王梅
【摘 要】为解决当电流互感器装设点与实际控制点相距较远时,电流互感器的精度达不到要求,电流表读数与实际值相差较大的问题,阐述了电流互感器的二次额定电流和二次允许负荷的计算方法,以及对电流测量精度的影响.结合工程实例,采用增大电流互感器的二次允许负荷和减小二次额定电流相结合的方法,使得电流互感器的二次实际负荷小于二次额定负荷,解决了电流测量精度不满足要求的问题,从而测量结果与实际值较接近.
【期刊名称】《现代建筑电气》 【年(卷),期】2017(008)010 【总页数】3页(P40-42)
【关键词】电流互感器;二次允许负荷;二次实际负荷;二次额定电流 【作 者】王梅
【作者单位】上海绿美工程设计有限公司,上海201600 【正文语种】中 文 【中图分类】TU855
电流互感器是电力系统运行中必不可少的电流测量设备,将一次大电流变换成二次小电流,以达到满足计量、继电保护、自动控制等方面的要求[1-4]。在电力系统中,电流互感器分为测量用电流互感器和保护用电流互感器两种,本文主要讨论测量用电流互感器。因在实际工程中,很多设计人员在选择电流互感器时仅考虑一次额定
电流,但影响测量结果的有电流互感器的二次额定电流和二次负荷大小,往往被设计人员忽略。
本文分析电流互感器的二次额定电流和二次负荷对实际测量结果的影响,可为电气设计人员提供参考。
电流互感器的二次容量是根据电流互感器使用的二次负载大小来确定的,二次负载主要和其二次接线的长度、负载有关。电流互感器二次容量的选择要符合实际要求,并不是越大越好的,只有选择的二次负荷大小接近实际二次负荷,电流互感器的精度才较高,容量偏大或偏小都会影响测量精度。电流互感器的二次绕组中所接入的实际二次负荷应保证在额定二次负荷的25% ～100%范围内,电流互感器的误差才会在规定要求范围内。
(1) 校验电流互感器的精度时,电流互感器的实际二次负荷为 式中: Kjx1、Kjx2——导线接线系数、仪表或继电器接线系数; Zcj——测量仪表与计量仪表线圈的阻抗; Rjc——接触电阻,一般取0.05～0.10 Ω; Rdx——连接导线的电阻。
(2) 电流互感器的二次允许负荷计算为 式中: S2——电流互感器的额定二次负荷; I2r——电流互感器的二次额定电流。
所以在设计时要求Zfh为(0.25～1.00)Zfh.ry,以保证电流互感器的误差在规定范围之内。
南京化工园区某厂有一台塔底泵,其额定功率为11 kW,额定电压为380 V,采用交流三相电源供电。从低压控制室至现场塔底泵的低压电缆长度为352 m,选用的动力电缆为ZB-YJV-0.6/1-4×16,低压控制室至现场操作柱选用控制电缆为ZB-KYJV-0.45/0.75-10×2.5,选用LMK3-BH-0.66-40/5、准确级为0.5级的穿心式电流互
感器。当电动机起动并使在额定状态运行时,在控制室的低压柜背后端子侧使用钳形数字电流表测得电机实际运行一次电流为19.6 A。在塔底泵旁边安装就地操作柱,操作柱上配置电流表以及就地启停泵按钮,供现场操作人员读表,得知泵的运行状态以及就地启停控制泵的运行,满足维护管理上的要求。
电流互感器一次绕组流过的电流,即电动机主回路的负荷电流,决定电动机负荷功率额大小,与电流互感器的二次负荷无关。由该泵的额定功率、效率和功率因素,得到计算电流为19.66 A。根据GB/T 50063—2008《电力装置的电测量仪表装置设计规范》[5]第 8.1.2条规定,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电流达到额定值的60%,且不应小于30%的要求。所以,设计时选用一次额定电流为40 A的电流互感器。
电流互感器二次额定电流选用常见值为5 A。设计时采用变比为40/5、额定二次负荷为7.5 VA的电流互感器。当电机额定运行时,电机旁的现场操作柱上的电流表读数仅为6～7 A,与实际电流19.6 A值存在较大误差,且指针在电流表盘上的变动较小,无法满足电流表读表的要求。分析认为,这是电流互感器在实际运行中二次负荷已经达到甚至超过额定二次负荷所致。
