互感器准确级选择

王仁焘

（大连北方互感器集团有限公司，辽宁 普兰店 116203）

0 引言

我国电网改造及电力体制改革促进了电力设备朝着现代化、集约化、智能化、小型化的方向发展，互感器作为计量、测量、控制、保护等电力设备的重要组成部件也正在逐步向品种多样化、技术先进性、与国际同步的目标努力。由于电子式二次设备大大降低了互感器的二次负载，这就需要互感器使用及配套设计部门要根据实际情况对互感器准确级及相关二次负载进行合理的计算及选择，避免盲目扩大设计余量。

1 电流互感器的准确级

1.1 测量用电流互感器的准确级

测量用电流互感器的标准准确级为:0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0 及特殊用途的 0.2 S、0.5 S 级（二次电流为5 A），又分为计量和监测两大类,测量用电流互感器的误差限值见表1。

计量用互感器是与电能表配套实现电能计量，随着市场经济的发展，对电力计量准确度的要求也相应提高。DL/T448-2000《电力计量装置技术管理规程》将计量装置分为Ⅴ大类别：Ⅰ-Ⅱ类为100万kW·h及以上或变压器容量2 000 kVA及以上的高压计费用户,100 MW供电企业之间的电量交换点的电能计量装置中电流互感器准确等级为0.2 S级；100 MW及以上发电机出口的电能计量装置中电流互感器准确等级为0.2级。Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ类均为前述未包含的范围，其计量装置中电流互感器准确等级为0.5S级。在实际生产中，由于新型超微晶合金导磁材料在互感器上的广泛采用，Ⅲ-Ⅳ类也常将0.2级提升到0.2S级。

超微晶合金材料的价格大约是硅钢片的2～3倍左右,不同电压等级和二次负荷的S级互感器整体造价增加10%～20%左右，实际采用硅钢片生产的0.2级互感器比采用超微晶合金生产的0.2 S级互感器在额定电流的5%～20%运行时，误差会偏负0.15%～0.4%;在额定电流的1%～5%运行时,误差会偏负0.4%～2%以上。

表1 测量用电流互感器的误差限值

与准确级对应的一个重要参数是额定输出，额定输出是指在额定二次电流时，二次端子外的导线及仪表所消耗的视在功率值。新型电子式仪表和保护装置电抗仅为0.1 Ω左右，因P=I2 R，当额定二次电流为5 A时，消耗功率是2.5 VA；当额定二次电流为1 A时，消耗功率是0.1 VA；计进二次导线电阻计算方法相似。可以看出：采用额定二次电流为1A的互感器，可大大降低对互感器的输出的需求值，不仅可降低原器件成本，还可解决几百米二次导线的信号传输问题。在同一台互感器上，可将测量和保护设计成不同的二次电流，从而解决二次电流与二次装置的配套问题。

在Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ类计量装置中，若已选定0.2 S或0.5 S级，为了减小成本的进一步增加，可不选择复变比互感器，将互感器的额定一次电流选为实际电流的两倍左右，这样不但不会降低计量精度，而且增容后不需更换其变比。

实际生产的互感器是指在25%～100%额定二次负荷范围内满足规定的误差要求，这就要求一定要结合实际情况来确定额定二次负荷，如果实际负荷太大或太小，都会使运行误差超出限制范围。而且实际负荷选择过大，不仅没达到计量系统的准确度要求，还造成了互感器成本增加的资源浪费。

监测用互感器是与指示仪表配套实现电流指示，与计量相比在精度上要求较低，根据互感器或仪表的实际情况多选用 0.5、1.0、3.0、5.0级。

1.2 保护用电流互感器的准确级

保护用电流互感器的标准准确级为:5P、10P级及有暂态特性要求的 TPS、TPX、TPY、TPZ 级,主要与继电保护装置配合,在线路发生短路过载等故障时,向继电保护装置提供信号切断故障电路,保护电力系统的安全,在旧国家标准中,电流互感器的保护级为3级、B级和D级，3级和B级一般用于过流保护，D级一般用于差动保护。保护用电流互感器的误差限值见表2。

