2024年4月13日发(作者：)

•配电

•

10

kV

系统电流互感器的选择与计算校验问题

孙伟涛司梦瑶

（

国网青岛供电公司

,266002

,

山东青岛

）

在以往工程项目中

，

对于电流互感器的选

择较为粗放

，

如

：保护用电流互感器的准确限

在实际接入的二次负荷为额定二次负荷的

25%

-100%

之间任一值时

，

其额定频率下的

值系数及二次绕组额定容量是否合适

，

测量用

电流互感器的二次绕组额定容量是否合适等,

均很少做校验

，

是否满足要求也不清楚

。

本文

通过查阅标准

、

设计手册及相关资料

，

并结合

工程案例

，

分别给出了

10

kV

系统保护和测量

电流互感器的校验条件和校验方法

，

供同行校

验时参考

。

1

互感器绕组有关参数介绍

1

■

1

举例

1

设保护用电流互感器参数为

100/1

及

5P10

、

10

VA

（

或

5P20

、

10

VA

或

10P10

、

10

VA

或

10P20

、

10

VA

）

,

则其变比之后的参数

表示的含义如下

。

以

5P10

为例

：

P

为稳态保护用电流互感

器

，

5

是复合误差百分数

，

10

是准确限值系

数

，

5P10

表示当一次电流是额定一次电流的

10

倍时

，

该绕组的复合误差

W5%

。

5P20

以

此类推

。

同理

，

10P10

表示当一次电流是额定

一次电流的

10

倍时

，

该绕组的复合误差

W

10%

o

10P20

以此类推

。

10

VA

表示保护绕组的额定二次负荷

，可

用容量

Sm

（

单位

VA

）

或阻抗

Zm

（

单位

Q

）

表示

o

两者之间的关系为

：

Zm

=

S

”

2

或

S

bn

=

lJZ

baO

因此

，

当互感器二次电流为

5

A

时

，

S

bn

=5

2

Z

bn

=25Z

bn

；

当互感器二次电流为

1

A

时

，

S

bn

=

l

2

Z

bn

=

Z

bn

=R

bD

,

女口

Sm

=10

VA,

则

z

bn

=

R

ba

=

S

”

/C

=

10/1

2

=10

（

n

）

o

额定二次负荷心"应大于实际接入的二次负

荷他

。

1.2

举例

2

设测量用电流互感器参数为

100/1

及

0.5

、

10

VA

（

或

0.5S

、

10

VA

）

,

表示的含义如下

。

'U'U'l

(2020

-9)

电流误差不应超过表

1

所列限值

。

表

1

测量用电流互感器电流误差限值表

在额定电流百分数下的电流误差

（

±%

）

准确级

1%

额定

5%

额定

20%

额定

100%

额定

120%

额定

电流

电流

电流

电流电流

0.5

—

1.5

0.75

0.50.5

0.5S

1.5

0.75

0.5

0.50.5

同理

，

S

bn

=

10

VA

表示测量绕组的额定

二次负荷

，

也就是

R

ba

=

10

n

o

即在实际接入

的二次负荷为额定二次负荷的

25%

-100%

时

（

即

2.5Q~10Q

）

,

可以满足表中的电流误

差

。换言之

，

若实际负荷占额定负荷的百分比

太小

，

则说明

10

VA

选的过大

，

电流误差肯

定也大

。

2

保护用电流互感器的选择及验算

2.1

保护用电流互感器的选择

（

1

）

电流互感器的额定准确限值一次电

流/嗣应大于保护校验故障电流人

“

，

必要时还

应考虑互感器暂态饱和影响

，

即准确限值系数

心应大于

KK^

（

K

为给定暂态系数

，

K

两为保

护校验系数

）

。

人

“

指校验电流互感器特性时

，

为保证保

护装置正确动作而合理选用的一次故障电流。

入

“为人

“

与电流互感器额定一次电流

.