(1) 按照铜电阻系数ρ=0.018 51 Ω·mm2/m(20 ℃时),该项目连接导线电阻Rdx=ρ=0.018 51×Ω=2.6 Ω,其中l为导线长度,s为导线截面积,则实际二次负荷为Zfh =(1×0.01 + ×2.6+0.1)Ω=4.61 Ω。
(2) 由于实际施工时,出于经济性方面的考虑,厂家没有按照设计要求选择二次额定负荷为7.5 VA的电流互感器,而是选择额定二次负荷为5 VA的电流互感器。这样电流互感器二次回路允许负荷Zfh.ry =0.2 Ω,导致二次回路的允许负荷偏小。 该项目中实际负荷大于允许负荷,即Zfh=4.61 Ω>Zfh.ry=0.2 Ω,不满足要求,影响测量精度。
该项目中因电流互感器的装设点与控制点相距较远(352 m),所以控制电缆阻抗较大,
使得电流互感器实际二次负荷太大。当选用40/5(5 VA)的电流互感器时
Zfh>Zfh.ry,不满足要求。所以须要增大电流互感器的二次允许负荷。由式(2)可知,要增大电流互感器的二次允许负荷,可以通过增大电流互感器的额定二次负荷或减小二次额定电流的方法。
现场通过增加二次绕组匝数,加大电流互感器的额定二次负荷至7.5 VA。当采用40/5(7.5 VA)的电流互感器时二次回路允许负荷Zfh.ry=0.3 Ω,Zfh>Zfh.ry,还是不满足要求。因为电流互感器已过载,所以现场测得电流值还是离实际值偏差较大。由于增加电流互感器的二次绕组匝数后,使得现场抽出式低压柜的抽屉柜已经没有空间放置更大二次负荷容量的电流互感器,所以不能再继续增大电流互感器的额定二次负荷。
此时采用改变电流互感器的变比的方法,将二次额定电流由5 A改为1 A的互感器,以减小二次额定电流。
根据国家标准GB 1208—2006《电流互感器》[6]规定,对于电流互感器二次额定电流的选用,一般强电系统选用5 A,但在下列情况下可选用1 A: (1) 当电流互感器的装设点与实际控制点相距较远时。
(2) 当回路中的工作电流较小,选用的互感器不能满足系统短路时动稳定及热稳定的要求,而需加大变流比,则可选用1.0～2.5 A的电流表以解决选用5 A的电流表读数太小的问题。
(3) 当1个二次绕组的互感器容量不能满足设计要求时,可以将2个二次绕组串联使用。
二次电流标准值为1 A的电流互感器与二次电流标准值为5 A的电流互感器相比有较多优点,包括二次线路功耗降低等。二次线路功耗与通过线路的电流平方成正比,二次电流标准值为1 A的电流互感器的二次线路损耗是二次电流标准值为5 A的电流互感器的1/25。
根据该项目实际情况,当采用40/1(7.5 VA)的电流互感器时二次回路允许负荷Zfh.ry=7.5 Ω,此时满足实际二次负荷小于额定二次负荷的要求,即Zfh=4.61 Ω 当测量用互感器与电动机距离较远时,设计人员要计算测量回路总阻抗及电流互感器二次回路允许负荷,并确定电流互感器的二次额定负荷,以保证测量的准确性。且当电流互感器的装设点与控制点相距较远时,建议选用二次额定电流为1 A的电流互感器。 电流互感器的配置与选择是否恰当,对于电力系统的计量准确性以及监控与保护的安全性、可靠性有着至关重要的作用。正确、合理地选择电流互感器的变比和二次额定负荷,可以满足对继电保护装置和测量装置的效用,减少很多不必要的经济损失。 【相关文献】 [1] 《钢铁企业电力设计手册》编委会.钢铁企业电力设计手册(上册)[M].北京:冶金工业出版社,1996. [2] 电流互感器和电压互感器选择及计算导则:DL/T 866—2004[S]. [3] 崔志坚.电流互感器二次容量不足产生测量误差及解决方法[J].电世界,2014(8):16-19. [4] 中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].4版.北京:中国电力出版社出版,2016. [5] 电力装置的电测量仪表装置设计规范:GB/T 50063—2008[S]. [6] 电流互感器:GB 1208—2006[S]. 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容