351-1操作说明

SEL-351

方向过电流继电器 重合闸继电器 故障定位器

使用手册

1998年5月8日

SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES, INC. 2350 NE HOPKINS COURT

PULLMAN, WA USA 99163-5603

TEL:(509)332-1890 FAX:(509)334-8280

本中文翻译本手册是在英文版的SEL-321-5使用手册（1998年5月29日）基础上翻译而成，作为中国用户的使用参考。使用手册含义的准确性以SEL公司出版的英文版使用手册为准。

本使用手册涉及的所有软件版本、系统接线图、继电器命令控制字和继电器报文均受到美国版权法律和国际间协议条款的保护。保留所有的版权。

本手册涉及的软件不可以被复制、改变、分离或反演设计，而且也不可以向第三者提供。 SELogic是SEL公司的注册商标，不准翻录。

SEL-351使用手册

目录

第一部分：简介和特性 ................................................................................ 1-1

SEL-351继电器型号 ....................................................................................................................... 1-1 使用手册章节概述 ........................................................................................................................... 1-2 应用 ................................................................................................................................................... 1-4 硬件连接特性 ................................................................................................................................... 1-5 通讯连接 ........................................................................................................................................... 1-8 基本特性 ........................................................................................................................................... 1-9

信号处理参数 .......................................................................................................................... 1-11 保护元件整定范围和精度 ...................................................................................................... 1-11

瞬时/定时限过流元件...................................................................................................... 1-11 反时限过流元件 ............................................................................................................... 1-11 低电压(27)/过电压(59)元件 ............................................................................................ 1-12 同期检测元件 ................................................................................................................... 1-12 低频/高频元件......................................................................................................................... 1-12 计时器 ...................................................................................................................................... 1-12 变电站电源电压监视 .............................................................................................................. 1-12 表计精度 .................................................................................................................................. 1-12 功率元件精度 .......................................................................................................................... 1-13

表格

表格1.1：SEL-351继电器型号 ..................................................................................................... 1-1

图形

图1.1：SEL-351继电器在电力系统中的应用 ............................................................................. 1-4 图1.2：SEL-351继电器输入、输出和通讯串口（型号0351xM） ........................................... 1-5 图1.3：SEL-351继电器的输入、输出和通讯串口（型号0351x0，0351x1和0351xJ；型号0351x1和0351xJ具有附加I/O板-见下图） ................................................................................ 1-6 图1.4：SEL-351继电器附加I/O板（型号0351x1和0351xJ；主板显示在上图） ................ 1-7 图1.5：SEL-351继电器通讯连接举例 ......................................................................................... 1-8

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SEL-351使用手册

第一部分：简介和特性

本部分包括下面的SEL-351继电器概述：

SEL-351继电器型号 使用手册章节 应用

硬件连接特性 通讯连接 基本特性

SEL-351继电器型号

本使用手册包括下面的SEL-351继电器型号：

表格1.1：SEL-351继电器型号

SEL-351继电机箱单位高度 I/O数量 后面板连接类型 器型号 0351xM 2U 8/12 接插式连接器（plug in） 0351x0 2U 6/8 螺丝端子排 0351x1 3U 6/8（主板） 螺丝端子排 8/12（附加板） 同0351x1 螺丝端子排 接插式连接器（plug in） 输出接点类型 标准或高电流分断 标准 标准 标准或高电流分断 同0351x1 参考图 1.2,2.2,7.1,7.28 1.3,2.3,7.2,7.29 1.3,2.4,2.5, 7.2,7.29 1.4,2.4,2.5, 7.3,7.30 1.3，1.4，2.4，2.5，7.2，7.3，7.29，7.30 0351xJ 3U 型号来自SEL-351继电器定货信息清单。表格1.1中的型号仅仅是实际定货型号的一部分-足够区分各个型号。“x”字段表示固件版本（0-标准，1-负载存档和Mirrored Bits，等等）。但是不足以用于订购一个SEL-351继电器。请参考实际定货信息清单。

型号0351x0和0351x1的不同点在于型号0351x1具有一块附加I/O板（并且增加了机箱单位高度-见图2.1）。型号0351xJ类似于型号0351x1，只是型号0351xJ是connectorized?插入式连接器。

可得到垂直安装SEL-351继电器的型号仅为0351x1型（见图2.5）。垂直安装继电器使用图2.4中水平安装0351x1型相同的后面板。虽然图2.4中显示了型号0351x1具有附加的I/O板（OUT201到OUT208），但是垂直安装SEL-351继电器也可以定货无I/O板（空间空留）。型号0351xJ也可以订购为垂直配置。