之比

，

即

=

/

pcf

//

pn

o

（

2

）

电流互感器的额定二次负荷

Rm

应大

于实际二次负荷心

。

2.2

保护用电流互感器的验算

按上述条件选择的电流互感器可能尚有潜

力未得到合理利用

。

在系统容量很大

，

而额定

二次电流选用

1A,

以及采用电子式仪表和微

机保护时

，

经常遇到人耻不够但二次输出容量

481

33

•配电

•

有裕度的情况

。

必要时可进行较精确验算

：

(1)

按

DL/T

866

—

2015

给出的公式进行

验算丄

。

心

’

=

心(心+心)/(心+心)

(1)

式中

：

心'一实际负荷下的准确限值系数

心

—

额定准确限值系数

R

ct

—

—

互感器二次绕组电阻

，

Q

R

ba

—

互感器的额定二次负荷

，

Q

R

b

—

互感器实际二次负荷

，

Q

(2)

按制造厂提供的实际准确限值系数

曲线验算

，

如需要提高所选互感器的额定准确

限值系数则根据实际二次负荷心

，

从曲

线上查出互感器的实际准确限值系数(可

参见文献

[2]

605

页的图

7.

7

-

2),

要求

心'大于

KK

鬧

。

2.3

保护用电流互感器的实际二次负荷计算

公式

实际二次负荷心为

：

R

b

=Z

b

=

K

IC

Z

r

+

+

R

c

(2)

式中

：

乙一继电器电流线圈阻抗

，

Q

；

可仅

计电阻

R

r

Ri—

连接导线单程电阻

，

Q

R

c

—

接触电阻

，

Q;

—

般为

0.

05

~0.

1

Q

心

—

继电器阻抗换算系数

K

]C

—

连接导线阻抗换算系数

式

(

2)

中的心和心可通过查阅文献

：

2]

605

页的表

7.7-2

获得

。

尼可通过下式

求得

：

Ri

=

L/(y

xA)

(3)

式中

：

L

—

—

电缆单程长度

，

m

y

----

电导系数

，

m/

(fix

mm

2

);

铜

取

57

m/

(

fl

X

mm

2

)

A

—

导线截面

，

mm

2

;

电流回路采用

2.5mm

2

及以上的铜导线

3

测量用电流互感器的选择及验算

(1)

电流互感器额定一次电流的选择,

宜满足正常运行的实际负荷达到额定值的

60%,

且不应小于

30%

(S

级为

20%)

的

34

482

要求

。

(2)

1%

-120%

额定电流回路

，

宜选用

S

级的电流互感器

。根据规范对皿类及以下电能

计量回路

，

应选

0.5S

级电流互感器

。

(3)

电流互感器二次绕组中所接入的负

荷

，

应保证在额定二次负荷的

25%

~

100%

。

(4)

电流互感器的实际二次负荷计算

公式

：

Rb

=

z

b

=

瓦肿皿

+

+

R

c

(4)

式中

：

Zm

—

测量与计量仪表电流线圈阻抗,

Q

；

可仅计电阻心

”

駄

—

连接导线单程电阻

，

Q

R

c

—

接触电阻

，

Q;

—

般为

0.05

-

0.

1

Q

K

翻

—

仪表接线的阻抗换算系数

K

如一连接导线阻抗换算系数

式

(

4)

中的恳

。

"

2

和

K

罰可通过查阅文献

[2]

749

页的表

8.3-5

获得

。

4

电流互感器选择与计算校验示例

4.1

变压器回路电流互感器的选择与计算校

验示例

4.1.1

已知条件

(1)

综保继电器用于保护

，

智能电表用

于测量计量

，

均装在开关柜上

，

电流互感器接

线方式为三相星形

。

(2)

变压器参数

：

一次侧

10

kV

、

二次侧

0.4

kV

、

2

000

kVA

、

y

%=5.5

、

Dynll

。

(3)

电流互感器采用

200/1

、

0.5/5P20

、

20

VA/20

VA

O

(4)

最大方式低压出口侧三相短路流过

高压侧的短路电流值为

1

920

A

o

(5)

电流速断保护定值

：

/

op

.

k

=

K

iel

K

caa

4k.m

/«TA

=1.3

xl

xl

920/200

=12.48

(A)

,

取

13

A

o

式中

：

K®

为可靠系数

，

可取

1.3

~

1-5,

本例取

1.3

；

心皿为接线系数,

本例为星

形接线

，

取

1

；

“

皿为电流互感器变比

。

4.1.

