摘 要：針對日益擴大的電力系統網絡，結合變電站的實際運用情況，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。
關鍵詞： 電力系統;電流互感器;電壓互感器;選擇
0引言
隨著電力系統網絡的日益擴大，系統短路容量隨之增大，電網上諧波也隨之增多。在10 kV、35 kV中壓電網中電流互感器(CT)、電壓互感器(PT)是電力系統中一次與二次的連接環節，他們的各項性能指標直接影響整個電力系統的安全運行和二次自動化保護的正確動作。由于電網中諧振現象的普遍存在，所以PT是電網運行中很容易出現故障的元件，選擇時一定要謹慎;而某些10 kV、35 kV線路正常供電負荷又相對較小，造成選擇CT時既要確保動熱穩定要求以及線路短路時保護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確性，還要考慮結構緊湊、經濟合理。實際運行中曾出現過線路短路時CT飽和，保護拒動，因而影響系統安全;也出現過變比選擇過大造成計量不準，影響企業效益和信譽。因此在設計和選擇PT、CT時必須綜合考慮各種因素。
1變電站的實際應用情況
35 kV伊店變電站主變容量8 000 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出線負荷在一年內不同季節變化較大，正常時負荷比較小，農忙季節負荷又很大。10 kV出線負荷情況見表1。建站時10 kV開關站采用的是預裝式開關站，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。在半年的實際運行中，出現了如下問題： ① 計量上出現35 kV側與10 kV側有誤差現象;② PT及保護熔斷器各燒壞一只。經過分析認為原因如下： 10 kV側負荷長時間小于CT負荷的50%，造成計量出現偏差;當地電網中諧振比較大，而PT又沒有采取抗諧振措施，熔斷器的反應時間過長造成的。伊店變電站 35 kV側系統阻抗為0.098 2 Ω。經計算主變額定容量運行時，10 kV母線三相短路電流為16.12 kA。根據以上計算，CT保護變比選擇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%誤差曲線的倍數為10～15倍。根據有關技術反事故措施文件要求，10 kV、35 kV系統中CT保護變比選擇應大于200/5，以保證繼電保護動作的準確性。解決上述問題的措施如下：10 kV側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型高分斷能力的熔斷器。投入運行至今兩年多沒有再出過問題。
2電流互感器的選擇
首先根據線路的最大負荷電流選擇CT的一次額定電流。確定線路的最大負荷電流時，應考慮回路可能出現的過負荷以及近5年來負荷的增長情況;其次是校驗動熱穩定要求。根據遠景規劃計算系統短路容量，由于系統短路電流較大，對于負荷較輕的線路的CT不能滿足要求，此時只能提高變比以確保滿足該項技術指標;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，保證所要求的準確級時，所能輸出的最大容量。
CT輸出容量根據式(1)選擇：
其中: I2為CT的額定二次電流，K2為連接導線的接線系數，Z2為連接導線的阻抗，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，Z1為測量表計的電流線圈阻抗，對于保護用CT：K1為繼電器的接線系數，Z1為繼電器的電流線圈阻抗。
測量表計用CT二次的實際容量應在額定容量的25%～100%之間，在這一范圍內，電流互感器運行在磁化曲線的直線部分，誤差最小。保護用CT二次的實際容量應小于額定容量。此外，保護用CT還應按10%誤差曲線校驗：
1)計算出CT二次所接的實際負荷阻抗Z。
2)計算出在最嚴重短路情況下，通過CT一次側的短路電流為一次額定電流的倍數m=KkI1max/I1,式中I1max為CT一次側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，取1～2。
3)根據廠家提供的10%誤差曲線和算出的m值，查出二次側允許接入的最大阻抗Zmax≥Z。
根據上述計算值及要求，經綜合分析比較，選擇出能滿足上述各項要求的CT。但因上述各項要求是相互制約甚至相互矛盾的，選擇比較時應注意以下兩點：
1)大變比CT可使保護CT滿足要求，但計量CT可能超出誤差，因此應選用多變比計量CT，大變比保護CT。
2)選擇大容量CT可能造成開關柜內設備過分擁擠，給檢修帶來不必要的麻煩，因此應適當選取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
首先根據變電站的實際情況選擇二次電壓值及級別精度;其次是校驗動熱穩定要求;第三是額定輸出容量的選擇，此外需要注意的就是電網中的諧振對 PT產生的危害，特別是分頻諧振，它產生的過電壓并不高，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，造成比較嚴重的后果。
根據上述要求，經綜合分析比較，選擇PT時應注意以下三點：
1) 一次熔斷器是保護PT的第一道關卡，它的選擇是非常重要的。一定要選用具有高分斷能力、響應時間快的熔斷器。
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結束語
PT、CT是35 kV、10 kV電力系統中保證表計計量準確和保護正確動作的重要組成元件，也是變電站系統中一次和二次自動化保護的主要連接元件，對電力系統的安全與運行都有直接影響。在選擇PT、CT時，首先應保證它們的動熱穩定要求，然后可通過選擇多變比CT滿足保護和計量要求，通過選擇帶有抗諧振功能的PT或加裝輔助消諧設備的PT，以減少諧振對PT造成的危害。
參考文獻
[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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