電流互感器變比的合理選擇
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電流互感器變比的合理選擇
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電流互感器變比的合理選擇
常州歐瑞電氣有限公司 胡定波 15061999418
在 10kV 配電所設(shè)計的過程中，10kV 電流互感器變比的選擇是很重要的，如果
選擇不當(dāng)，就很有可能造成繼電保護功能無法實現(xiàn)、動穩(wěn)定校驗不能通過等問題，
應(yīng)引起設(shè)計人員的足夠重視。10kV 電流互感器按使用用途可分為兩種，一為繼電
保護用，二為測量用；它們分別設(shè)在配電所的進線、計量、出線、聯(lián)絡(luò)等柜內(nèi)。
在設(shè)計實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)在配變電所設(shè)計中，電流互感器變比的選擇偏小的現(xiàn)象
不在少數(shù)。例如筆者就曾發(fā)現(xiàn)：在一臺 630kVA 站附變壓器(10kV 側(cè)額定一次電流
為 36.4A)的供電回路中，配電所出線柜內(nèi)電流互感器變比僅為 50/5（采用 GL 型
過電流繼電器、直流操作）,這樣將造成電流繼電器無法整定等一系列問題。
對于繼電保護用 10kV 電流互感器變比的選擇，至少要按以下條件進行選擇:一為
一次側(cè)計算電流占電流互感器一次側(cè)額定電流的比例; 二為按繼電保護的要求;
三為電流互感器的計算一次電流倍數(shù)mjs小于電流互感器的飽和倍數(shù)mb1; 四為按
熱穩(wěn)定; 五為按動穩(wěn)定。而對于測量用 10kV 電流互感器的選擇,因其是用作正常
工作條件的測量，故無上述第二、第三條要求；下面就以常見的配電變壓器為例，
說明上述條件對 10kV 電流互感器的選擇的影響，并找出影響電流互感器變比選擇
的主要因素。
一． 按一次側(cè)計算電流占電流互感器一次側(cè)額定電流的比例
根據(jù)<<電氣裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范>>(GBJ63-90)的規(guī)定，在額定值的運
行條件下，儀表的指示在量程的 70%~100%處,此時電流互感器最大變比應(yīng)為:
N=I1RT /(0.7*5);
I1RT ----變壓器一次側(cè)額定電流, A；
N----電流互感器的變比；顯然按此原則選擇電流互感器變比時，變比將很小,下面列出 400~1600kVA 變壓器
按此原則選擇時,電流互感器的最大變比：
400kVA I1RT =23A N=6.6 取 40/5=8
500kVA I1RT =29A N=8.3 取 50/5=10
630kVA I1RT =36.4A N=10.4 取 75/5=15
800kVA I1RT =46.2A N=13.2 取 75/5=15
1000kVA I1RT =57.7A N=16.5 取 100/5=20
1250kVA I1RT =72.2A N=20.6 取 150/5=30
1600kVA I1RT =92.4A N=26.4 取 150/5=30
從上表可以看出, 對于 630kVA 變壓器,電流互感器的最大變比為 15，當(dāng)取 50/5=10
時,額定電流僅占電流量程 3.64/5=72.8%。這可能是一些設(shè)計人員把 630kVA 變壓
器的供電出線斷路器處電流互感器變比取 50/5 的一個原因,另外在許多時候，設(shè)
計時供電部門往往不能提供引至用戶處的電源短路容量或系統(tǒng)阻抗，從而使其他
幾個條件的校驗較難進行,這可能是變比選擇不當(dāng)?shù)昧硪粋€原因。從下面的分析
中，我們將發(fā)現(xiàn)按此原則選擇時，變比明顯偏小,不能采用。
二．按繼電保護的要求
為簡化計算及方便討論，假設(shè)：(1) 斷路器出線處的短路容量，在最大及最小
運行方式下保持不變； (2) 電流互感器為兩相不完全星型接線；（3）過負荷及速
斷保護采用 GL-11 型過電流繼電器；（4）操作電源為直流 220V，斷路器分閘形式
為分勵脫扣。
圖 1 為配電變壓器一次主接線圖，B,C 兩處短路容量按 200,100,50MVA 三檔考慮其
影響。
配電變壓器的過負荷保護及電流速斷保護對變比的影響分析如下：1. 過負荷保護
過負荷保護應(yīng)滿足以下要求:
IDZJ=Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh*N)
IDZJ----過負荷保護裝置的動作電流;.
