电流互感器变比的合理选择
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电流互感器变比的合理选择
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电流互感器变比的合理选择
常州欧瑞电气有限公司 胡定波 15061999418
在 10kV 配电所设计的过程中，10kV 电流互感器变比的选择是很重要的，如果
选择不当，就很有可能造成继电保护功能无法实现、动稳定校验不能通过等问题，
应引起设计人员的足够重视。10kV 电流互感器按使用用途可分为两种，一为继电
保护用，二为测量用；它们分别设在配电所的进线、计量、出线、联络等柜内。
在设计实践中，笔者发现在配变电所设计中，电流互感器变比的选择偏小的现象
不在少数。例如笔者就曾发现：在一台 630kVA 站附变压器(10kV 侧额定一次电流
为 36.4A)的供电回路中，配电所出线柜内电流互感器变比仅为 50/5（采用 GL 型
过电流继电器、直流操作）,这样将造成电流继电器无法整定等一系列问题。
对于继电保护用 10kV 电流互感器变比的选择，至少要按以下条件进行选择:一为
一次侧计算电流占电流互感器一次侧额定电流的比例; 二为按继电保护的要求;
三为电流互感器的计算一次电流倍数mjs小于电流互感器的饱和倍数mb1; 四为按
热稳定; 五为按动稳定。而对于测量用 10kV 电流互感器的选择,因其是用作正常
工作条件的测量，故无上述第二、第三条要求；下面就以常见的配电变压器为例，
说明上述条件对 10kV 电流互感器的选择的影响，并找出影响电流互感器变比选择
的主要因素。
一． 按一次侧计算电流占电流互感器一次侧额定电流的比例
根据<<电气装置的电测量仪表装置设计规范>>(GBJ63-90)的规定，在额定值的运
行条件下，仪表的指示在量程的 70%~100%处,此时电流互感器最大变比应为:
N=I1RT /(0.7*5);
I1RT ----变压器一次侧额定电流, A；
N----电流互感器的变比；显然按此原则选择电流互感器变比时，变比将很小,下面列出 400~1600kVA 变压器
按此原则选择时,电流互感器的最大变比：
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
从上表可以看出, 对于 630kVA 变压器,电流互感器的最大变比为 15，当取 50/5=10
时,额定电流仅占电流量程 3.64/5=72.8%。这可能是一些设计人员把 630kVA 变压
器的供电出线断路器处电流互感器变比取 50/5 的一个原因,另外在许多时候，设
计时供电部门往往不能提供引至用户处的电源短路容量或系统阻抗，从而使其他
几个条件的校验较难进行,这可能是变比选择不当得另一个原因。从下面的分析
中，我们将发现按此原则选择时，变比明显偏小,不能采用。
二．按继电保护的要求
为简化计算及方便讨论，假设：(1) 断路器出线处的短路容量，在最大及最小
运行方式下保持不变； (2) 电流互感器为两相不完全星型接线；（3）过负荷及速
断保护采用 GL-11 型过电流继电器；（4）操作电源为直流 220V，断路器分闸形式
为分励脱扣。
图 1 为配电变压器一次主接线图，B,C 两处短路容量按 200,100,50MVA 三档考虑其
影响。
配电变压器的过负荷保护及电流速断保护对变比的影响分析如下：1. 过负荷保护
过负荷保护应满足以下要求:
IDZJ=Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh*N)
IDZJ----过负荷保护装置的动作电流;.
Kk ----可*系数,取 1.3；
Kjx ----接线系数,取 1；
Kgh ----过负荷系数；
Kh----继电器返回系数,取 0.85；
a. 对于民用建筑用配电所,一般可不考虑电动机自启动引起的过电流倍数,为可*
起见，此时 Kgh 取 2,为满足继电器整定范围要求，电流互感器变比最小应为：
N=Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh* IDZJ)（GL-11/10 型继电器整定范围 4~10A）。
Kgh=2 时，各容量变压器满足上式要求的电流互感器的最小变比如下：
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:按上表选择变比一般都不能满足电流继电器的瞬动电流倍数 NS 要求（详见
以下分析）。
b.对于工厂用配电所,一般需考虑电动机自启动引起的过电流倍数, 为可*起见,
此 时 Kgh 取 3, 显 然 电 流 互 感 器 变 比 为 满 足 要 求 , 其 值 最 小 为N==Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh* IDZJ)。
Kgh=3 时，各容量变压器满足上式要求的电流互感器的最小变比如下：
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: 按上表选择变比一般可以满足电流继电器的瞬动电流倍数 NS 要求（详见以
下分析）, 但还需要进行灵敏度校验,使灵敏度系数 Km≥1.5。
比较以上数据，已经可以得出以下结论:
按一次侧计算电流占电流互感器一次侧额定电流的比例选择的变比，一般是小于
实际所需变比的。
2. 电流速断保护（采用 GL-11/10 型反时限电流继电器）
电流速断保护应满足以下要求:
IDZJS=Kk*Kjx* IA3max/N;
NS= IDZJS /IDZJ;
NS∈{2，3，4，5，6，7，8，9，10};
IDZJS----继电保护计算出的电流继电器的瞬动电流;
NS----实际整定的电流继电器的瞬动电流倍数;
Kk ----可*系数,取 1.5；
Kjx ----接线系数,取 1；IA3max ----变压器低压侧三相短路时流过高压侧的电流；
下面按前述假设条件，短路容量变化对变比选择的影响分析如下：
a. 变压器高压侧 B 点短路容量 SDB 为 200MVA 时
（1）对于民用建筑用配电所（Kgh=2）
