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在选择与使用时电流互感器有哪些基本原则?

电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定。最常用的接线方式为单相、三相星形和不完全星形三种。

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在选择和使用电流互感器(CT)时,应遵循以下基本原则,以确保测量的准确性、保护动作的可靠性以及设备和人身安全:

  1. 选择原则:

    • 准确度等级匹配:
      • 根据用途选择合适的准确度等级。
      • 测量用: 主要考虑正常运行电流范围内的精度(例如 0.1, 0.2, 0.5, 1.0 级),负载变化时误差也应在允许范围内。需兼顾可能的最大过载电流(通常为额定一次电流的 120%)下的误差要求。
      • 保护用: 主要考虑短路电流下的性能,重点是具有足够高的准确限值系数或能满足10%复合误差曲线的要求(例如 5P, 10P 级,或特殊保护用的 TPX, TPY, TPZ 级),确保在故障大电流下误差仍能满足保护系统动作精度的要求。
    • 额定一次电流:
      • 根据被测回路可能的最大长期工作电流或短路电流来选取。
      • 应大于或等于回路最大长期工作电流。
      • 避免一次电流长期远低于 CT 的额定值运行,这会影响测量精度。
    • 额定二次电流:
      • 国际通用标准通常为 5A1A
      • 选择应与测量仪表、保护装置、自动化设备的输入额定电流一致。
      • 长距离传输或二次负载较重时,通常优先选用 1A 次级以减少线路损耗和压降。
    • 额定短时热电流和额定动稳定电流:
      • 保证 CT 在流过系统可能出现的最大短路电流(通常为稳态值)时,能满足热稳定(不烧毁)和动稳定(不受机械力破坏)的要求。
      • 额定短时热电流应大于等于系统最大短路电流(稳态值)及其持续时间。
      • 额定动稳定电流应大于等于系统短路电流的最大峰值。
    • 额定绝缘水平(额定电压):
      • 根据 CT 安装位置的系统最高工作电压来选择,保证其绝缘强度能安全承受该电压及相应的冲击电压。
      • 电压等级必须高于或等于系统最高运行电压。
    • 二次负荷(额定容量):
      • 根据实际接入 CT 二次回路中所有仪表、继电器、导线、接触电阻等的总阻抗来选取 CT 的额定容量。
      • 实际二次负荷(VA) ≤ CT 额定容量(VA)
      • 额定容量是在标称二次电流和额定负荷下,保证其准确度等级的最大允许负荷。实际负荷过大或过小都可能导致误差超标。
    • 暂态特性要求(仅针对特殊保护):
      • 在超高压(EHV)系统、大型发电机或变压器保护等场合,短路故障起始时存在较大的非周期分量电流(直流偏移),要求 CT 具有优异的暂态性能等级(如 TPX, TPY, TPZ),以避免在故障初期严重饱和导致保护误动或拒动。
    • 安装方式和结构:
      • 根据现场安装空间、电气主接线形式和一次导体的型式(母线、电缆等)选择合适的结构(如穿墙式、支柱式、套管式、母线式、电缆式、便携式)和安装方式(户内/户外、垂直/水平)。
    • 极性要求:
      • 所有 CT 都具有规定的同名端(减极性)。接线时必须保证极性正确,特别是用于差动保护、功率方向保护和电度计量时,极性错误会导致保护误动/拒动或计量错误。
    • 铁芯数量和类型:
      • 根据需要测量和保护的对象,决定是否需要单独的测量用铁芯和保护用铁芯(共用一个绕组但铁芯分开)。有时甚至需要多个铁芯(如测量、保护、计量各自独立)。
    • 额定频率:
      • 与被测系统的额定频率一致(通常为 50Hz 或 60Hz)。
  2. 使用原则:

    • 二次回路严禁开路!(首要安全原则)
      • CT 运行时二次回路必须始终保持闭合状态
      • 开路会产生极高的危险电压(可达数千伏甚至更高),危及人身安全、损坏设备绝缘。
      • 更换二次仪表或维护前,必须先可靠短接 CT 的二次端子
      • 二次接线应牢固可靠,避免因振动、腐蚀等导致开路。
    • 可靠接地:
      • 电流互感器(除特殊要求外)的二次侧应有一个可靠的接地点(通常为 S2 端),以防止一次高压因绝缘损坏窜入二次回路,确保设备和人员安全。只允许一点接地
      • 在同一个电气连接回路中,避免多点接地形成环流。
    • 连接线选择与敷设:
      • 使用足够截面的铜导线,以减小导线阻抗对二次负荷的影响(尤其是对 5A 次级)。
      • 布线应整齐、规范,避免与强电干扰源近距离平行敷设。
    • 负载匹配确认:
      • 安装完毕后,最好通过测量等方法确认实际二次回路总阻抗(总负载 VA)不超过 CT 在该准确级下的额定负载。
    • 定期校验与维护:
      • 按照规程要求对测量用 CT(特别是用于电费计量的)和保护用 CT(在继电保护系统检验时)进行定期校验,确保其准确度、极性、伏安特性等符合要求。

总结: 选择电流互感器是一个综合考量应用场景(测量/保护)、精度要求、一次系统参数(电流、电压、短路容量)、二次负载、安装条件等的过程。使用时,必须严格遵守安全操作规程(特别是禁止二次开路和可靠接地),并确保实际运行条件(一次电流范围、二次负载)与 CT 的设计选型条件相匹配。这样才能充分发挥 CT 的测量和保护作用,保障电力系统的安全稳定运行。

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