Kk ----可*系數(shù),取 1.3；
Kjx ----接線系數(shù),取 1；
Kgh ----過負荷系數(shù)；
Kh----繼電器返回系數(shù),取 0.85；
a. 對于民用建筑用配電所,一般可不考慮電動機自啟動引起的過電流倍數(shù),為可*
起見，此時 Kgh 取 2,為滿足繼電器整定范圍要求，電流互感器變比最小應(yīng)為：
N=Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh* IDZJ)（GL-11/10 型繼電器整定范圍 4~10A）。
Kgh=2 時，各容量變壓器滿足上式要求的電流互感器的最小變比如下：
400kVA I1RT =23A N=7.0 取 40/5=8 IDZJ 取 9A
500kVA I1RT =29A N=8.9 取 50/5=10 IDZJ 取 9A
630kVA I1RT =36.4A N=11.1 取 75/5=15 IDZJ 取 8A
800kVA I1RT =46.2A N=14.1 取 75/5=15 IDZJ 取 10A
1000kVA I1RT =57.7A N=17.6 取 100/5=20 IDZJ 取 9A
1250kVA I1RT =72.2A N=22.1 取 150/5=30 IDZJ 取 8A
1600kVA I1RT =92.4A N=28.3 取 150/5=30 IDZJ 取 10A
注意:按上表選擇變比一般都不能滿足電流繼電器的瞬動電流倍數(shù) NS 要求（詳見
以下分析）。
b.對于工廠用配電所,一般需考慮電動機自啟動引起的過電流倍數(shù), 為可*起見,
此 時 Kgh 取 3, 顯 然 電 流 互 感 器 變 比 為 滿 足 要 求 , 其 值 最 小 為N==Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh* IDZJ)。
Kgh=3 時，各容量變壓器滿足上式要求的電流互感器的最小變比如下：
400kVA I1RT =23A N=10.6 取 75/5=15 IDZJ 取 8A
500kVA I1RT =29A N=13.3 取 75/5=15 IDZJ 取 9A
630kVA I1RT =36.4A N=16.7 取 100/5=20 IDZJ 取 9A
800kVA I1RT =46.2A N=21.2 取 150/5=30 IDZJ 取 8A
1000kVA I1RT =57.7A N=26.5 取 150/5=30 IDZJ 取 9A
1250kVA I1RT =72.2A N=33.1 取 200/5=40 IDZJ 取 9A
1600kVA I1RT =92.4A N=42.3 取 250/5=50 IDZJ 取 9A
注意: 按上表選擇變比一般可以滿足電流繼電器的瞬動電流倍數(shù) NS 要求（詳見以
下分析）, 但還需要進行靈敏度校驗,使靈敏度系數(shù) Km≥1.5。
比較以上數(shù)據(jù)，已經(jīng)可以得出以下結(jié)論:
按一次側(cè)計算電流占電流互感器一次側(cè)額定電流的比例選擇的變比，一般是小于
實際所需變比的。
2. 電流速斷保護（采用 GL-11/10 型反時限電流繼電器）
電流速斷保護應(yīng)滿足以下要求:
IDZJS=Kk*Kjx* IA3max/N;
NS= IDZJS /IDZJ;
NS∈{2，3，4，5，6，7，8，9，10};
IDZJS----繼電保護計算出的電流繼電器的瞬動電流;
NS----實際整定的電流繼電器的瞬動電流倍數(shù);
Kk ----可*系數(shù),取 1.5；
Kjx ----接線系數(shù),取 1；IA3max ----變壓器低壓側(cè)三相短路時流過高壓側(cè)的電流；
下面按前述假設(shè)條件，短路容量變化對變比選擇的影響分析如下：
a. 變壓器高壓側(cè) B 點短路容量 SDB 為 200MVA 時
（1）對于民用建筑用配電所（Kgh=2）
對各容量變壓器,按滿足過負荷要求的最小變比選擇變比時，NS 計算結(jié)果如下：
400kVA IA3max=518A N=8 IDZJ 取 9A
IDZJS =97A NS=97/9=10.8>8
500kVA IA3max=636A N=10 IDZJ 取 9A
IDZJS =95.4A NS=95.4/9=10.6>8
630kVA IA3max=699A N=15 IDZJ 取 8A
IDZJS =69.9A NS=69.9/8=8.7>8
