王仁燾

（大連北方互感器集團(tuán)有限公司，遼寧 普蘭店 116203）

0 引言

我國電網(wǎng)改造及電力體制改革促進(jìn)了電力設(shè)備朝著現(xiàn)代化、集約化、智能化、小型化的方向發(fā)展，互感器作為計(jì)量、測量、控制、保護(hù)等電力設(shè)備的重要組成部件也正在逐步向品種多樣化、技術(shù)先進(jìn)性、與國際同步的目標(biāo)努力。由于電子式二次設(shè)備大大降低了互感器的二次負(fù)載，這就需要互感器使用及配套設(shè)計(jì)部門要根據(jù)實(shí)際情況對互感器準(zhǔn)確級及相關(guān)二次負(fù)載進(jìn)行合理的計(jì)算及選擇，避免盲目擴(kuò)大設(shè)計(jì)余量。

1 電流互感器的準(zhǔn)確級

1.1 測量用電流互感器的準(zhǔn)確級

測量用電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級為:0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0 及特殊用途的 0.2 S、0.5 S 級（二次電流為5 A），又分為計(jì)量和監(jiān)測兩大類,測量用電流互感器的誤差限值見表1。

計(jì)量用互感器是與電能表配套實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量，隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對電力計(jì)量準(zhǔn)確度的要求也相應(yīng)提高。DL/T448-2000《電力計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》將計(jì)量裝置分為Ⅴ大類別：Ⅰ-Ⅱ類為100萬kW·h及以上或變壓器容量2 000 kVA及以上的高壓計(jì)費(fèi)用戶,100 MW供電企業(yè)之間的電量交換點(diǎn)的電能計(jì)量裝置中電流互感器準(zhǔn)確等級為0.2 S級；100 MW及以上發(fā)電機(jī)出口的電能計(jì)量裝置中電流互感器準(zhǔn)確等級為0.2級。Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ類均為前述未包含的范圍，其計(jì)量裝置中電流互感器準(zhǔn)確等級為0.5S級。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于新型超微晶合金導(dǎo)磁材料在互感器上的廣泛采用，Ⅲ-Ⅳ類也常將0.2級提升到0.2S級。

超微晶合金材料的價(jià)格大約是硅鋼片的2～3倍左右,不同電壓等級和二次負(fù)荷的S級互感器整體造價(jià)增加10%～20%左右，實(shí)際采用硅鋼片生產(chǎn)的0.2級互感器比采用超微晶合金生產(chǎn)的0.2 S級互感器在額定電流的5%～20%運(yùn)行時(shí)，誤差會偏負(fù)0.15%～0.4%;在額定電流的1%～5%運(yùn)行時(shí),誤差會偏負(fù)0.4%～2%以上。

表1 測量用電流互感器的誤差限值

與準(zhǔn)確級對應(yīng)的一個(gè)重要參數(shù)是額定輸出，額定輸出是指在額定二次電流時(shí)，二次端子外的導(dǎo)線及儀表所消耗的視在功率值。新型電子式儀表和保護(hù)裝置電抗僅為0.1 Ω左右，因P=I2 R，當(dāng)額定二次電流為5 A時(shí)，消耗功率是2.5 VA；當(dāng)額定二次電流為1 A時(shí)，消耗功率是0.1 VA；計(jì)進(jìn)二次導(dǎo)線電阻計(jì)算方法相似?？梢钥闯觯翰捎妙~定二次電流為1A的互感器，可大大降低對互感器的輸出的需求值，不僅可降低原器件成本，還可解決幾百米二次導(dǎo)線的信號傳輸問題。在同一臺互感器上，可將測量和保護(hù)設(shè)計(jì)成不同的二次電流，從而解決二次電流與二次裝置的配套問題。

在Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ類計(jì)量裝置中，若已選定0.2 S或0.5 S級，為了減小成本的進(jìn)一步增加，可不選擇復(fù)變比互感器，將互感器的額定一次電流選為實(shí)際電流的兩倍左右，這樣不但不會降低計(jì)量精度，而且增容后不需更換其變比。

實(shí)際生產(chǎn)的互感器是指在25%～100%額定二次負(fù)荷范圍內(nèi)滿足規(guī)定的誤差要求，這就要求一定要結(jié)合實(shí)際情況來確定額定二次負(fù)荷，如果實(shí)際負(fù)荷太大或太小，都會使運(yùn)行誤差超出限制范圍。而且實(shí)際負(fù)荷選擇過大，不僅沒達(dá)到計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度要求，還造成了互感器成本增加的資源浪費(fèi)。

監(jiān)測用互感器是與指示儀表配套實(shí)現(xiàn)電流指示，與計(jì)量相比在精度上要求較低，根據(jù)互感器或儀表的實(shí)際情況多選用 0.5、1.0、3.0、5.0級。

1.2 保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級

保護(hù)用電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級為:5P、10P級及有暫態(tài)特性要求的 TPS、TPX、TPY、TPZ 級,主要與繼電保護(hù)裝置配合,在線路發(fā)生短路過載等故障時(shí),向繼電保護(hù)裝置提供信號切斷故障電路,保護(hù)電力系統(tǒng)的安全,在舊國家標(biāo)準(zhǔn)中,電流互感器的保護(hù)級為3級、B級和D級，3級和B級一般用于過流保護(hù)，D級一般用于差動保護(hù)。保護(hù)用電流互感器的誤差限值見表2。

