[行业技术文章]选择电流互感器的动稳定和短时热电流的方法

     摘要:本人分析了电网短路电流的特点，连系10kV的具体情况，介绍了凭据电网短路电流选择电流互感器的额定动稳定电流和短时热电流的方式。 

　　随着我国的电力系统的传输容越来越年夜，系统的短路容快速增加。以10kV系统为例，短路容从之前的几千安增年夜到了几十千安。我国之前生产的电流互感器的额定动稳定电流和额定短时热电流(以下简称动稳定电流和短时热电流)是依照那时电力系统短路容设计的，其值都比力小，今朝，这类变化给电力系统的平安运行带来的隐患没有引发有关人员的高度注重，更没有实时对运行中的电流互感器的动、短时热稳定电流进行校核，实时更好不知足要求的电流互感器，各电网经常发生电流互感器的爆炸事故，造成没必要要的损失。这类爆炸事故不单会造成电流互感器自己的损坏，而且还会引发断路器等其它装备的损坏，每次事故的损失都比力严重。是以，年夜家应十分重视电流互感器的动、短时热稳定电流的选择和校核工作。

      电流互感器额定动稳定、短时热电流和实验方式 

　　电流互感器的短时热电流(Ith)是在二次绕组短路的情况下，电流互感器在一秒钟内承受住且无损伤的年夜一次电流方均根值。而额定动稳定电流(Idyn)是在二次绕组短路的情况下，电流互感器能承受其电磁力的作用而无电气或机械损伤的年夜一次电流峰值。而且，动稳定电畅通流畅常为短时热电流的2.5倍。

　　在电流互感器的型式实验中，需实验电流互感器的动稳定电流和短时热电流是否到达铭牌值，其短时热电流的实验方式:对于短时热电流(Ith)实验，互感器的初始温度应在5～40℃之间，本实验应在二次绕组短路下进行，所加电流I 和延续时间t应知足(I2t)不小于 ，且t在0.5～5s之间。

　　动稳定实验应在二次绕组短路下进行，所加一次电流的峰值，至少有一个峰不小于额定动稳定电流(Idyn)。

　　动稳定实验可以与上述热实验合并进行，只需实验中电流个主峰值不小于额定动稳定电流(Idyn)。

　　2、电力系统短路电流计较

　　在电力系统中，一般三相短路电流数值较年夜，发生的电动力和发烧也严重。在肯定电流互感器动稳定和短时热电流时，可以只凭据三相短路电流来选择，而没必要斟酌系统中的中性点是否接地。
当三相短路时，并设短路发生在Um=0时:

 　　式中ik——短路全电流瞬时值；

　　Um——系统母线电压；

　　上式右侧部门为正弦电流，是短路电流的周期份。第二部门是一个按指数衰减的直流份，又叫非周期份或自由份。

　　ik=ip+inp

　　某一瞬时的短路全电流有用值Ik(t)是以t为中点的一个周期内的ip有用值Ip(t)与inp在t瞬时值inp(t)的方均根值，即

　　短路电流经过半个周期(t=0.01s)，短路电流瞬时值到达年夜值，这一瞬时电流为短路冲击电流，用ish 暗示。

　　式中ksh——短路电流冲击系数

　　短路全电流ik的年夜有用值是短路后个周期的短路全电流有用值，用Ish暗示，也叫冲击电流有用值。

　　式中——短路次暂态电流有用值，是短路后周期的短路电流周期份ip的有用值

　　对于一般的高压电力网而言，电抗均较电阻值要年夜得多，τ值一般取τ=0.05s，响应的ksh=1.8，是以
　　ish=2.55

　　短路暂态进程在经过0.2s后就衰减终了，这时候的短路电流到达稳定状态，称为短路稳态电流，用Ik暗示。

　　在无限年夜容系统中，由于系统电压在短途经程中是恒定的，所以可以认为暂态进程以后，所有时间短路电流完全不异，即

　　Ip==Ik 
　　ish=2.55Ik

　　短路冲击电流ish用来校验电流互感器的动稳定度。

　　短路稳定电流Ik=用来校验电流互感器的短时热稳定。

　　在电力系统中，一般都知道母线的短路容，凭据下式，可以利便地计较出系统的三相短路电流(三相短路电流的周期份有用值)为:

　　式中Um——短路点的计较电压(母线电压的平均值)，对于分歧的母线电压，可取对应取0.4、10.5、37、115、230、525kV；

　　3、电流互感器的动、短时热稳定电流的选择

　　电流互感器的额定动稳定电流应知足下面的条件:

　　Idyn≥ish＝2.55Ik

　　电流互感器的额定短时热电流应知足以下条件:

　　式中Ith——装备的短时热稳定的电流铭牌值；

　　T——电流互感器铭牌的短时热稳定电流值延续的时间。

　　Ik——短路电流稳态值

　　tk——短路电流延续时间，短路发生到开关切断电流的时间，一般用庇护动作时间取代；

　　在电流系统中，电流互感器安装地址分歧，流过的短路电流分歧，10kV线路都为单电源，短路电流情况为简单，便于分析说明选择原则，以下就以10kV出线电流互感器为例，分析说明电流互感器的动、短时热稳定电流的选择方式，其分析方式也一样适用于其它安装地址的电流互感器的选择。

　　对于10kV出线的电流互感器，线路的任一点发生短路，短路电流城市流过该电流互感器，短路电流随短路点离母线距离越远短路电流而变小，当短路点发生在出线端时，短路电流年夜，其值与母线短路电流基本一样。对于负荷侧变电站母线，流过进线电流互感器的短路电流也是与负荷侧母线的短路电流基底细同，应此，在选择电流互感器动、短时热稳定电流时，可以取临近的母线短路电流Ik。

　　短路电流延续时间越长，电流互感器发烧越严重。在计较短路电流延续时间时，应斟酌到断路器可能发生拒动的情况，由后备庇护动作切断短路电流。另外，当断路重视合闸时，由于断路器两次动作时间距离很短，电流互感器的热来不及散发，温度不会发生较着变化，应当将两次短路电流延续时间相加作为短路电流延续时间tk。一般情况下，后备庇护动作时间比重合闸叠加时间更长，应此，应以该断路器的后备庇护动作时间作为tk。

　　凭据上面的分析成效，很容易地计较出Ik和tk，在凭据上面电流互感器动、短时热稳定电流的应知足的条件，可以利便地肯定电流互感器动、短时热稳定电流值。

　　4、电流互感器动、短时热稳定电流的一般划定

　　电流互感器额定动稳定电畅通流畅常为额定短时热电流的2.5倍。如与此值分歧，应在铭牌上标明。从上面临电力系统的短路电流分析可知，短路时的冲击电流也基本上是稳态短路电流的2.5倍，是以，当电力互感器的短时热电流知足安装地址的短路电流的要求时，动稳定电流一般都能知足要求。但在现实选择中，仍是要注重电流互感器铭牌短路电流延续时间对成效的影响。

　　电流互感器额定短时热电流的交流份应从下列数值中拔取:

　　3.15，6.3，8，10，12.5，16，20，25，31.5，40，50，63，80，100kA。

　　短路延续时间应在下列数值中拔取:

　　1，2，3，4，5s。

　　参考资料:

　　1、《电流互感器》GB1208-1997
　　2、《电力用电流互感器定货技术条件》GB/725-2000