ICS29180

CCSK.41

中華人民共和國國家標準化指導性技術文件

GB/Z20840100—2023

.

互感器第100部分電力系統保護用

:

電流互感器應用導則

Instrumenttransformers—Part100Guidanceforalicationofcurrent

:pp

transformersinpowersystemprotection

IECTR61869-1002017MOD

(:,)

2023-12-28發布2024-07-01實施

國家市場監督管理總局發布

國家標準化管理委員會

GB/Z20840100—2023

.

目次

前言

…………………………Ⅴ

引言

…………………………Ⅶ

范圍

1………………………1

規范性引用文件

2…………………………1

術語定義和符號

3、…………………………1

電流互感器設計過程中的責任

4…………5

歷史

4.1…………………5

電流互感器設計過程細分

4.2…………5

暫態設計的基本理論方程

5………………6

電路

5.1…………………6

暫態現象

5.2……………10

工作循環

6…………………14

工作循環

6.1C-O………………………14

工作循環

6.2C-O-C-O…………………38

暫態設計匯總

6.3………………………42

暫態面積系數K的數值計算法

7td………………………43

概述

7.1…………………43

基本電路

7.2……………44

算法

7.3…………………45

計算方法

7.4……………45

參考算例

7.5……………46

鐵芯飽和與剩磁

8…………………………49

飽和的常規定義

8.1……………………49

有氣隙鐵芯與無氣隙鐵芯

8.2…………52

產生剩磁可能的原因

8.3………………54

實用性建議

9………………57

同一繞組規定不同準確級的風險

9.1PR……………57

級暫態面積系數K對相位差φ和二次回路時間常數T的限制

9.2TPYtdΔs……57

不同準確級之間的關系

10………………57

概述

10.1………………57

極限條件下的電動勢計算

10.2………………………58

極限條件下勵磁或磁化電流的計算

10.3()…………58

應用示例

10.4…………………………59

準確級規范的最低要求

10.5…………59

用有氣隙鐵芯代替無氣隙鐵芯

10.6…………………60

Ⅰ

GB/Z20840100—2023

.

保護功能及其對規范的修正

11CT……………………61

概述

11.1………………61

一般應用建議

11.2……………………61

過流保護代碼符號

11.3:ANSI:50/51/50N/51N/67/67N;IEC:I>……………64

距離保護編碼符號

11.4:ANSI:21/21N;IEC:Z<………………66

差動保護

11.5…………………………73

附錄資料性本文件對進行更正的內容

A()IECTR61869-100:2017………………82

附錄資料性工作循環軟件代碼

B()C-O………………84

附錄資料性計算暫態面積系數K的軟件代碼

C()td…………………87

參考文獻

……………………94

圖故障初始角γ的定義

1…………………2

圖保護回路的主要部件

2…………………6

圖完整電氣回路

3…………………………7

圖一次短路電流

4…………………………8

圖L的非線性磁通

5CT……………………9

圖電流互感器的線性化勵磁電感

6………………………9

圖用非線性模型仿真的單相短路特性

7………………11

圖三相短路特性

8………………………12

圖磁通的構成

9…………………………13

圖兩個不同故障初始角的短路電流

10…………………15

圖最高磁通值Ψ的曲線

11max……………15

圖和φ時四種情況下的一次電流曲線

1250Hz=70°…………………16

圖影響電流互感器磁飽和的短路電流四種典型情況

13………………17

圖暫態系數計算的有關時間范圍

14……………………19

圖下出現第一個磁通峰值時間與T的關系

1550Hzp………………20

圖最不利故障初始角θ與T和t'的函數關系

16tf,Ψmaxpal………………21

圖最不利故障初始角γ與T和t'的函數關系

17tf,Ψmaxpal………………21

圖用最不利故障初始角θ計算的K

18tf,Ψmaxtf,Ψmax……………………22

圖K和γ的極坐標圖

19tf,Ψmaxtf,Ψmax………………………22

圖時間范圍中K的確定

201tf…………23

圖一次電流曲線Tγt

21(50Hz、p=1ms、Ψmax=166°、'al=2ms)……28

圖最不利故障初始角TT

22(50Hz、p=50ms、,s=61ms)…………29

圖不同時間范圍的暫態系數

23…………29

圖T時不同t'下所有時間范圍內的K

2450Hz、s=61msaltf…………30

圖圖的局部放大圖

2524………………31

圖較小一次時間常數下的一次電流

26…………………31

Ⅱ

GB/Z20840100—2023

.