800kVA IA3max=854A N=15 IDZJ 取 10A
常州歐瑞電氣有限公司 胡定波 15061999418
在 10kV 配電所設(shè)計的過程中，10kV 電流互感器變比的選擇是很重要的，如果
選擇不當(dāng)，就很有可能造成繼電保護功能無法實現(xiàn)、動穩(wěn)定校驗不能通過等問題，
應(yīng)引起設(shè)計人員的足夠重視。10kV 電流互感器按使用用途可分為兩種，一為繼電
保護用，二為測量用；它們分別設(shè)在配電所的進線、計量、出線、聯(lián)絡(luò)等柜內(nèi)。
在設(shè)計實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)在配變電所設(shè)計中，電流互感器變比的選擇偏小的現(xiàn)象
不在少數(shù)。例如筆者就曾發(fā)現(xiàn)：在一臺 630kVA 站附變壓器(10kV 側(cè)額定一次電流
為 36.4A)的供電回路中，配電所出線柜內(nèi)電流互感器變比僅為 50/5（采用 GL 型
過電流繼電器、直流操作）,這樣將造成電流繼電器無法整定等一系列問題。
對于繼電保護用 10kV 電流互感器變比的選擇，至少要按以下條件進行選擇:一為
一次側(cè)計算電流占電流互感器一次側(cè)額定電流的比例; 二為按繼電保護的要求;
三為電流互感器的計算一次電流倍數(shù)mjs小于電流互感器的飽和倍數(shù)mb1; 四為按
熱穩(wěn)定; 五為按動穩(wěn)定。而對于測量用 10kV 電流互感器的選擇,因其是用作正常
工作條件的測量，故無上述第二、第三條要求；下面就以常見的配電變壓器為例，
說明上述條件對 10kV 電流互感器的選擇的影響，并找出影響電流互感器變比選擇
的主要因素。
一． 按一次側(cè)計算電流占電流互感器一次側(cè)額定電流的比例
根據(jù)<<電氣裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范>>(GBJ63-90)的規(guī)定，在額定值的運
行條件下，儀表的指示在量程的 70%~100%處,此時電流互感器最大變比應(yīng)為:
N=I1RT /(0.7*5);
I1RT ----變壓器一次側(cè)額定電流, A；
N----電流互感器的變比；顯然按此原則選擇電流互感器變比時，變比將很小,下面列出 400~1600kVA 變壓器
按此原則選擇時,電流互感器的最大變比：
400kVA I1RT =23A N=6.6 取 40/5=8
500kVA I1RT =29A N=8.3 取 50/5=10
630kVA I1RT =36.4A N=10.4 取 75/5=15
800kVA I1RT =46.2A N=13.2 取 75/5=15
1000kVA I1RT =57.7A N=16.5 取 100/5=20
1250kVA I1RT =72.2A N=20.6 取 150/5=30
1600kVA I1RT =92.4A N=26.4 取 150/5=30
從上表可以看出, 對于 630kVA 變壓器,電流互感器的最大變比為 15，當(dāng)取 50/5=10
時,額定電流僅占電流量程 3.64/5=72.8%。這可能是一些設(shè)計人員把 630kVA 變壓
器的供電出線斷路器處電流互感器變比取 50/5 的一個原因,另外在許多時候，設(shè)
計時供電部門往往不能提供引至用戶處的電源短路容量或系統(tǒng)阻抗，從而使其他
幾個條件的校驗較難進行,這可能是變比選擇不當(dāng)?shù)昧硪粋€原因。從下面的分析
中，我們將發(fā)現(xiàn)按此原則選擇時，變比明顯偏小,不能采用。
二．按繼電保護的要求
為簡化計算及方便討論，假設(shè)：(1) 斷路器出線處的短路容量，在最大及最小
運行方式下保持不變； (2) 電流互感器為兩相不完全星型接線；（3）過負荷及速
斷保護采用 GL-11 型過電流繼電器；（4）操作電源為直流 220V，斷路器分閘形式
為分勵脫扣。
圖 1 為配電變壓器一次主接線圖，B,C 兩處短路容量按 200,100,50MVA 三檔考慮其
影響。
配電變壓器的過負荷保護及電流速斷保護對變比的影響分析如下：1. 過負荷保護
過負荷保護應(yīng)滿足以下要求:
IDZJ=Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh*N)
IDZJ----過負荷保護裝置的動作電流;.