保護(hù)用互感器分為穩(wěn)態(tài)下的P、TPS級和有暫態(tài)特性要求的TPX、TPY、TPZ級兩大類。P級分為5P和10P兩種，該級次規(guī)定了穩(wěn)態(tài)對稱一次電流下的復(fù)合誤差，主要應(yīng)用于相間故障的保護(hù),根據(jù)實(shí)際情況需要,保護(hù)大致分為電流速斷保護(hù)、過流保護(hù)、差動保護(hù)，而差動保護(hù)又根據(jù)情況分為縱聯(lián)差動保護(hù)和橫聯(lián)差動保護(hù)；而對于系統(tǒng)接地的保護(hù)則是通過裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置，即采用電壓互感器的開口三角保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的，所有保護(hù)的目的都是為了對一次系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制和保護(hù)。

表2 繼電保護(hù)用電流互感器的誤差限值

P級主要兩個(gè)參數(shù)是額定二次負(fù)荷和準(zhǔn)確限值系數(shù)， 其中標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確限值系數(shù)是 5、10、15、20、30，通常將其標(biāo)注在準(zhǔn)確級之后，如20 VA，5P15表示互感器二次接入20 VA的額定負(fù)荷下，當(dāng)一次電流達(dá)到額定電流的15倍時(shí)，其復(fù)合誤差不大于5%。額定負(fù)荷的選擇與上文提到的測量級方法類同。目前對準(zhǔn)確限值系數(shù)選擇上存在較大分歧，部分設(shè)計(jì)人員按短路電流倍數(shù)確定準(zhǔn)確限值系數(shù)，形成這種誤區(qū)的原因是誤認(rèn)為在一次通入超過準(zhǔn)確限值系數(shù)下的一次電流時(shí)，二次電流的方均根值會小于準(zhǔn)確限值系數(shù)下的二次電流。為保證保護(hù)裝置正常動作，可通過簡易的改變保護(hù)裝置的采樣率來實(shí)現(xiàn)。保護(hù)級的性能可以從二次負(fù)荷和準(zhǔn)確限值系數(shù)關(guān)系曲線全面反映出來。在選擇保護(hù)級的準(zhǔn)確限值系數(shù)和額定負(fù)荷時(shí)，要結(jié)合實(shí)際需要來確定，若一個(gè)5P15，15 VA即可滿足需要的互感器，被選定為5P20，30 VA，雖然放大了參數(shù)余度，但線圈的尺寸和成本卻足足翻了一倍，不僅造成了材料的浪費(fèi)，而且占據(jù)了雙倍的安裝空間。

有暫態(tài)要求的TP級互感器主要參數(shù)除變比、負(fù)荷外還有一次時(shí)間常數(shù)、規(guī)定的工作循環(huán)、額定短路電流倍數(shù)、額定暫態(tài)面積系數(shù)等。

以上的測量級和保護(hù)級可按實(shí)際需要在一臺互感器上形成不同的級次組合，電流互感器不同繞組間誤差互不影響。

2 電壓互感器的準(zhǔn)確級

按其作用分為測量級和保護(hù)級,測量用電壓互感器的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級為:0.1、0.2、0.5、1、3，保護(hù)用電壓互感器的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級為:3P、6P。DL/T448-2000《電力計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》同樣將計(jì)量裝置分為Ⅴ大類別，其中Ⅰ-Ⅱ類為0.2級,Ⅲ-Ⅳ類裝置中電壓互感器準(zhǔn)確等級為0.5級。Ⅴ類單相供電的電能計(jì)量裝置不經(jīng)過電壓互感器。測量用電壓互感器的誤差限值見表3。

表3 測量用電壓互感器的誤差限值

從表3中數(shù)據(jù)可以看出，電壓互感器不存在低電壓下運(yùn)行的誤差問題，所以電壓互感器就不存在S級概念。

保護(hù)用電壓互感器的準(zhǔn)確級不僅可為測量用電壓互感器的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級:0.1、0.2、0.5、1、3 級，亦可為3P、6P級，但剩余電壓互感器的準(zhǔn)確級僅為3P、6P級。即作為保護(hù)繼電器電源用的繞組應(yīng)為0.1、0.2、0.5、1、3、3P、6P 中的任一級， 用以接成開口三角形，在接地故障時(shí)產(chǎn)生剩余電壓的繞組僅為3P、6P級。用于相間的電壓互感器不會有剩余電壓繞組。

以上的測量級和保護(hù)級可按實(shí)際需要在一臺互感器上形成不同的級次組合。為了減小其它負(fù)荷對計(jì)量的影響，DL/T448-2000《電力計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定計(jì)量繞組應(yīng)與其他繞組分開。但電壓互感器與電流互感器不同，即便是兩獨(dú)立的繞組，在兩繞組同時(shí)使用時(shí)仍然互相影響，其受負(fù)荷的影響程度與單繞組相近。實(shí)際生產(chǎn)的同型號互感器，若將單繞組改為同時(shí)使用的雙繞組，其每個(gè)繞組的二次負(fù)荷近似減小一半。所以在確定多繞組負(fù)荷時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)呢?fù)荷，避免無辜增加體積和成本。

［1］ 肖耀榮，高祖綿.互感器原理與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

［2］ DL/T725-2000.電力用電流互感器訂貨技術(shù)條件［S］.北京：中國電力出版社，2001.

［3］ DL/T448-2000.電力計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程［S］.北京：中國電力出版社，2001.