圖某一較小一次時間常數下的K值

27tf………………32

圖不同故障初始角下的短路電流

28……………………33

圖不同故障初始角的暫態系數

29………………………33

圖每個時間步長下最不利故障初始角

30(50Hz)……………………34

圖兩個不同故障初始角的一次電流

31(16.67Hz)……………………34

圖不同故障初始角的暫態系數

32(16.67Hz)…………35

圖每個時間步長下最不利故障初始角

33(16.67Hz)…………………35

圖參考文獻給出的故障發生情況

34[5]………………36

圖若干年中故障的統計分布

35…………37

圖用不同故障初始角γ計算的暫態系數K

36tf………38

圖無氣隙鐵芯在工作循環中的磁通

37C-O-C-O……………………39

圖帶氣隙鐵芯在工作循環中典型磁通曲線在第二次通電期間磁通較高

38C-O-C-O()…………40

圖帶氣隙鐵芯在工作循環中的典型磁通曲線在第一次通電期間磁通較高

39C-O-C-O()………40

圖在循環中允許飽和情況下的磁通曲線

40C-O-C-O………………41

圖鐵芯飽和用以降低磁通峰值

41………………………42

圖暫態設計的曲線匯總

42………………43

圖數值法計算K的基本電路圖

43td……………………44

圖工作循環中的K計算

44C-Otd………………………46

圖工作循環中第一個循環沒有磁飽和時的K計算

45C-O-C-Otd……47

圖工作循環中第一個循環有磁飽和時的K計算

46C-O-C-Otd………47

圖非對稱性降低后工作循環中K的計算

47C-O-C-Otd………………48

圖t'和t″較小時工作循環中K的計算

48alalC-O-C-Otd………………48

圖無氣隙鐵芯工作循環的K計算

49C-O-C-Otd………49

圖和的飽和磁通定義對比

50GB1208GB/T20840.2………………50

圖定義的剩磁系數K

51GB1208r……………………50

圖應用直流法確定帶氣隙鐵芯的飽和磁通與剩磁通

52………………51

圖應用直流法確定無氣隙鐵芯的飽和磁通與剩磁通

53………………51

圖電弧爐變壓器二次電流故障錄波

54CT……………54

圖四線連接

55……………55

圖自動重合閘時第二次故障期間的二次電流故障錄波

56CT………56

圖定時限特性的速斷延時過流保護代碼的應用

57/(ANSI50/51)…………………64

圖延時過流保護時間特性

58……………65

圖配置示例延時過流保護

59CT()……………………65

圖距離保護原理時間距離圖

60(-)……………………66

圖距離保護原理RX圖

61(/)…………67

圖距離保護設計示例

62CT……………68

圖工作循環中的一次電流

63C-O-C-O…………………70

Ⅲ

GB/Z20840100—2023

.

圖暫態系數K及其包絡線K

64tftfp……………………71

圖級的暫態系數K第一次故障期間出現飽和

65TPYCTtf()………71

圖級的暫態系數K第一次故障期間出現飽和

66TPZCTtf()………72

圖級的暫態系數K

67TPXCTtf………………………72

圖差動保護原理

68………………………73

圖變壓器差動保護故障

69()……………74

圖變壓器差動保護

70……………………75

圖母差保護區外故障

71()………………77

圖母差保護用的電流仿真

72CT………………………79

圖簡單雙端線路的設計

73CT…………80

表短路電流初始角的四種典型情況

1…………………16

表暫態設計的公式匯總

2………………43

表飽和點定義對比

3……………………52

表測量的剩磁系數

4……………………53

表同一繞組不同級規定

5PR…………57

表電動勢定義

6…………………………58

表電動勢值的轉換

7……………………58

表計算系數間的轉換

8…………………58

表限值電流的定義

9……………………59

表準確級規范的最低要求

10……………59

表有氣隙與無氣隙鐵芯的特征

11………………………60

表應用建議

12……………61

表級鐵芯擴大面積系數計算結果

13TPY……………76

表級鐵芯擴大面積系數計算結果

14PX………………77

表線路差動保護計算方案

15……………81

表本文件對進行更正的內容

A.1IECTR61869-100:2017…………82

Ⅳ

GB/Z20840100—2023

.

前言

本文件按照標準化工作導則第部分標準化文件的結構和起草規則的規定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件是互感器的第部分已經發布了以下部分

GB/T(Z)20840《》100。GB/T(Z)20840:

第部分通用技術要求

———1:;

第部分電流互感器的補充技術要求

———2:;

第部分電磁式電壓互感器的補充技術要求

———3:;

第部分組合互感器的補充技術要求

———4:;

第部分電容式電壓互感器的補充技術要求

———5:;

第部分低功率互感器的補充通用技術要求

———6:;

第部分電子式電壓互感器

———7:;

第部分電子式電流互感器

———8:;

第部分互感器的數字接口

———9:;

第部分直流電流互感器的補充技術要求

———14:;

第部分直流電壓互感器的補充技術要求

———15:;

第部分電力系統保護用電流互感器應用導則

———100:;

第部分帶有電磁式電壓互感器的變電站中的鐵磁諧振

———102:;

第部分互感器在電能質量測量中的應用

———103:。

本文件修改采用互感器第部分電力系統保護用電流互感器應用

IECTR61869-100:2017《100:

導則文件類型由的技術報告調整為我國的國家標準化指導性技術文件

》。IEC。

本文件與相比做了下述結構調整

IECTR61869-100:2017:

增加了附錄

———A;

本文件的附錄附錄對應的附錄附錄

———B、CIECTR61869-100:2017A、B。

本文件與的技術差異及其原因如下

IECTR61869-100:2017:

刪除了的術語時間因術語與其概念一樣且與縮略語重復

———IECTR61869-100:2017“3.1.7”,,;

將注的內容調整為正文見以完善標準技術內容

———“”(6.1.3.6),;

刪除了的最后一段中第段第句話表的倒數第

———IECTR61869-100:20178.2、11.2.121、121

行和倒數第行的有關高阻抗保護方面的內容以符合我國的實際情況

3,;

在不再需要力矩的額定電流是足夠的甚至的值現在正在討論并已經用于特殊領

———“,1A,0.1A

域后增加了但是對于一次電流很大如發電機出口用以上的暫態保護用電流互

”“,(10000A)

感器二次電流可選用較大值如這是從制造角度考慮相應的電阻性負荷也應按照

,,5A(CT),

電流的平方進行換算見以符合我國的實際情況

”(11.2.2),;

將或K大于等于更改為或K大于或等于見以符合我國的

———“ALFssc20”“ALFssc10”(11.3.2),

實際情況

;

刪除了中有關高阻抗差動保護的內容以符合我國的實際

———IECTR61869-100:201711.5.6“”,

情況

。

本文件做了下列編輯性改動

:

重新繪制了全文的圖將圖中的曲線說明直接標注在圖中將圖圖和圖中電感符號

———,。3、4359

調整為國內常用符號

;

Ⅴ

GB/Z20840100—2023

.

將的三相端子標志均由調整為

———IECTR61869-100:2017“L1、L2、L3”“A、B、C”;

對中未編號的公式予以編號并調整了全文的其他公式編號

———IECTR61869-100:2017;

將中注改為注

———3.1.3“1”“”;

圖中增加了縱坐標和t處的豎線

———14tfp,max;

將圖上面一段文字中的δ調整為φ

———24“=3°”“Δ=3°”;

圖縱坐標中刪除了標幺值

———31“”;

圖增加了t″及對其的說明圖增加了對t″的說明

———38al,39al;

式前面的一句話中增加了表示短路電流交流磁通分量的符號^Ψ

———(30)“sc”;

圖符號說明中刪除了重復的一個i

———43m;

將第一段中的改為級KK

———10.4“TPY20×5.5”“TPY,ssc=20,td=5.5”;

表關于和的要求中增加了引語標準規范并將注調整為注增

———10TPX、TPYTPZ“:”,“”“1”,

加了注對暫態準確級而言規定兩種規范方法是不能混合使用的否則對

“2:,GB/T20840.2,

電流互感器的要求可能過分同時將腳注與注的內容互換了位置

”,;

對和增加了引導語對中注的內容進行改動

———11.4.3.1.2、11.5.211.5.3.2,11.4.3.1.2“”;

增加了的注

———11.4.3.1.3;

更改了圖中電流流向

———68;

調整了表和表的格式對表部分內容的表述形式進行了調整表表表表

———23,2,4、5、7、8、

表表表和表補全表頭及部分內容表和表增加了表頭對表的腳注形式

11、13、1415,69,13

進行了調整表中刪除了第一列K(1)的上角標

,15“td=0.5”;

更正了中的錯誤見附錄

———IECTR61869-100:2017,A;

用資料性引用的替換了見

———GB/T20840.2IEC61869-2(4.1、5.1.1、5.1.2、6.1.3.6、6.3、7.1、

8.1.2、8.1.4、10.1);

用資料性引用的替換了見

———GB16847IEC60044-6(4.1、4.2、5.1.1、5.2.3、6.1.3.2、6.3、8.1.2、

11.1);

用資料性引用的替換了見

———GB1208IEC60044-1(8.1.2、8.2、11.1);

刪除了中資料性引用的見

———IECTR61869-100:2017IEC60617-3:1996(11.1)。

請注意本文件的某些內容可能涉及專利本文件的發布機構不承擔識別專利的責任

。。

本文件由中國電器工業協會提出

。

本文件由全國互感器標準化技術委員會歸口

(SAC/TC222)。

本文件起草單位國網江西省電力有限公司電力科學研究院沈陽變壓器研究院有限公司南京南

:、、

瑞繼保電氣有限公司中國電力科學研究院有限公司大連第一互感器有限責任公司浙江天際互感器

、、、

股份有限公司江蘇科興電器有限公司云南電網有限責任公司電力科學研究院大連北方互感器集團

、、、

有限公司西安高壓電器研究院股份有限公司國網陜西省電力公司電力科學研究院

、、。

本文件主要起草人晏年平劉玉風萬華張宇須雷劉勇沙玉洲趙希才唐福新楊峰汪本進

:、、、、、、、、、、、

劉紅文徐碧川陳連友曾磊磊劉彬呂航馮建華鄧小聘楊曉西

、、