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仪表互感器国际标准IEEE C57.13-2016差异化探究

发表时间：2021/7/2 来源：《中国科技信息》2021年8月作者：付向军

[导读] IEEE C57.13-2016 IEEE Standard Requirements for Instrument Transformers是美标工程对电流、电压互感器的生产、测试、试验标准的要求，主要是对制造厂的相关要求，其中也有部分内容与设计相关，本文挑选与设计相关的条目与国标IEC进行对比，阐述之间的差异和影响。

山东电力工程咨询院有限公司山东济南付向军 250013

【摘要】IEEE C57.13-2016 IEEE Standard Requirements for Instrument Transformers是美标工程对电流、电压互感器的生产、测试、试验标准的要求，主要是对制造厂的相关要求，其中也有部分内容与设计相关，本文挑选与设计相关的条目与国标IEC进行对比，阐述之间的差异和影响。
【关键词】国际标准差异化
        1、概述
        IEEE C57.13-2016 IEEE Standard Requirements for Instrument Transformers（以下简称IEEE标准）基本参数部分，与我国电力标准IEC不同。例如，IEEE标准中规定此标准只适用于60Hz的频率，我国电力标准IEC规定的是适用频率范围包括60Hz；IEEE标准中规定的测量级CT精度等级为0.15S、0.15、0.3S、0.3、0.6、1.2，我国电力标准IEC规定的CT精度等级为0.1、0.2S、0.2、0.5S、0.5、1。测试方法部分，IEEE标准的规定与国内电力标准IEC基本一致，均包含：比率和相角的测量和计算、阻抗、激励和复合误差测量、极性、电阻测量、介电测试、局部放电测量。
        2、差异与影响分析
        2.1 适用范围差异
        IEEE标准条款4.3中明确“Instrument transformers shall be designed and rated for operation at a frequency of 60 Hz”，国内电力标准IEC要求为额定工作频率为50Hz，因此，国内生产的60Hz设备无法满足IEEE规定的精确等级，仅能满足IEC的生产、测试、试验的要求。
        IEEE标准条款6.1中表格9如图1所示，国内电力标准IEC要求额定一次电流标准值：10A、12.5A、15、20A、25A、30A、40A、50A、60A、75A及它们的十进位倍数或小数。对于单变比的电流互感器，IEEE确定了电流互感器变比的数值，电流互感器的变比应在列表中选择，国内的电流互感器的变比涵盖了IEEE变比的数值。对IEEE列出的两个一次绕组或两个二次绕组变比的电流互感器，国内没有相关设备和标准。

         2.2 二次侧额定电压差异
         IEEE标准条款7.1中Table14- 18明确Ratings and characteristics of voltage transformers：Rated voltage：0.12kV、0.24 kV、0.3 kV、0.48 kV、0.6 kV、2.4 kV、4.8 kV、7.2 kV、12kV、14.4 kV、24 kV、34.5 kV、46 kV、69 kV、80.5 kV、92 kV、138 kV、207 kV、287kV、431.25 kV；Marked ratio:1:1、2:1、2.5:1、4:1、5:1、20:1、40:1、60:1、100:1、120:1、200:1、300:1、400:1、600:1、700:1、800:1、1800:1、2500:1、3750:1。国内电力标准IEC要求电压等级：0.38 kV、0.6 kV、1 kV、3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750 kV、1000kV；电压变比：380:100、600:100、1000:100、3000:100、6000:100、10000:100、20000:100、35000:100、66000:100、110000:100、220000:100、330000:100、500000:100、750000:100、1000000:100。由此可见，IEEE标准中电压互感器的二次侧额定电压为120V，国内规定的电压互感器二次额定电压为100V。
        2.3 电强度系数差异
        IEEE标准条款4.2Table 1 —Dielectric strength correction factors for altitudes greater than 1000 m，如图2。

         国内电力标准IEC要求M为修正指数（工频、雷电冲击和相间操作冲击电压 m=1；对于纵绝缘操作冲击电压，m=0.9；对于相对地操作冲击电压m=0.75）按照4000米计算，m=1时为0.7，m=0.9时为0.719，m=0.75时为0.758。由此可见，IEEE的标准对不同海拔只规定了一个介电强度系数，而国内的介电强度系数分为如下三种情况：1工频、雷电冲击和相间操作冲击电压；2对于纵绝缘操作冲击电压；3对于相对地操作冲击电压。经过对比，IEEE的标准与国内介电强度系数最小的工频、雷电冲击和相间操作冲击电压参数相似，IEEE的要求较为严格。
         2.4 环境温度差异
         IEEE标准条款4.1和4.3中明确If the transformers are air cooled the ambient temperature of the cooling air does not exceed 40oC and the average ambient temperature of the cooling air for any 24-hour period does not exceed 30oC。6Current transformers designed for 55oC temperature rise above 30oC average ambient air temperature may be loaded in accordance with the curves shown in Figure 1 for any given average cooling air temperature and continuous thermal current rating factor. The percent of rated primary current that can be carried continuously without causing established temperature limits to be exceeded is given by the curves.For example, a transformer with a continuous thermal current rating factor (RF) of 2.0 at 30oC ambient temperature can be used at approximately 150% of rated current at an ambient temperature of 55oC。国内电力标准IEC要求设计手册中一般电器允许的周围空气温度不超过40度，并且在任何24小时内冷却空气的平均环境温度不超过35oC。对环境温度超出上述要求的，可按最低和最高温度要求：严寒-50度至40度，酷热环境-5度至55度.（与GB20840.1相同）未对室内互感器的温度做规定。当连续热电流大于额定一次电流时，其优先值为额定一次电流的120%、150%、200%。由此可见，IEEE规定电流互感器的环境温度为30 °C，并且在任何24小时内冷却空气的平均环境温度不超过30。对电流互感器设定了连续热额定电流系数（RF），并且给出了在不同的温度环境温度下，对不同的连续热额定电流系数的电流互感器可长期过流运行的倍数。国内规定电流互感器的环境温度为40°C，并且在任何24小时内冷却空气的平均环境温度不超过35°C。连续热电流有固定的倍数。
        2.5 精确等级、电流误差要求、相位误差要求差异
        电流互感器的精确等级：IEEE标准中，计量级的电流互感器的精确等级为0.15S、0.15、0.3S、0.3、0.6、1.2。国标的精确等级为0.1、0.2S、0.2、0.5S、0.5、1。
        电流互感器的电流误差要求：IEEE标准中，电流互感器电流误差的测定范围为5％～100％之间，国标电流互感器电流误差的测定范围为25％～100％之间。
        电流互感器的相位误差要求：IEEE标准中，0.3测量级电流互感器相位误差在额定电流为10％时不允许超过±30%、100％时不允许超过±16%，0.3S计量级电流互感器在额定电流5%~100%间时相位误差为不允许超过±7.6%；国标0.2测量级电流互感器相位误差在额定电流为20％时的相位误差不允许超过±35%、额定电流为100％时不允许超过±20%，0.2S计量级电流互感器额定电流20%~120%间时相位误差不允许超过±20%。
        3、结论
电流、电压互感器基本参数的要求，国际标准与我国国标之间是不同的，建议在以后的国外工程投标或合同谈判阶段，增加“或等同的IEC标准”条款。