2

对电流互感器的保护绕组

(

200/1

、

5P20

、

20

VA)

做计算校验

(1)

按照

DL/T

866

—

2015

中电流互感器

'U'U'l

(2020

-9)

的额定准确限值下的允许一次电流

L

宜大于

2

倍保护校验故障电流人

“

选择的要求进行计

算校验

，

即准确限值系数心应大于駅冋

(K

为给定暂态系数

，

按

2

取值

；

入

“

为保护校验

系数)

。

金

=200

x20

=4

000

(A),

准确限值系数

心

=20

。

保护校验故障电流

—

=

13

x200

=

2

600

(A)

,

保护校验系数

K

典

=2

600/200

=

13

。

K

al{

/K

pd

=

20/13

=1.54

<2,

不满足

DL/T

866

—

2015

中互感器准确限值电流宜按大于保

护最大动作电流整定值

2

倍选择的要求

。

对

此

，

按式

(

1)

进行进一步验算

。

人耻为

20,

R

“

取

4Q,

Rm

暂按

5Q

(容量暂按

5

VA

计)

，

心借用下文的计算值

0.356

0

。

将以上数值代

入式

(1),

可得实际负荷下的准确限值系数

心'=心

(R

ct

+R

bn

)

/

(R

ct

+RJ

=20

x

(4

+

5)

/

(4

+

0.

356)

=

41.

3

，

进而得到

K

Al

'/K

vcl

=

41.

3/13

«3.

18

>

2,

满足

DL/T

866

—

2015

要求

。

(2)

按电流互感器的额定二次负荷

Rm

应

大于实际二次负荷心进行计算校验

。

额定二次负荷

R

ba

=

Zm

=

S

ba

/I

ba

2

=

20/

l

2

=20

(Q)

。

电流互感器为三相星形接线

，

当发生单相

接地短路故障时

K

”

为最大

，

查文献

［

2

］

表

7.7-2

得心

=2,

心

=1

。

查相关资料

，

二次额定电流为

1

A

时

，

微

机保护装置电流线圈电阻值为

0.1

n,

最大不

超过

0.2

Q,

乩取

0.2

II,

乩取

0.1

Q

。

设电缆单程长度

1=4

m,

截面

A

=2.5

mm

2

,

铜电导系数

y

取

57

m/

(

fl

X

mm

2

),

代

入式

(

3

)得

7?!

=L

/

(y

xA)

=4

/

(57

x2.

5)

=4/142.5

=0.028

(fl)

o

将以上数值代入式

(2),

得实际二次负

荷他

=Z

b

=K

IC

Z

r

+

+7?

c

=lx0.2+2x

0.028

+0.1

=0.356

(Q)

。

Rm

为

20

Q,

Rb

为

0.

356

Q,

他,远大于

Rbo

虽满足要求

，

但

20

VA

太大

。

通过验算可知

，

对于保护绕组参数

200/

1

、

5P20

、

20

VA

：

虽然

心

g

=

1.

54

<2,

'U'U'l

(2020

-

9)

•配电

•

不满足要求

，

但是经过进一步验算

，

得到

«耻'/心

“

~

3.18

>2,

因此

，

200/1

、

5P20

能够

满足要求

；

20

VA

太大

，

选用

5

VA

即可满足

要求

，

最大可选

10

VA

(即使按保护装置集中

组屏

，

设长度

Z

=

100m,

经计算尽

,=1.703

5

Q,

选用

5

VA

也够)

。

结论

：

保护绕组采用

200/1

、

5P20

、

5

VA

或

10

VA

O

4.1.