Kk ----可*系數(shù),取 1.3；
Kjx ----接線系數(shù),取 1；
Kgh ----過負荷系數(shù)；
Kh----繼電器返回系數(shù),取 0.85；
a. 對于民用建筑用配電所,一般可不考慮電動機自啟動引起的過電流倍數(shù),為可*
起見，此時 Kgh 取 2,為滿足繼電器整定范圍要求，電流互感器變比最小應(yīng)為：
N=Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh* IDZJ)（GL-11/10 型繼電器整定范圍 4~10A）。
Kgh=2 時，各容量變壓器滿足上式要求的電流互感器的最小變比如下：
400kVA I1RT =23A N=7.0 取 40/5=8 IDZJ 取 9A
500kVA I1RT =29A N=8.9 取 50/5=10 IDZJ 取 9A
630kVA I1RT =36.4A N=11.1 取 75/5=15 IDZJ 取 8A
800kVA I1RT =46.2A N=14.1 取 75/5=15 IDZJ 取 10A
1000kVA I1RT =57.7A N=17.6 取 100/5=20 IDZJ 取 9A
1250kVA I1RT =72.2A N=22.1 取 150/5=30 IDZJ 取 8A
1600kVA I1RT =92.4A N=28.3 取 150/5=30 IDZJ 取 10A
注意:按上表選擇變比一般都不能滿足電流繼電器的瞬動電流倍數(shù) NS 要求（詳見
以下分析）。
b.對于工廠用配電所,一般需考慮電動機自啟動引起的過電流倍數(shù), 為可*起見,
此 時 Kgh 取 3, 顯 然 電 流 互 感 器 變 比 為 滿 足 要 求 , 其 值 最 小 為N==Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh* IDZJ)。
Kgh=3 時，各容量變壓器滿足上式要求的電流互感器的最小變比如下：
400kVA I1RT =23A N=10.6 取 75/5=15 IDZJ 取 8A
500kVA I1RT =29A N=13.3 取 75/5=15 IDZJ 取 9A
630kVA I1RT =36.4A N=16.7 取 100/5=20 IDZJ 取 9A
800kVA I1RT =46.2A N=21.2 取 150/5=30 IDZJ 取 8A
1000kVA I1RT =57.7A N=26.5 取 150/5=30 IDZJ 取 9A
1250kVA I1RT =72.2A N=33.1 取 200/5=40 IDZJ 取 9A
1600kVA I1RT =92.4A N=42.3 取 250/5=50 IDZJ 取 9A
注意: 按上表選擇變比一般可以滿足電流繼電器的瞬動電流倍數(shù) NS 要求（詳見以
下分析）, 但還需要進行靈敏度校驗,使靈敏度系數(shù) Km≥1.5。
比較以上數(shù)據(jù)，已經(jīng)可以得出以下結(jié)論:
按一次側(cè)計算電流占電流互感器一次側(cè)額定電流的比例選擇的變比，一般是小于
實際所需變比的。
2. 電流速斷保護（采用 GL-11/10 型反時限電流繼電器）
電流速斷保護應(yīng)滿足以下要求:
IDZJS=Kk*Kjx* IA3max/N;
NS= IDZJS /IDZJ;
NS∈{2，3，4，5，6，7，8，9，10};
IDZJS----繼電保護計算出的電流繼電器的瞬動電流;
NS----實際整定的電流繼電器的瞬動電流倍數(shù);
Kk ----可*系數(shù),取 1.5；
Kjx ----接線系數(shù),取 1；IA3max ----變壓器低壓側(cè)三相短路時流過高壓側(cè)的電流；
下面按前述假設(shè)條件，短路容量變化對變比選擇的影響分析如下：
a. 變壓器高壓側(cè) B 點短路容量 SDB 為 200MVA 時
（1）對于民用建筑用配電所（Kgh=2）
對各容量變壓器,按滿足過負荷要求的最小變比選擇變比時，NS 計算結(jié)果如下：
400kVA IA3max=518A N=8 IDZJ 取 9A
IDZJS =97A NS=97/9=10.8>8
500kVA IA3max=636A N=10 IDZJ 取 9A
IDZJS =95.4A NS=95.4/9=10.6>8
630kVA IA3max=699A N=15 IDZJ 取 8A
IDZJS =69.9A NS=69.9/8=8.7>8
800kVA IA3max=854A N=15 IDZJ 取 10A
