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关闭窗口 关键词： 电力系统；电流互感器；电压互感器；选择
引言
随着电力系统网络的日益扩大，系统短路容量随之增大，电网上谐波也随之增多。在10 kV、35 kV中压电网中电流互感器（CT）、电压互感器（PT）是电力系统中一次与二次的连接环节，他们的各项性能指标直接影响整个电力系统的安全运行和二次自动化保护的正确动作。由于电网中谐振现象的普遍存在，所以PT是电网运行中很容易出现故障的元件，选择时一定要谨慎；而某些10 kV、35 kV线路正常供电负荷又相对较小，造成选择CT时既要确保动热稳定要求以及线路短路时保护CT满足10%误差曲线要求，又要保证正常情况下表计测量的准确性，还要考虑结构紧凑、经济合理。实际运行中曾出现过线路短路时CT饱和，保护拒动，因而影响系统安全；也出现过变比选择过大造成计量不准，影响企业效益和信誉。因此在设计和选择PT、CT时必须综合考虑各种因素。
1变电站的实际应用情况
35 kV伊店变电站主变容量8 000 kVar，电压等级35/10 kV。由于该变电站靠近110 kV变电站，10 kV母线短路容量较大，而10 kV出线负荷在一年内不同季节变化较大，正常时负荷比较小，农忙季节负荷又很大。10 kV出线负荷情况见表1。建站时10 kV开关站采用的是预装式开关站，其CT变比为两条线路100/5，两条线路150/5；PT为普通型JDZJ-10一组，采用RN110/0.5熔断器保护。在半年的实际运行中，出现了如下问题： ① 计量上出现35 kV侧与10 kV侧有误差现象；② PT及保护熔断器各烧坏一只。经过分析认为原因如下： 10 kV侧负荷长时间小于CT负荷的50%，造成计量出现偏差；当地电网中谐振比较大，而PT又没有采取抗谐振措施，熔断器的反应时间过长造成的。伊店变电站35 kV侧系统阻抗为0.098 2 Ω。经计算主变额定容量运行时，10 kV母线三相短路电流为16.12 kA。根据以上计算，CT保护变比选择100/5，则10 kV母线三相短路电流将为CT一次电流的16倍多，而一般CT不超过10%误差曲线的倍数为10～15倍。根据有关技术反事故措施文件要求，10 kV、35 kV系统中CT保护变比选择应大于200/5，以保证继电保护动作的准确性。解决上述问题的措施如下：10 kV侧CT更换为双变比CT,计量、测量变比分别为50/5、100/5；75/5、150/5，保护级变比全为200/5;PT更换为JSZF-10三相一体式电压互感器，它具有抗谐振功能，熔断器换为XRNP-10/0.5型高分断能力的熔断器。投入运行至今两年多没有再出过问题。
35 kV伊店变电站主变容量8 000 kVar，电压等级35/10 kV。由于该变电站靠近110 kV变电站，10 kV母线短路容量较大，而10 kV出线负荷在一年内不同季节变化较大，正常时负荷比较小，农忙季节负荷又很大。10 kV出线负荷情况见表1。建站时10 kV开关站采用的是预装式开关站，其CT变比为两条线路100/5，两条线路150/5；PT为普通型JDZJ-10一组，采用RN110/0.5熔断器保护。在半年的实际运行中，出现了如下问题： ① 计量上出现35 kV侧与10 kV侧有误差现象；② PT及保护熔断器各烧坏一只。经过分析认为原因如下： 10 kV侧负荷长时间小于CT负荷的50%，造成计量出现偏差；当地电网中谐振比较大，而PT又没有采取抗谐振措施，熔断器的反应时间过长造成的。伊店变电站35 kV侧系统阻抗为0.098 2 Ω。经计算主变额定容量运行时，10 kV母线三相短路电流为16.12 kA。根据以上计算，CT保护变比选择100/5，则10 kV母线三相短路电流将为CT一次电流的16倍多，而一般CT不超过10%误差曲线的倍数为10～15倍。根据有关技术反事故措施文件要求，10 kV、35 kV系统中CT保护变比选择应大于200/5，以保证继电保护动作的准确性。解决上述问题的措施如下：10 kV侧CT更换为双变比CT,计量、测量变比分别为50/5、100/5；75/5、150/5，保护级变比全为200/5;PT更换为JSZF-10三相一体式电压互感器，它具有抗谐振功能，熔断器换为XRNP-10/0.5型高分断能力的熔断器。投入运行至今两年多没有再出过问题。
