馬威鋒

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

恰木薩水電站220 kV母聯(lián)回路電流互感器的選擇

馬威鋒

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

通過對(duì)恰木薩水電站220 kV母聯(lián)回路電流互感器基本參數(shù)的選擇，分析了電站在不同時(shí)期、不同穿越功率的情況下，正確選擇電流互感器額定一次電流、二次參數(shù)、準(zhǔn)確級(jí)及對(duì)電流互感器性能的一般選擇驗(yàn)算。關(guān)鍵詞：電流互感器；一次電流；二次參數(shù);準(zhǔn)確級(jí);一般選擇驗(yàn)算

1 電站概況

恰木薩水電站是新疆葉爾羌河下游河道規(guī)劃梯級(jí)開發(fā)中的第2級(jí)電站，恰木薩水電站為徑流式電站，引水式開發(fā)，電站總裝機(jī)容量203 MW。按照恰木薩電站接入系統(tǒng)的要求，恰木薩電站與上游側(cè)兩級(jí)電站采用聯(lián)合送出方案。恰木薩水電站220 kV電氣主接線規(guī)劃為雙母線接線。

2 電流互感器的一次電流選擇

電流互感器一次電流由電流互感器所在回路的實(shí)際電流來決定，電流互感器的額定一次電流應(yīng)接近但不低于一次回路正常最大負(fù)荷電流，一般按實(shí)際一次電流的1.25倍進(jìn)行選擇。

由于恰木薩水電站是河流梯級(jí)電站中的第2級(jí)電站，與上游側(cè)兩級(jí)電站采用聯(lián)合送出，則220 kV母聯(lián)回路實(shí)際電流按前、中、后3個(gè)時(shí)期進(jìn)行分別計(jì)算。前期，220 kV母聯(lián)回路額定一次電流為：In= 569.79 A；中期，上游有185 MW功率從本站220 kV母線側(cè)穿越，屆時(shí)，恰木薩電站220 kV母聯(lián)回路額定一次電流為：In=1 089.05 A；后期，上游有425 MW功率從本站220 kV母線側(cè)穿越，屆時(shí)，恰木薩水電站220 kV母聯(lián)回路額定一次電流為：In=1 762.7 A。

因此，按實(shí)際一次電流的1.25倍計(jì)算，恰木薩電站前、中、后3個(gè)時(shí)期的220 kV母聯(lián)回路電流互感器的一次電流分別為：712.24 A、1 361.31 A、2 203.38 A。根據(jù)互感器國(guó)標(biāo)GB1208中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電流值，把計(jì)算的一次電流對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)電流值進(jìn)行取值，得到額定一次電流值分別為750 A、1 500 A、2 500 A。

3 電流互感器的二次參數(shù)選擇

3.1 電流互感器的額定二次電流

電流互感器額定二次電流可以采用1 A，也可以選擇5 A。首先，二次電流選5 A時(shí)互感器二次開路電壓較選1 A時(shí)偏小，對(duì)絕緣的要求較低。其次，當(dāng)二次負(fù)荷計(jì)算值過大時(shí)，選擇1 A可以提供并得到更大的二次阻抗，可節(jié)約成本。綜合以上因素考慮，對(duì)新建的恰木薩水電站，選擇電流互感器的額定二次電流為1 A更為合適。

3.2 二次負(fù)荷選擇及計(jì)算

測(cè)量用電流互感器二次負(fù)荷的計(jì)算按公式Zc=K1Z1+K2Z2+R3計(jì)算，其中Z1是儀表的電流線圈阻抗，Z2是接線導(dǎo)線的阻抗，R3是接觸電阻，取值0.1Ω；K1是儀表的接線阻抗換算系數(shù)；K2是接線導(dǎo)線阻抗的換算系數(shù)。

保護(hù)用電流互感器二次負(fù)荷的計(jì)算按公式Zb=K4Z4+K5R5+R3計(jì)算，其中Z4是保護(hù)繼電器的電流線圈阻抗，R5是接線導(dǎo)線的電阻，R3是接觸電阻，取值0.1 Ω，K4是保護(hù)繼電器的阻抗換算系數(shù)，K5是接線導(dǎo)線阻抗的換算系數(shù)。

依據(jù)規(guī)范DLT866中三相星型接線方式下的阻抗換算系數(shù)及附錄B列出的典型儀表功耗，二次側(cè)電流為1 A換算，求得恰木薩電站220 kV母聯(lián)回路測(cè)量用電流互感器實(shí)際二次負(fù)荷值約為6.135 VA；保護(hù)用電流互感器實(shí)際二次負(fù)荷值約為12.135 VA。若測(cè)量用電流互感器額定輸出容量選擇10 VA，則測(cè)量用電流互感器6.135/10=61.35%，在25%～100%范圍間，因此實(shí)際選擇二次額定輸出容量為10 VA比較合適。若保護(hù)用電流互感器額定輸出容量選擇15 VA，則保護(hù)用電流互感器12.135/15=80.9%，在25%～100%范圍區(qū)間內(nèi)，靠近上限。再者，由于該處電流互感器有1組備用繞組的負(fù)荷在計(jì)算時(shí)未考慮在內(nèi)，主要是由于該備用繞組將來的負(fù)荷大小和類型未知，一旦負(fù)荷較大時(shí)，可能導(dǎo)致實(shí)際負(fù)荷大于額定輸出負(fù)荷，超出25%～100%范圍區(qū)間，因此，在實(shí)際選擇二次額定輸出容量時(shí)應(yīng)把備用繞組的負(fù)荷一并考慮。而電磁型或者整流型保護(hù)裝置(約10 VA)的負(fù)荷值較集成型或微機(jī)型大（約2 VA），所以選擇較大值10 VA作為備用繞組的負(fù)荷值，額定輸出容量選擇30 VA，得22.135/30=73.8%，即可滿足要求。

