當電流互感器中的鐵芯已經達到飽和狀態，此時將一次電流切斷，呈飽和狀態的二次電流則會迅速回到剩磁水平。因此，TPX級電流互感器十分適用于對復歸時間有嚴格要求的電流啟動元件，可以在斷路器失靈時起到保護作用，并且，TPX級電流互感器具有較高的勵磁組，電流汲出較小，在電流互感器并接場合的應用較為廣泛。

2.2 TPY級電流互感器

與TPX級電流互感器相比，TPY級電流互感器的喚醒鐵芯中會出現氣隙，但氣隙較小，其長度大約只占據磁路總長度的0.05%。鐵芯帶有氣隙，則難以達到飽和狀態，有利于快速衰減直流分量。TPY級電流互感器的電流誤差不高于且不低于額定電流的1%。相位差不高于且不低于額定負荷的1度，在電力系統發生短路故障時，電流互感器在瞬間的最大電流誤差在額定的準確度范圍之內，不會超出額定的二次對稱短路電流的7.5%，且電流過零的相位差不會超過4.5度。TPY級電流互感器屬于暫態保護用電流互感器，常用于保護500kV線路。500kV電力系統的時間常數比200kV電力系統的時間常數要大，范圍在80-200ms之間，因此500kV電力系統出現短路故障時，其短路電流的非周期分量衰減時間較長，并且暫態電流的持續時間也較長。

2.3 TPZ級電流互感器

相對于上述的TPY級電流互感器而言，TPZ級電流互感器的鐵芯氣隙較大，其長度大約只占據磁路總長度的0.1%，鐵芯更加難以形成飽和狀態，因此TPZ電流互感器更加適用于裝置了快速重合閘的線路。鐵芯的氣隙越大，剩磁也就越小，在TPZ電流互感器中，剩磁是基本可以忽略的，所以鐵芯具有良好的磁化曲線線性度，當二次回路時時間常數較小，對于傳變交流分量十分有效。

3 混用不同準確度的電流互感器造成的危害

在圖1中，曲線1所代表的是5P20級保護用電流互感器繞組的一次電流和二次電流關系，曲線2代表的是0.2S級測量用電流互感器繞組的一次電流和二次電流關系，其中b點是電流互感器額定一次電流值，B點是額定二次電流值。由圖1可知，當測量用電流互感器繞組隨著一次測電流達到飽和狀態的速度加快，也就對二次設備起到了保護作用；當電力系統發生短路時，由于保護用電流互感器繞組不易飽和，一次側電流線性將轉變為二次電流，直接經過保護測量元件，因此帶動相對應的保護動作，從而將故障部分切除。

3.1 用0.2S級測量用繞組代替5P20級保護用繞組

在實際的電流互感器繞組使用中，許多電力系統需要5P20級保護用繞組時，常常用0.2S級測量用繞組代替。一旦系統發生短路故障，0.2S級測量用繞組鐵芯雖可以快速達到飽和狀態，但是在飽和之后，不論增大多少一次電流，其二次電流都在相同狀態，不能對一次測電流作出正確反應，也就無法帶動相對應的保護動作，進而導致事故不斷擴大。

3.2 用5P20級保護用繞組代替0.2S級測量用繞組

由于保護用繞組對于其本身的二次額定電流誤差要求不高，因此在電力系統正常運行的情況下，如果用5P20級保護用繞組代替0.2S級測量用繞，則會增大電流互感器的誤差。并且，當電力系統發生短路時，5P20級保護用電流互感器的鐵芯難以進入飽和狀態，隨著一次電流的產生，二次電流將不斷增大，則極易損壞電流互感器的二次設備。

3.3 用0.2S級和5P20級二次繞組代替TPY繞組

如果用0.2S級和5P20級電流互感器二次繞組代替TPY繞組應用于電力系統，那么該繞組就失去了暫態特性，無法正常工作，從而造成保護功能的誤動或拒動。此外，如果將TPY級繞組代替0.2S級繞組應用于電力系統，也會造成測量誤差變大。

4 結束語

文章對常用的幾種測量用和保護用電流互感器的準確度特性進行分析，強調了不同準確度等級的應用范圍。通過圖例分析，作者提出了混用不同準確度等級可能對電網設備安全性能造成的危害，以此強調正確使用電流互感器的重要性。

參考文獻

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作者簡介：謝肇軒，男，廣東人，本科學歷，從事變電運行管理工作。