3

对电流互感器的测量绕组

(

200/1

、

0.5

、

20

VA)

做计算校验

额定二次负荷

Z

bn

R

bn

=

S

bn

/Ij

=20/1

2

=

20

(

n

)

o

由式

(

4)

可知

，

实际二次负荷

R

b

=Z

b

=

心詔皿

+K

conlR

l

+R

cO

查文献

：

2

］

表

8.

3

-5,

得

K®

=1,

K

C0nl

=l

o

参考文献

：2

］

表

8.3

-6,

二次额

定电流为

1

A

时

，

多功能电表电流线圈最大功

耗按

0.2

VA

取值

，

即瞌按

0.2

II

取值

。

R

。

取

0.1

0

。

儿同上

，

为

0.028

0

。

将以上数值

代入式

(4),

得实际二次负荷

R

b

=Z

b

=K

con2

Z^+K^R,

+R

c

=1

x

O.2

+1

x

0.028

+0.1

=

0.328

(Q)°

%

为

20

Q,

心为

0.328

Q,

R

ba

远大于

R

bo

0.

328/20

=0.016

4

=1.64%

,

不

满足所接入的二次负荷应在

25%

-100%

额定

二次负荷的要求

，

即测量绕组容量

20

VA

太大

。

通过验算可知

，

测量绕组参数

200/1

、

0.5,

20

VA

中

，

容量

20

VA

选的太大

，

选用

5VA

足够(即使按智能电表集中组屏

，

设长

度

£

=

100

m,

经计算

R

b

=

1.

001

75

Q,

R

b

/

5

x

100%

=

20%

,

选用

5

VA

也足够)

。

结论

：

通过验算

，

该回路电流互感器可采

用

200/1

、

0.

5S/5P20,

5

VA/5

VA

或

200/1

、

0.5S/5P20

、

5

VA/10

VA

O

4.2

电动机回路电流互感器的选择与计算校

验示例

4.2.1

已知条件

(1)

设综保继电器用于保护

，

设智能电

表用于测量计量

，

均装在开关柜上

，

电流互感

器接线方式为三相星形

。

另外

，

在现场操作柱

483

35

•配电

•

上设单相指针式电流表

，

电缆芯线截面

2.

5

mm

2

,

单程长度

500

m

o

(2)

电动机参数

：

10

kV

、

450

kW

、

I

M

=

32

A

、

K

at

=7

O

(3)

电流互感器采用

75/1

、

0.

5/5P20

、

10

VA/10

VA

O

(4)

电流速断保护定值

：

/

O

p.K

=K

iel

K

coa

K

st

Z

rM

/n

TA

=

1.3

x

1

x

7

x

32/75

«3.

87

(A)

，

取

5

A

o

4.2.

2

对电流互感器的保护绕组

(

75/1

、

5P20

、

10

VA)

做计算校验

(1)

按电流互感器的额定准确限值一次

电流/嗣应大于保护校验故障电流人

“

，

即准确

限值系数心应大于駅冋

(K

为给定暂态系

数

，

按

2

取值

；

入

“

为保护校验系数)进行

校验

。

额定准确限值一次电流

L

=

75

x

20

=

1

500

(A)

,

准确限值系数

K

t

=20

。

保护校验故障电流

・

=5

x75

=375

(A),

保护校验系数入

“

=375/75

=

5

。

心/心

“

=20/

5=4

>2,

满足要求

。

但准确限值系数人耻取

20

偏大

。

注

：

根据

DL/T

866

—

2015

中互感器

准确限值电流宜按大于保护最大动作电流整定

值

2

倍选择的要求

，

若把准确限值系数人耻改

为

15,

—

=5

x75

=375

(A),

金

=75x15

=

1

125

(A)

,

7

pfll

//

pcf

=l

125/375

=3,

也可满足

要求

。

(2)

按电流互感器的额定二次负荷

Rm

应

大于实际二次负荷心进行校验

。

额定二次负荷

Rm

=Zm

=S

bn

//

bn

2

=10/l

2

=

io

(

n

)

o

实际二次负荷

R

b

=z

b

=

k

’

z

+

心尼

+

R

c

=l

x0.

