电流互感器可是电力系统里特别关键的设备,作用非常大。它主要就是给保护装置和测量设备提供二次电流。它能通过特定的变比,把数值很大的一次电流,变成数值很小的二次电流,这样就能实现保护、测量等各种功能。电流互感器的一次侧跟高压设备紧紧地串联在一起,二次侧则和测量、保护设备连在一块儿。
这样设计有两个好处,一是能让二次电气设备和高压装置隔离开来,保证工作人员的安全;二是能让测量仪表和继电器朝着标准化、小型化的方向发展。而且,它还能实现远距离测量,就算高压侧出现断路的情况,也能保护测量仪表不被大电流给损坏。
在 GB1208-2016《电流互感器》这个标准里,第 5.2 项规定了标准的电流互感器二次电流有 1A 和 5A 这两种,优先推荐用 5A。不过要是传输距离比较远的话,那就得选 1A。接下来,我就结合实际使用的例子,给大家讲讲 1A 和 5A 的电流互感器有啥区别,以及到底该怎么选。
▶ 1A与5A二次电流的电流互感器对比分析
1、线路功耗降低
线路功耗与通过电流平方成正比,二次电流为1A的电流互感器比5A减低功耗25倍,即1A的功耗仅为5A的4%。
表1 电流互感器测量回路的功耗
2、传输距离加大
下相同负载下,二次电流为1A互感器的传输距离是5A的25倍,这样可避免5/1A中间互感器或选用大容量互感器。
表2 不同额定容量时的传输距离
3、电线截面积小
大中型工厂,当仪表和电流互感器安装距离较远(例如45.5m)时,从表2 可以看出,当选用5A、10VA电流互感器时,线截面积经计算需4mm3;若选用1A、2.5VA电流互感器,线截面仅需1mm2。目前随着计算机和数控仪表的普及和发展,额定二次电流为1A及以下规格的电流互感器选型已经较普遍。
▶ 电流互感器二次电流额定值的合理选择
在相同一次额定电流、相同额定输出容量的情况下,电流互感器二次电流采用1A或5A,其结构和特性有较大的不同。采用1A比采用5A,其结构和特性有较大的不同。采用1A比采用5A的电流互感器匝数比大5倍,二次绕组匝数大5倍,开路电压高,内阻大,励磁电流小,制造的难度大,价格略高。但采用1A可以大幅度降低电缆中的有功损耗(降低到采用5A的1/25),在相同条件下,可增加电流回路电缆的允许长度。
电流互感器的二次额定电流采用1A或是5A,需经技术经济比较确定。采用1A时,电流互感器本身的投资增加,而电流回路的控制电缆投资较少;相反,采用5A时,电流互感器本身的投资降低,,而二次电缆的投资会增加。
在选择电流护管器二次额定电流时,还应考虑保护装置和测量仪表的额定电流是否能与之配套;统一变电所中,各侧电流互感器的二次电流尽可能一致等因素。
一般来说,在220kV及以下电压等级变电所中,220kV回路不多,而10-60kV回路数较多,电缆长度较短。电流互感器二次额定电流采用5A是经济的。在330kV及以上电压等级变电所,220kV及以上回路数较多,电流回路电缆较长,电流互感器二次额定电流采用1A是经济的。
【经典案例】某化工厂,各生产车间环境多为爆炸性环境,各车间电气控制室不安装在车间内,而是安装在距离各车间较远的公共电气控制室,来实现对系统电流信息的集中采集,现场电流互感器与控制室之间距离大约200米,有的甚至300米,二次传输导线为2.5平方毫米,使用的电流互感器有ALH-0.66/30I 200/5A 0.5级 5VA 穿心1匝等许多规格,使用的电流表为YR-GFI-9L1-2,该项目比较大,该项目在将完工,部分工程试运行时,发现所有电流表显示与现场电流完全不准确。【问题分析】电流互感器额定容量就是电流互感器额定二次电流I2e,通过二次回路额定负载Z2e时所消耗的视在功率S2e,即,S2e=I2e2Z2e;因数显表消耗的视在功率只有0.05VA,很小,所以我们可以不考虑,Z2e=ρ.2L/S=0.0176Ω.mm2/m×2×200m /2.5=2.82Ω,S2e=I2e2Z2e=5A2×2.82Ω=70.5VA,远远大于电流互感器的额定容量5VA,所以此时应该选择200/1A的电流互感器,2010年2月份该项目更换了所有的比5A电流互感器,同时由于电流表为数显表,变比可以重新设定为200/1,使整个系统恢复正常。
▶ 低压电流互感器选型:关键因素与步骤
1、根据一次电流及母线截面等参数选择对应的规格产品。一次导线穿越互感器窗孔。打开翻盖,通过压线片进行二次接线,二次接线引出后翻盖复位。计量电能可直接利用翻盖小孔加封铅印,以防窃电。2、工作电流长期不超过1.1倍额定值,允许在1.2倍额定值时短时使用,时间不超过1h;3、根据被测电流大小,选定额定电流比,一般选用被测电流是额定电流的2/3;4、产品极性表示为:一次接线标志P1、P2,相应二次接线标志S1、S2;S1表示P1的同名端,S2表示P2的同名端;5、测量仪表接于S1、S2端上,此时所接回路的总负荷不应超过互感器的额定负荷,当安装电流表位置与电流互感器相距甚远或回路负载较大时,应优先选用二次电流为1A的电流互感器;6、注意根据母排的规格和根数,选用相匹配窗口大小的互感器