对各容量变压器,按满足过负荷要求的最小变比选择变比时，NS 计算结果如下：
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
常州欧瑞电气有限公司 胡定波 15061999418
在 10kV 配电所设计的过程中，10kV 电流互感器变比的选择是很重要的，如果
选择不当，就很有可能造成继电保护功能无法实现、动稳定校验不能通过等问题，
应引起设计人员的足够重视。10kV 电流互感器按使用用途可分为两种，一为继电
保护用，二为测量用；它们分别设在配电所的进线、计量、出线、联络等柜内。
在设计实践中，笔者发现在配变电所设计中，电流互感器变比的选择偏小的现象
不在少数。例如笔者就曾发现：在一台 630kVA 站附变压器(10kV 侧额定一次电流
为 36.4A)的供电回路中，配电所出线柜内电流互感器变比仅为 50/5（采用 GL 型
过电流继电器、直流操作）,这样将造成电流继电器无法整定等一系列问题。
对于继电保护用 10kV 电流互感器变比的选择，至少要按以下条件进行选择:一为
一次侧计算电流占电流互感器一次侧额定电流的比例; 二为按继电保护的要求;
三为电流互感器的计算一次电流倍数mjs小于电流互感器的饱和倍数mb1; 四为按
热稳定; 五为按动稳定。而对于测量用 10kV 电流互感器的选择,因其是用作正常
工作条件的测量，故无上述第二、第三条要求；下面就以常见的配电变压器为例，
说明上述条件对 10kV 电流互感器的选择的影响，并找出影响电流互感器变比选择
的主要因素。
一． 按一次侧计算电流占电流互感器一次侧额定电流的比例
根据<<电气装置的电测量仪表装置设计规范>>(GBJ63-90)的规定，在额定值的运
行条件下，仪表的指示在量程的 70%~100%处,此时电流互感器最大变比应为:
N=I1RT /(0.7*5);
I1RT ----变压器一次侧额定电流, A；
N----电流互感器的变比；显然按此原则选择电流互感器变比时，变比将很小,下面列出 400~1600kVA 变压器
按此原则选择时,电流互感器的最大变比：
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
从上表可以看出, 对于 630kVA 变压器,电流互感器的最大变比为 15，当取 50/5=10
时,额定电流仅占电流量程 3.64/5=72.8%。这可能是一些设计人员把 630kVA 变压
器的供电出线断路器处电流互感器变比取 50/5 的一个原因,另外在许多时候，设
计时供电部门往往不能提供引至用户处的电源短路容量或系统阻抗，从而使其他
几个条件的校验较难进行,这可能是变比选择不当得另一个原因。从下面的分析
中，我们将发现按此原则选择时，变比明显偏小,不能采用。
二．按继电保护的要求
为简化计算及方便讨论，假设：(1) 断路器出线处的短路容量，在最大及最小
运行方式下保持不变； (2) 电流互感器为两相不完全星型接线；（3）过负荷及速
断保护采用 GL-11 型过电流继电器；（4）操作电源为直流 220V，断路器分闸形式
为分励脱扣。
图 1 为配电变压器一次主接线图，B,C 两处短路容量按 200,100,50MVA 三档考虑其
影响。
配电变压器的过负荷保护及电流速断保护对变比的影响分析如下：1. 过负荷保护
过负荷保护应满足以下要求:
IDZJ=Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh*N)
IDZJ----过负荷保护装置的动作电流;.
Kk ----可*系数,取 1.3；
Kjx ----接线系数,取 1；
Kgh ----过负荷系数；
Kh----继电器返回系数,取 0.85；
a. 对于民用建筑用配电所,一般可不考虑电动机自启动引起的过电流倍数,为可*
起见，此时 Kgh 取 2,为满足继电器整定范围要求，电流互感器变比最小应为：
N=Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh* IDZJ)（GL-11/10 型继电器整定范围 4~10A）。
Kgh=2 时，各容量变压器满足上式要求的电流互感器的最小变比如下：
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:按上表选择变比一般都不能满足电流继电器的瞬动电流倍数 NS 要求（详见
以下分析）。
b.对于工厂用配电所,一般需考虑电动机自启动引起的过电流倍数, 为可*起见,
此 时 Kgh 取 3, 显 然 电 流 互 感 器 变 比 为 满 足 要 求 , 其 值 最 小 为N==Kk*Kjx*Kgh*I1RT/(Kh* IDZJ)。
Kgh=3 时，各容量变压器满足上式要求的电流互感器的最小变比如下：
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: 按上表选择变比一般可以满足电流继电器的瞬动电流倍数 NS 要求（详见以
下分析）, 但还需要进行灵敏度校验,使灵敏度系数 Km≥1.5。
比较以上数据，已经可以得出以下结论:
按一次侧计算电流占电流互感器一次侧额定电流的比例选择的变比，一般是小于
实际所需变比的。
2. 电流速断保护（采用 GL-11/10 型反时限电流继电器）
电流速断保护应满足以下要求:
IDZJS=Kk*Kjx* IA3max/N;
NS= IDZJS /IDZJ;
NS∈{2，3，4，5，6，7，8，9，10};
IDZJS----继电保护计算出的电流继电器的瞬动电流;
NS----实际整定的电流继电器的瞬动电流倍数;
Kk ----可*系数,取 1.5；
Kjx ----接线系数,取 1；IA3max ----变压器低压侧三相短路时流过高压侧的电流；
下面按前述假设条件，短路容量变化对变比选择的影响分析如下：
a. 变压器高压侧 B 点短路容量 SDB 为 200MVA 时
（1）对于民用建筑用配电所（Kgh=2）
对各容量变压器,按满足过负荷要求的最小变比选择变比时，NS 计算结果如下：
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