保护用互感器分为稳态下的P、TPS级和有暂态特性要求的TPX、TPY、TPZ级两大类。P级分为5P和10P两种，该级次规定了稳态对称一次电流下的复合误差，主要应用于相间故障的保护,根据实际情况需要,保护大致分为电流速断保护、过流保护、差动保护，而差动保护又根据情况分为纵联差动保护和横联差动保护；而对于系统接地的保护则是通过装设绝缘监察装置，即采用电压互感器的开口三角保护来实现的，所有保护的目的都是为了对一次系统进行监视、测量、控制和保护。

表2 继电保护用电流互感器的误差限值

P级主要两个参数是额定二次负荷和准确限值系数， 其中标准准确限值系数是 5、10、15、20、30，通常将其标注在准确级之后，如20 VA，5P15表示互感器二次接入20 VA的额定负荷下，当一次电流达到额定电流的15倍时，其复合误差不大于5%。额定负荷的选择与上文提到的测量级方法类同。目前对准确限值系数选择上存在较大分歧，部分设计人员按短路电流倍数确定准确限值系数，形成这种误区的原因是误认为在一次通入超过准确限值系数下的一次电流时，二次电流的方均根值会小于准确限值系数下的二次电流。为保证保护装置正常动作，可通过简易的改变保护装置的采样率来实现。保护级的性能可以从二次负荷和准确限值系数关系曲线全面反映出来。在选择保护级的准确限值系数和额定负荷时，要结合实际需要来确定，若一个5P15，15 VA即可满足需要的互感器，被选定为5P20，30 VA，虽然放大了参数余度，但线圈的尺寸和成本却足足翻了一倍，不仅造成了材料的浪费，而且占据了双倍的安装空间。

有暂态要求的TP级互感器主要参数除变比、负荷外还有一次时间常数、规定的工作循环、额定短路电流倍数、额定暂态面积系数等。

以上的测量级和保护级可按实际需要在一台互感器上形成不同的级次组合，电流互感器不同绕组间误差互不影响。

2 电压互感器的准确级

按其作用分为测量级和保护级,测量用电压互感器的标准准确级为:0.1、0.2、0.5、1、3，保护用电压互感器的标准准确级为:3P、6P。DL/T448-2000《电力计量装置技术管理规程》同样将计量装置分为Ⅴ大类别，其中Ⅰ-Ⅱ类为0.2级,Ⅲ-Ⅳ类装置中电压互感器准确等级为0.5级。Ⅴ类单相供电的电能计量装置不经过电压互感器。测量用电压互感器的误差限值见表3。

表3 测量用电压互感器的误差限值

从表3中数据可以看出，电压互感器不存在低电压下运行的误差问题，所以电压互感器就不存在S级概念。

保护用电压互感器的准确级不仅可为测量用电压互感器的标准准确级:0.1、0.2、0.5、1、3 级，亦可为3P、6P级，但剩余电压互感器的准确级仅为3P、6P级。即作为保护继电器电源用的绕组应为0.1、0.2、0.5、1、3、3P、6P 中的任一级， 用以接成开口三角形，在接地故障时产生剩余电压的绕组仅为3P、6P级。用于相间的电压互感器不会有剩余电压绕组。

以上的测量级和保护级可按实际需要在一台互感器上形成不同的级次组合。为了减小其它负荷对计量的影响，DL/T448-2000《电力计量装置技术管理规程》规定计量绕组应与其他绕组分开。但电压互感器与电流互感器不同，即便是两独立的绕组，在两绕组同时使用时仍然互相影响，其受负荷的影响程度与单绕组相近。实际生产的同型号互感器，若将单绕组改为同时使用的双绕组，其每个绕组的二次负荷近似减小一半。所以在确定多绕组负荷时，应根据实际情况选择适当的负荷，避免无辜增加体积和成本。

［1］ 肖耀荣，高祖绵.互感器原理与设计基础［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，2002.

［2］ DL/T725-2000.电力用电流互感器订货技术条件［S］.北京：中国电力出版社，2001.

［3］ DL/T448-2000.电力计量装置技术管理规程［S］.北京：中国电力出版社，2001.