2

+2

x0.

028

+0.1

=0.356

(Q)

。

注

：

计算条件同上述变压器章节

，

此处不

再赘述

。

Rm

远大于尽.，

满足要求。

通过验算可知

，

保护绕组参数

75/1

、

5P20

、

10

VA

满足要求(即使按保护装置集中

组屏

，

设长度

1

=

100

m,

经计算

R

”

=1.703

5

Q,

选用

10

VA

也足够)

°

但准确限值系数心

36

484

取

20

偏大

，

岛彳也可取

15,

即

：

75/1

、

5P15

、

5

VA

即可满足要求

，

当然取

10

VA

也

可以

。

4.2.3

对电流互感器的测量绕组

(

75/1

、

0.5

、

10

VA)

做计算校验

查文献

：

2

］

中的表

8.3-5,

电流互感器

三相星形接线

，

对多功能电表

，

K

翻

=1,

K

如

=1

；

对远程现场单相电流表

，

K

con2

=

1,

K

如

=2

。

参考文献

：2

］

表

8.3

-6,

二次额

定电流为

1

A

时

，

多功能电表电流线圈

最大功耗按

0.2

VA

取值

，

即按

0.

2

II

取

值

；

现场电流表

Zm

按

0.

2

II

取值

；

R

c

取

0.

1

Q

。

设至现场电流表电缆单程长度厶

=500

m,

截面

A=2.5

mm

2

,

铜电导系数丫取

57

m/

(

fl

x

mm

2

),

贝山

=500/

(57

x2.

5)

=500/

142.5

=3.508

7

(fl)

；

多功能电表

&

=0.028

Q;

将以上数值代入式

(

4)

得

：

R

b

=Z

b

=

K"

”

+

KM

+R

C

=

(1

x0.2

+1

x0.2)

+

(2

X3.508

7

+1

xO.028)

+0.

1

=7.545

4

(Q)

。

R

b

=7.

545

4

Q,

而

R

bn

=

10

Q,

瓦大

于

R

”

，

7.545

4/10

=0.754

5

=75.45%

,

满足

所接入的二次负荷应在

25%

-100%

额定二次

负荷的要求

。

通过验算可知

，

对测量绕组

75/1

、

0.5

、

10

VA

可以满足要求(即使按智能电表集中组

屏

，

设电缆长度

=100

m,

则

R

2

=

100/142.

5

=0.701

7,

经计算負

=

&

219

1

Q,

8.219

1/

10

=0.821

9

=82.

19%

,

选用

10

VA

也可满足

要求)

。

如果至现场电流表的距离大于

500

m,

建议将测量绕组额定容量加大到

15

VA

O

结论

：

通过验算

，

该回路电流互感器宜采

用

75/1

A

、

0.

5/5P15

、

10

VA/5

VA

或

75/1

A

、

0.5/5P15,

10

VA/10

VA

O

5

结语

(1)

对于二次电流为

1

A

的保护用互感

器

，当综保继电器在开关柜上安装或近距离集

中组屏安装时

，

其绕组容量选

5

VA

或

10

VA

足够

；

对于准确限值系数心的选报可取

15

'U'U'l

(2020

-9)

•配电

•

自投引起的双电源配电用户全停事故

钱振华

(国华北京热电分公司

,100025,

北京)

