保護用電流互感器準確級選擇的探討

1 問題的提出

保護用電流互感器(TA)主要與繼電保護裝置配合，在線路發生短路過載等故障時，向繼電裝置提供信號切斷故障電路，保護電力系統的安全。它的工作條件與測量用互感器完全不同，后者正常一次電流工作范圍有合適的準確度即可，當通過故障短路電流時，希望互感器盡早飽和，以保護測量儀表不受短路電流損害。而前者在比正常電流大幾倍或幾十倍電流時才開始工作，其誤差(電流和相位誤差)要求在誤差曲線范圍內，而同時考核電流誤差和相位差時用復合誤差。
保護用TA一次電流i1較小時，二次電流i2線 性變化；當i1增大到一定時，互感器鐵心中的磁密很高。由于鐵磁材料的非線性，勵磁電流i0中高次諧波含量很大，波形呈尖頂形，與正弦波相去甚遠，即使il是理想的正弦波，i2也不是正弦的。

非正弦小波不能用相量圖分析，需采用復合誤差的（概念分析)，這使i0迅速增大，相當于部分i1未能轉換成i2，i2與i1不再成正比變化，從而增加TA誤差。
當電力系統發生短路故障而引起繼電保護動作時，短路電流i很大，一般為額定電流的10幾倍，使誤差增大，危及保護裝置的靈敏性和選擇性。

另外，從原理上講，TA本身是個特殊的變壓器，變壓器都有在額定負荷下運行的要求。因此，如TA二次側負荷超過其額定二次負荷值，同樣會增加其誤差。

2 解決的思路

如上所述，TA誤差不可避免，其大小與TA鐵心勵磁特性及二次側負荷有關。

要控制好這個誤差，須處理TA所在位置最大故障i、該電流與額定i1的比值、額定電流比及額定二次負荷的關系。因此需準確了解準確級及與其相關的準確級限值、額定電流比和額定負荷的概念。要解決此問題，就要根據變電站的實際情況選擇合適的準確級。

對保護用TA，準確級以該級在額定準確限值i1下的最大允許復合誤差的百分數標稱，其后標以字母"P"表示保護[1>，它實際上是人為規定的TA制造的誤差等級要求。準確限值系數指能滿足復合誤差要求的i1max與額定i1的比值。額定電流比則指額定i1與i2的比值。額定負荷是確定互感器準確級所依據的二次負荷值[1>。

在早期國家標準《電流互感器》(GBl208-75)中規定，TA保護準確級為B和D級。在選擇保護用TA準確級時，應校驗10％誤差曲線，以保證在短路時電流誤差不超過規定值[2>。目前新版中規定準確級為5P和10P，分別表示在額定準確限值i1時的復合誤差限值為5%、10%；其準確限值系數標準值系列為5、10、15、20、30等，表示在短路故障下，若短路電流i與額定i1，相比的倍數小于該值，則誤差控制在準確級范圍內。

因此，得到2個結論：1)選擇保護用TA的準確級須同時選擇準確限值系數，如5P20及1 200／5A，表示i≯20倍額定i1,即≯20×1 200＝24 kA范圍之內時，復合誤差≯5%；2)選擇雙方向，即可根據已給定的ilmax、二次負荷值和10％誤差曲線，準確限值系數，選擇額定電流比；也可根據給定的i1max、額定電流比和10％誤差曲線選擇準確限值系數，根據10％誤差曲線選擇額定二次負荷和二次電纜截面。

在穩態運行時，TA二次負荷應滿足10%誤差曲線的要求，只要TA二次實際負荷<10％誤差曲線允許的負荷，其測量誤差在10%以內。二次負荷越大，鐵心越容易飽和。

3 實例說明

某110kV變電站110kV母線i1max25 kA，TA二次側負荷40 VA。

首先根據繼電保護裝置的要求，保護用TA的穩態誤差≯10％[3>，根據工程建設控制設備造價選擇準確級為10P。根據實例查圖2曲線，得到準確限值系數為24。根據ilmax。為25kA除以準確限值系數得到1042A。