摘 要：針對日益擴(kuò)大的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合變電站的實(shí)際運(yùn)用情況，分析了選擇電流互感器、電壓互感器時各種相互矛盾的因素以及合理地選用電流互感器、電壓互感器的原則。
關(guān)鍵詞： 電力系統(tǒng);電流互感器;電壓互感器;選擇
0引言
隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的日益擴(kuò)大，系統(tǒng)短路容量隨之增大，電網(wǎng)上諧波也隨之增多。在10 kV、35 kV中壓電網(wǎng)中電流互感器(CT)、電壓互感器(PT)是電力系統(tǒng)中一次與二次的連接環(huán)節(jié)，他們的各項(xiàng)性能指標(biāo)直接影響整個電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和二次自動化保護(hù)的正確動作。由于電網(wǎng)中諧振現(xiàn)象的普遍存在，所以PT是電網(wǎng)運(yùn)行中很容易出現(xiàn)故障的元件，選擇時一定要謹(jǐn)慎;而某些10 kV、35 kV線路正常供電負(fù)荷又相對較小，造成選擇CT時既要確保動熱穩(wěn)定要求以及線路短路時保護(hù)CT滿足10%誤差曲線要求，又要保證正常情況下表計測量的準(zhǔn)確性，還要考慮結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟(jì)合理。實(shí)際運(yùn)行中曾出現(xiàn)過線路短路時CT飽和，保護(hù)拒動，因而影響系統(tǒng)安全;也出現(xiàn)過變比選擇過大造成計量不準(zhǔn)，影響企業(yè)效益和信譽(yù)。因此在設(shè)計和選擇PT、CT時必須綜合考慮各種因素。
1變電站的實(shí)際應(yīng)用情況
35 kV伊店變電站主變?nèi)萘? 000 kVar，電壓等級35/10 kV。由于該變電站靠近110 kV變電站，10 kV母線短路容量較大，而10 kV出線負(fù)荷在一年內(nèi)不同季節(jié)變化較大，正常時負(fù)荷比較小，農(nóng)忙季節(jié)負(fù)荷又很大。10 kV出線負(fù)荷情況見表1。建站時10 kV開關(guān)站采用的是預(yù)裝式開關(guān)站，其CT變比為兩條線路100/5，兩條線路150/5;PT為普通型JDZJ-10一組，采用RN110/0.5熔斷器保護(hù)。在半年的實(shí)際運(yùn)行中，出現(xiàn)了如下問題： ① 計量上出現(xiàn)35 kV側(cè)與10 kV側(cè)有誤差現(xiàn)象;② PT及保護(hù)熔斷器各燒壞一只。經(jīng)過分析認(rèn)為原因如下： 10 kV側(cè)負(fù)荷長時間小于CT負(fù)荷的50%，造成計量出現(xiàn)偏差;當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)中諧振比較大，而PT又沒有采取抗諧振措施，熔斷器的反應(yīng)時間過長造成的。伊店變電站 35 kV側(cè)系統(tǒng)阻抗為0.098 2 Ω。經(jīng)計算主變額定容量運(yùn)行時，10 kV母線三相短路電流為16.12 kA。根據(jù)以上計算，CT保護(hù)變比選擇100/5，則10 kV母線三相短路電流將為CT一次電流的16倍多，而一般CT不超過10%誤差曲線的倍數(shù)為10～15倍。根據(jù)有關(guān)技術(shù)反事故措施文件要求，10 kV、35 kV系統(tǒng)中CT保護(hù)變比選擇應(yīng)大于200/5，以保證繼電保護(hù)動作的準(zhǔn)確性。解決上述問題的措施如下：10 kV側(cè)CT更換為雙變比CT,計量、測量變比分別為50/5、100/5;75/5、150/5，保護(hù)級變比全為200/5;PT更換為JSZF-10三相一體式電壓互感器，它具有抗諧振功能，熔斷器換為XRNP-10/0.5型高分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥鳌Ｍ度脒\(yùn)行至今兩年多沒有再出過問題。
2電流互感器的選擇