为了提高供电的可靠性

，

比较重要的

10

立即自动投入带

W1

母线

。

当

T1

电源恢复,

kV

配电用户

，

大多由两路电源供电

。

同时

，

按照专业技术规程的规定

，其终端还加装自投

KV1

得电动作使

Q

跳闸后

，

Q1

自动合闸带

W1

母线(相关的二次接线图略)

，

系统自动

恢复到原来正常的运行方式

。

T2

的动作情况

同

T1

。

另外

，

当低压侧主断路器

Q1

(或

Q2)

单

独跳闸时

，

因

T1

(T2)

及

kVl

(kV2)

仍带

装置

。

某用户配电系统一次接线示意图如图

1

所示

。

该系统

10

kV

为真空断路器

，

0.

4

kV

为框架式组合断路器

，

均配置微机保护

。

正常

时

，

除

10

kV

及

0.4

kV

的母联断路器

QF

及

Q

断开备用外

，

其他断路器均合闸

；

自投装置投

电运行

，

低压侧母联断路器

Q

不自投

。

这样就避免了

W1

(W2)

母线故障时的事故

扩大

。

入

，

配电变压器(以下简称配变)

Tl

、

T2

分

别带低压母线

Wl

、

W2

运行

。

1

配电系统自投装置的设置

自投装置安装在

Tl

、

T2

低压侧的主断路

器

QI

、

Q2

及低压母联断路器

Q

上

，

由联动开

2

事故情况

某日

，

该用户暖气管线泄漏

，

大股水流沿

楼板接缝处流入地下配电室

。

配电柜因密封不

关

SA

、

SAI

、

SA2

控制

。

严而进水

，

引起

W2

母线三相短路

，

故障点见

(1)

每个联动开关有

4

个位置

，

其功能

是

：

“

0

”

一自投装置

“

断开

”

停用

，

图

2

的

k

点

。

注

：

为了便于与短路电流进行分

析比较

，

图

2

中配电系统各保护的二次动作整

“

1

”

一断路器

“

手投手复

”

，

“

2

”

一断

路器

”

自投手复

”

，

“

3

”

一断路器

”

自投自

复

”

。

定值均按电流互感器的电流变比换算为一次动

作值

，

并以配变高低压侧额定电流人

1

、人

2

的

倍数标出

。

(2)

正常时

，

SA

-

SA2

均在

“

3

”

—

—

断

路器

“

自投自复

”

位置

。

当市电使

T1

失电

，

低电压继电器

kVl

失电返回(整定电压

》

(1)

W2

母线短路时的情况

。

此时

，

T2

系统的断路器

Q2

、

Q2,

的瞬时电流速断保护

(均整定为

6

倍额定电流

，

Os),

在短路电流

80%

久

，

时间

＜1

s)

后

，

时间继电器

KT1

动

作

，

低压侧主断路器

Q1

跳闸

，

母联断路器

Q

或

20,

具体应校验确定

。

当

心/入

“

＜2

时

，

仏

、

4/

的作用下动作跳闸

。

随后

，

KV2

失电

返回

，

起动自投回路

，

低压母联断路器

Q

自

变比

。

参考文献

[1]

应按式

(

1)

验算实际负荷下的准确限值系数

KJ,

并应满足

K^/K

鬧

＞2

。

(2)

对于二次电流为

1

A

的测量用互感

器

，

当智能电表在开关柜上安装或近距离集中

组屏安装时

，

对电动机回路其绕组容量可选

电力规划设计总院

.

DL/T

866

—2015

电流互感

器和电压互感器选择及计算规程

[S].

北京

：

中

国计划出版社

,2015.

[2]

中国航空规划设计研究总院有限公司.工业与民

10

VA,

对其他回路其绕组容量选

5

VA

足够

。

(3)

为满足测量及保护准确级要求

，

互

感器的测量绕组和保护绕组可以采用不同

'U'U'l

(2020

-9)

用供配电设计手册

[

M].4

版.北京

：

中国电力出

版社

,2016.

(编辑志皓)

【

电流互感器计算选择应用

】

485

37