4 電流互感器準(zhǔn)確級(jí)的選擇

4.1 測(cè)量用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)

以該準(zhǔn)確級(jí)在額定電流下所規(guī)定的最大允許電流誤差的百分?jǐn)?shù)來標(biāo)稱，測(cè)量誤差的不同值對(duì)應(yīng)于不同的準(zhǔn)確級(jí)。二次負(fù)荷在額定負(fù)荷值的變化范圍內(nèi)（25%～100%）的任一值時(shí)，針對(duì)額定電流為100%時(shí)，準(zhǔn)確級(jí)為0.1、0.2、0.5及1的電流互感器電流誤差分別為±0.1%、±0.2%、±0.5%和±1%；相位誤差分別為±5°、±10°、±30°、±60°。

恰木薩電站220 kV母聯(lián)回路僅配置有測(cè)量和保護(hù)用的儀表，無計(jì)費(fèi)用儀表。依照測(cè)量用電流互感器在實(shí)際二次負(fù)荷下的準(zhǔn)確等級(jí)應(yīng)與配套使用的測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確等級(jí)相適應(yīng)的原則，根據(jù)電站接入系統(tǒng)報(bào)告的要求及電站所配置測(cè)量?jī)x表準(zhǔn)確級(jí)參數(shù)，最終選擇220 kV母聯(lián)回路測(cè)量用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)為0.5。

4.2 保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)

繼電保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)，是以額定準(zhǔn)確限值一次電流下的最大允許復(fù)合誤差的百分?jǐn)?shù)來標(biāo)稱的，標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)有5 P和10 P。

繼電保護(hù)用電流互感器在其額定頻率和額定負(fù)荷下，產(chǎn)生的電流誤差、相位誤差以及復(fù)合誤差應(yīng)不超過規(guī)定限值。其中，5 P級(jí)的復(fù)合誤差≤5%，10 P級(jí)的復(fù)合誤差≤10%。

對(duì)于發(fā)電機(jī)主回路、變壓器主回路、220 kV及其以上電壓的線路由于波形畸變較小，宜采用復(fù)合誤差較小的5 P級(jí)電流互感器。其他回路可采用10 P級(jí)電流互感器。恰木薩水電站220 kV母線短路電流為15.1 kA，母線額定電流按照本電站最大負(fù)荷計(jì)算（最大穿越功率與本電站裝機(jī)容量之和）In=（425+203）/0.85/1.732/242=1762.7 A，初步選擇額定準(zhǔn)確限值系數(shù)Kz=10。

5 P類電流互感器性能一般選擇驗(yàn)算

電流互感器的額定準(zhǔn)確限值一次電流Iz應(yīng)大于保護(hù)校驗(yàn)故障電流Ib，必要時(shí)，還應(yīng)考慮互感器暫態(tài)飽和影響，即準(zhǔn)確限值系數(shù)Kz應(yīng)大于KKz。（K為用戶規(guī)定的暫態(tài)系數(shù)，Kz為故障校驗(yàn)系數(shù)）。本電站保護(hù)校驗(yàn)故障電流Ib按母線最大短路電流15.1 kA確定，由于Iz=10×2500A=25kA，則Iz＞Ib；考慮到互感器暫態(tài)飽和影響，K取2，由于Kz=10，而Kb=15.1/2.5=6.04，則Kz=10＜KKb=2×6.04=12.08不滿足要求，因此需修正額定準(zhǔn)確限值系數(shù)為15才能滿足要求。

6 結(jié)語

本文在對(duì)恰木薩水電站電流互感器的基本參數(shù)進(jìn)行選擇時(shí)，著重考慮了本工程220 kV母線上的前、中、后期穿越功率對(duì)母線電流的影響，進(jìn)而影響到電流互感器的各參數(shù)的變化，因此，在進(jìn)行電流互感器的選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，充分考慮其所在回路額定電流的變化。最后，本文對(duì)電流互感器進(jìn)行了一般驗(yàn)證，根據(jù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)對(duì)額定準(zhǔn)確限值系數(shù)進(jìn)行了修正，以滿足規(guī)范要求。

[1]DLT866-2004電流互感器和電壓互感器選擇及計(jì)算導(dǎo)則[S]．

[2]沙玉洲,袁 韜,王 騫,等.電流互感器技術(shù)參數(shù)選擇問題的探討[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào),2009,21(2):126-128.

[3]劉隨生.中壓電流互感器主要參數(shù)選擇[J].電力與能源,2016,37 (5):652-655.

TM452

B

1672-5387（2017）08-0029-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.08.009

2017-03-17

馬威鋒（1984-），男，工程師，從事水電站電氣設(shè)計(jì)工作。