互感器準確級選擇

王仁燾

（大連北方互感器集團有限公司，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，互感器作為計量、測量、控制、保護等電力設(shè)備的重要組成部件也正在逐步向品種多樣化、技術(shù)先進性、與國際同步的目標努力。由于電子式二次設(shè)備大大降低了互感器的二次負載，這就需要互感器使用及配套設(shè)計部門要根據(jù)實際情況對互感器準確級及相關(guān)二次負載進行合理的計算及選擇，避免盲目擴大設(shè)計余量。

1 電流互感器的準確級

1.1 測量用電流互感器的準確級

測量用電流互感器的標準準確級為: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。

計量用互感器是與電能表配套實現(xiàn)電能計量，隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，對電力計量準確度的要求也相應(yīng)提高。DL/T448-2000《電力計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》將計量裝置分為Ⅴ大類別：Ⅰ-Ⅱ類為100萬kW·h及以上或變壓器容量2 000 kVA及以上的高壓計費用戶,100 MW供電企業(yè)之間的電量交換點的電能計量裝置中電流互感器準確等級為0.2 S級；100 MW及以上發(fā)電機出口的電能計量裝置中電流互感器準確等級為0.2級。Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ類均為前述未包含的范圍，其計量裝置中電流互感器準確等級為0.5S級。在實際生產(chǎn)中，由于新型超微晶合金導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格大約是硅鋼片的2～3倍左右,不同電壓等級和二次負荷的S級互感器整體造價增加10%～20%左右，實際采用硅鋼片生產(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%運行時，誤差會偏負0.15%～0.4%;在額定電流的1%～5%運行時,誤差會偏負0.4%～2%以上。

表1 測量用電流互感器的誤差限值

與準確級對應(yīng)的一個重要參數(shù)是額定輸出，額定輸出是指在額定二次電流時，二次端子外的導線及儀表所消耗的視在功率值。新型電子式儀表和保護裝置電抗僅為0.1 Ω左右，因P=I2 R，當額定二次電流為5 A時，消耗功率是2.5 VA；當額定二次電流為1 A時，消耗功率是0.1 VA；計進二次導線電阻計算方法相似。可以看出：采用額定二次電流為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線的信號傳輸問題。在同一臺互感器上，可將測量和保護設(shè)計成不同的二次電流，從而解決二次電流與二次裝置的配套問題。

在Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ類計量裝置中，若已選定0.2 S或0.5 S級，為了減小成本的進一步增加，可不選擇復變比互感器，將互感器的額定一次電流選為實際電流的兩倍左右，這樣不但不會降低計量精度，而且增容后不需更換其變比。

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

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

1.2 保護用電流互感器的準確級

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

保護用互感器分為穩(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合誤差，主要應(yīng)用于相間故障的保護,根據(jù)實際情況需要,保護大致分為電流速斷保護、過流保護、差動保護，而差動保護又根據(jù)情況分為縱聯(lián)差動保護和橫聯(lián)差動保護；而對于系統(tǒng)接地的保護則是通過裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置，即采用電壓互感器的開口三角保護來實現(xiàn)的，所有保護的目的都是為了對一次系統(tǒng)進行監(jiān)視、測量、控制和保護。

表2 繼電保護用電流互感器的誤差限值

P級主要兩個參數(shù)是額定二次負荷和準確限值系數(shù)， 其中標準準確限值系數(shù)是 5、10、15、20、30，通常將其標注在準確級之后，如20 VA，5P15表示互感器二次接入20 VA的額定負荷下，當一次電流達到額定電流的15倍時，其復合誤差不大于5%。額定負荷的選擇與上文提到的測量級方法類同。目前對準確限值系數(shù)選擇上存在較大分歧，部分設(shè)計人員按短路電流倍數(shù)確定準確限值系數(shù)，形成這種誤區(qū)的原因是誤認為在一次通入超過準確限值系數(shù)下的一次電流時，二次電流的方均根值會小于準確限值系數(shù)下的二次電流。為保證保護裝置正常動作，可通過簡易的改變保護裝置的采樣率來實現(xiàn)。保護級的性能可以從二次負荷和準確限值系數(shù)關(guān)系曲線全面反映出來。在選擇保護級的準確限值系數(shù)和額定負荷時，要結(jié)合實際需要來確定，若一個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，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、負荷外還有一次時間常數(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級可按實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 電壓互感器的準確級

按其作用分為測量級和保護級,測量用電壓互感器的標準準確級為:0.1、0.2、0.5、1、3，保護用電壓互感器的標準準確級為:3P、6P。DL/T448-2000《電力計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》同樣將計量裝置分為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確等級為0.5級。Ⅴ類單相供電的電能計量裝置不經(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行的誤差問題，所以電壓互感器就不存在S級概念。

保護用電壓互感器的準確級不僅可為測量用電壓互感器的標準準確級: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確級僅為3P、6P級。即作為保護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級可按實際需要在一臺互感器上形成不同的級次組合。為了減小其它負荷對計量的影響，DL/T448-2000《電力計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定計量繞組應(yīng)與其他繞組分開。但電壓互感器與電流互感器不同，即便是兩獨立的繞組，在兩繞組同時使用時仍然互相影響，其受負荷的影響程度與單繞組相近。實際生產(chǎn)的同型號互感器，若將單繞組改為同時使用的雙繞組，其每個繞組的二次負荷近似減小一半。所以在確定多繞組負荷時，應(yīng)根據(jù)實際情況選擇適當?shù)呢摵?，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)計基礎(chǔ)［M］.沈陽：遼寧科學技術(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.電力計量裝置技術(shù)管理規(guī)程［S］.北京：中國電力出版社，2001.