首先根據(jù)線路的最大負(fù)荷電流選擇CT的一次額定電流。確定線路的最大負(fù)荷電流時，應(yīng)考慮回路可能出現(xiàn)的過負(fù)荷以及近5年來負(fù)荷的增長情況;其次是校驗(yàn)動熱穩(wěn)定要求。根據(jù)遠(yuǎn)景規(guī)劃計算系統(tǒng)短路容量，由于系統(tǒng)短路電流較大，對于負(fù)荷較輕的線路的CT不能滿足要求，此時只能提高變比以確保滿足該項(xiàng)技術(shù)指標(biāo);第三是額定輸出容量的選擇。是指在額定一次電流、額定變比條件下，保證所要求的準(zhǔn)確級時，所能輸出的最大容量。
CT輸出容量根據(jù)式(1)選擇：
其中: I2為CT的額定二次電流，K2為連接導(dǎo)線的接線系數(shù)，Z2為連接導(dǎo)線的阻抗，R為接觸電阻，取0.05～0.1 Ω，對于測量表計用CT：K1為測量表計的接線系數(shù)，Z1為測量表計的電流線圈阻抗，對于保護(hù)用CT：K1為繼電器的接線系數(shù)，Z1為繼電器的電流線圈阻抗。
測量表計用CT二次的實(shí)際容量應(yīng)在額定容量的25%～100%之間，在這一范圍內(nèi)，電流互感器運(yùn)行在磁化曲線的直線部分，誤差最小。保護(hù)用CT二次的實(shí)際容量應(yīng)小于額定容量。此外，保護(hù)用CT還應(yīng)按10%誤差曲線校驗(yàn)：
1)計算出CT二次所接的實(shí)際負(fù)荷阻抗Z。
2)計算出在最嚴(yán)重短路情況下，通過CT一次側(cè)的短路電流為一次額定電流的倍數(shù)m=KkI1max/I1,式中I1max為CT一次側(cè)可能流過的最大短路電流有效值;I1為一次額定電流值;Kk為可靠系數(shù)，取1～2。
3)根據(jù)廠家提供的10%誤差曲線和算出的m值，查出二次側(cè)允許接入的最大阻抗Zmax≥Z。
根據(jù)上述計算值及要求，經(jīng)綜合分析比較，選擇出能滿足上述各項(xiàng)要求的CT。但因上述各項(xiàng)要求是相互制約甚至相互矛盾的，選擇比較時應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：
1)大變比CT可使保護(hù)CT滿足要求，但計量CT可能超出誤差，因此應(yīng)選用多變比計量CT，大變比保護(hù)CT。
2)選擇大容量CT可能造成開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備過分擁擠，給檢修帶來不必要的麻煩，因此應(yīng)適當(dāng)選取CT的二次輸出容量，以滿足要求，少有余度為宜。
3電壓互感器的選擇
首先根據(jù)變電站的實(shí)際情況選擇二次電壓值及級別精度;其次是校驗(yàn)動熱穩(wěn)定要求;第三是額定輸出容量的選擇，此外需要注意的就是電網(wǎng)中的諧振對 PT產(chǎn)生的危害，特別是分頻諧振，它產(chǎn)生的過電壓并不高，但流過電壓互感器的電流卻很大，可以達(dá)到正常電流的30～50倍[2],所以常常使電壓互感器過熱而爆炸，使整個變電站停電，造成比較嚴(yán)重的后果。
根據(jù)上述要求，經(jīng)綜合分析比較，選擇PT時應(yīng)注意以下三點(diǎn)：
1) 一次熔斷器是保護(hù)PT的第一道關(guān)卡，它的選擇是非常重要的。一定要選用具有高分?jǐn)嗄芰Α㈨憫?yīng)時間快的熔斷器。
2) 在輸出容量許可的情況下，一定要選擇本身帶有抗諧振功能的PT。
3) 選用大容量PT時，由于大容量PT都是單相的，一定要加裝消諧裝置。
4結(jié)束語
PT、CT是35 kV、10 kV電力系統(tǒng)中保證表計計量準(zhǔn)確和保護(hù)正確動作的重要組成元件，也是變電站系統(tǒng)中一次和二次自動化保護(hù)的主要連接元件，對電力系統(tǒng)的安全與運(yùn)行都有直接影響。在選擇PT、CT時，首先應(yīng)保證它們的動熱穩(wěn)定要求，然后可通過選擇多變比CT滿足保護(hù)和計量要求，通過選擇帶有抗諧振功能的PT或加裝輔助消諧設(shè)備的PT，以減少諧振對PT造成的危害。
參考文獻(xiàn)
[1]尹克寧(YIN Kening).電力工程(Electric Power Engineering)[M].北京：水利電力出版社(Beijing: Hydraulic and Electric Power Press)，1987.
[2]吳競昌(WU Jingchang).供電系統(tǒng)諧波(Power Supply System Harmonic)[M].北京：中國電力出版社(Beijing: China Electric Power Press),1998. |
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