2电流互感器的选择
首先根据线路的最大负荷电流选择CT的一次额定电流。确定线路的最大负荷电流时，应考虑回路可能出现的过负荷以及近5年来负荷的增长情况;其次是校验动热稳定要求。根据远景规划计算系统短路容量，由于系统短路电流较大，对于负荷较轻的线路的CT不能满足要求，此时只能提高变比以确保满足该项技术指标；第三是额定输出容量的选择。是指在额定一次电流、额定变比条件下，保证所要求的准确级时，所能输出的最大容量。
CT输出容量根据式（1）选择：
其中: I2为CT的额定二次电流，K2为连接导线的接线系数，Z2为连接导线的阻抗，R为接触电阻，取0.05～0.1 Ω，对于测量表计用CT：K1为测量表计的接线系数，Z1为测量表计的电流线圈阻抗，对于保护用CT：K1为继电器的接线系数，Z1为继电器的电流线圈阻抗。
测量表计用CT二次的实际容量应在额定容量的25%～100%之间，在这一范围内，电流互感器运行在磁化曲线的直线部分，误差最小。保护用CT二次的实际容量应小于额定容量。此外，保护用CT还应按10%误差曲线校验：
1）计算出CT二次所接的实际负荷阻抗Z。
2）计算出在最严重短路情况下，通过CT一次侧的短路电流为一次额定电流的倍数m=KkI1max/I1,式中I1max为CT一次侧可能流过的最大短路电流有效值；I1为一次额定电流值；Kk为可靠系数，取1～2。
3）根据厂家提供的10%误差曲线和算出的m值，查出二次侧允许接入的最大阻抗Zmax≥Z。
根据上述计算值及要求，经综合分析比较，选择出能满足上述各项要求的CT。但因上述各项要求是相互制约甚至相互矛盾的，选择比较时应注意以下两点：
1）大变比CT可使保护CT满足要求，但计量CT可能超出误差，因此应选用多变比计量CT，大变比保护CT。
2）选择大容量CT可能造成开关柜内设备过分拥挤，给检修带来不必要的麻烦，因此应适当选取CT的二次输出容量，以满足要求，少有余度为宜。
首先根据线路的最大负荷电流选择CT的一次额定电流。确定线路的最大负荷电流时，应考虑回路可能出现的过负荷以及近5年来负荷的增长情况;其次是校验动热稳定要求。根据远景规划计算系统短路容量，由于系统短路电流较大，对于负荷较轻的线路的CT不能满足要求，此时只能提高变比以确保满足该项技术指标；第三是额定输出容量的选择。是指在额定一次电流、额定变比条件下，保证所要求的准确级时，所能输出的最大容量。
CT输出容量根据式（1）选择：
其中: I2为CT的额定二次电流，K2为连接导线的接线系数，Z2为连接导线的阻抗，R为接触电阻，取0.05～0.1 Ω，对于测量表计用CT：K1为测量表计的接线系数，Z1为测量表计的电流线圈阻抗，对于保护用CT：K1为继电器的接线系数，Z1为继电器的电流线圈阻抗。
测量表计用CT二次的实际容量应在额定容量的25%～100%之间，在这一范围内，电流互感器运行在磁化曲线的直线部分，误差最小。保护用CT二次的实际容量应小于额定容量。此外，保护用CT还应按10%误差曲线校验：
1）计算出CT二次所接的实际负荷阻抗Z。
2）计算出在最严重短路情况下，通过CT一次侧的短路电流为一次额定电流的倍数m=KkI1max/I1,式中I1max为CT一次侧可能流过的最大短路电流有效值；I1为一次额定电流值；Kk为可靠系数，取1～2。
3）根据厂家提供的10%误差曲线和算出的m值，查出二次侧允许接入的最大阻抗Zmax≥Z。
根据上述计算值及要求，经综合分析比较，选择出能满足上述各项要求的CT。但因上述各项要求是相互制约甚至相互矛盾的，选择比较时应注意以下两点：
1）大变比CT可使保护CT满足要求，但计量CT可能超出误差，因此应选用多变比计量CT，大变比保护CT。
2）选择大容量CT可能造成开关柜内设备过分拥挤，给检修带来不必要的麻烦，因此应适当选取CT的二次输出容量，以满足要求，少有余度为宜。
3电压互感器的选择
首先根据变电站的实际情况选择二次电压值及级别精度；其次是校验动热稳定要求；第三是额定输出容量的选择，此外需要注意的就是电网中的谐振对PT产生的危害，特别是分频谐振，它产生的过电压并不高，但流过电压互感器的电流却很大，可以达到正常电流的30～50倍［2］,所以常常使电压互感器过热而爆炸，使整个变电站停电，造成比较严重的后果。
根据上述要求，经综合分析比较，选择PT时应注意以下三点：
1) 一次熔断器是保护PT的第一道关卡，它的选择是非常重要的。一定要选用具有高分断能力、响应时间快的熔断器。
2) 在输出容量许可的情况下，一定要选择本身带有抗谐振功能的PT。
3) 选用大容量PT时，由于大容量PT都是单相的，一定要加装消谐装置。
首先根据变电站的实际情况选择二次电压值及级别精度；其次是校验动热稳定要求；第三是额定输出容量的选择，此外需要注意的就是电网中的谐振对PT产生的危害，特别是分频谐振，它产生的过电压并不高，但流过电压互感器的电流却很大，可以达到正常电流的30～50倍［2］,所以常常使电压互感器过热而爆炸，使整个变电站停电，造成比较严重的后果。
根据上述要求，经综合分析比较，选择PT时应注意以下三点：
1) 一次熔断器是保护PT的第一道关卡，它的选择是非常重要的。一定要选用具有高分断能力、响应时间快的熔断器。
2) 在输出容量许可的情况下，一定要选择本身带有抗谐振功能的PT。
3) 选用大容量PT时，由于大容量PT都是单相的，一定要加装消谐装置。
4结束语
PT、CT是35 kV、10 kV电力系统中保证表计计量准确和保护正确动作的重要组成元件，也是变电站系统中一次和二次自动化保护的主要连接元件，对电力系统的安全与运行都有直接影响。在选择PT、CT时，首先应保证它们的动热稳定要求，然后可通过选择多变比CT满足保护和计量要求，通过选择带有抗谐振功能的PT或加装辅助消谐设备的PT，以减少谐振对PT造成的危害。
PT、CT是35 kV、10 kV电力系统中保证表计计量准确和保护正确动作的重要组成元件，也是变电站系统中一次和二次自动化保护的主要连接元件，对电力系统的安全与运行都有直接影响。在选择PT、CT时，首先应保证它们的动热稳定要求，然后可通过选择多变比CT满足保护和计量要求，通过选择带有抗谐振功能的PT或加装辅助消谐设备的PT，以减少谐振对PT造成的危害。
参考文献
［1］尹克宁(YIN Kening).电力工程(Electric Power Engineering)［M］.北京：水利电力出版社(Beijing: Hydraulic and Electric Power Press)，1987.
［2］吴竞昌(WU Jingchang).供电系统谐波(Power Supply System Harmonic)［M］.北京：中国电力出版社(Beijing: China Electric Power Press),1998.
［2］吴竞昌(WU Jingchang).供电系统谐波(Power Supply System Harmonic)［M］.北京：中国电力出版社(Beijing: China Electric Power Press),1998.
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