任何SEL-351继电器型号可订购为： ? 星型或三角形连接电压输入

? 灵敏接地故障（SEF）中性点接地过电流元件

星型或三角形连接电压输入的电压元件的差别，将详细描述在第三部分：过电流、电压、同期检测、频率和功率元件中。0.05A额定通道IN（SEF）中性点接地过电流元件的不同点也在同一章中描述。如果SEL-351继电器被订购为三角形连接电压输入或0.05A额定通道IN（见第四部分：PT断线、负荷入侵和方向元件逻辑），某些接地方向元件将不操作。电压输入和SEF选项的详细信息见图1.2和图1.3。

1-1

SEL-351使用手册

在本使用手册中，当解释了表格1.1中SEL-351继电器型号之间的不同点，也就清楚了所指的型号。本使用手册中大部分举例都是针对于SEL-351继电器型号0351xM-它是SEL-351继电器的最初型号版本。

0351xM和0351x0以及0351x1、0351xJ的差异主要在光电隔离输入、输出和主板跳线。见表格1.1中的参考图。图2.15到2.17和表格2.2到2.8表示了在主板跳线上的不同标号。

使用手册章节概述

下面是对本使用手册其它章节的概述：

第二部分：安装描述了如何安装和接线SEL-351继电器。列举了多种应用连接。解释了回路板跳线。图2.2到图2.5显示了SEL-351继电器的前后面板。

第三部分：过电流、电压、同期检测、频率和功率元件描述了： ? 瞬时/定时限过电流元件（相、中性点接地、零序接地和负序） ? 反时限元件（相、中性点接地、零序接地和负序） ? 电压元件（单相、相间等等） ? 同期检测元件 ? 频率元件

? 功率元件（在版本2以上的固件中）

第四部分：PT断线、负荷入侵和方向元件逻辑描述了： ? PT断线逻辑和它对方向元件的影响

? 负荷入侵逻辑和在相过电流元件上的应用 ? 电压极化和电流极化方向元件

? 最佳接地方向选择逻辑和自动整定值（Best Choice Ground Directional?)

第五部分：跳闸和信号逻辑描述了： ? 通用跳闸逻辑 ? 合于故障跳闸逻辑 ? 通讯支持跳闸逻辑 ? 前面板信号LEDs

? 大多数跳闸应用（不要求合于故障或通讯支持跳闸）仅要求通用跳闸逻辑中的SELogic?控

制方程的跳闸整定值TR和解锁跳闸整定值ULTR（见图5.1）。

第六部分：合闸和重合闸逻辑描述了合闸逻辑操作： ? 自动重合闸

? 其它合闸条件（例如，通过串行口或光电隔离输入来的手动合闸启动）

第七部分：输入、输出、计时器和其它控制逻辑描述了：

? 光电隔离输入（IN1到IN8-型号0351xM；IN101到IN106-型号0351x0，0351x1，和

0351xJ；IN201到IN208-型号0351x1和0351xJ） ? 当地控制开关（本地位输出LB1到LB8） ? 远方控制开关（远方位输出RB1到RB8） ? 自保持控制开关（保持位输出LT1到LT8） ? 多组定值区（共有六组）

? 可编程计时器（计时器输出SV1T到SV16T）

? 输出接点（OUT1到OUT11和ALARM-型号0351xM；OUT101到OUT107和ALARM-型号

0351x0，0351x1，和0351xJ；OUT201到OUT212-型号0351x1和0351xJ） ? 交替默认显示

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SEL-351使用手册

第八部分：监视、表计和负载存档描述了：

? ? ? ? ? ? ?

断路器监视

累积平均量值、能量和最大/最小表计 负载存档（在版本1以上的固件中）

第九部分：继电器整定解释了如何输入整定值，同时也包含了下面的整定参考信息：

反时限过电流曲线（5 US和5 IEC曲线）

继电器字位表和定义（继电器字位表用于SELogic控制方程整定）

通用继电器整定单、SELogic控制方程，全局变量、SER（顺序事件报告记录器）、文字标号和串行口整定值

整定单是单面的，可以复印和填充用于SEL-351继电器整定。注意这些整定单相关串行口SET命令列于表格9.1。

第十部分：串行口通讯和命令描述了：

? ? ? ? ?

串行口连接器针脚/端子功能 通讯电缆 通讯规约 串行口命令

见第十部分的SHO命令（显示/查看整定值）用于查看SEL-351继电器标准发货工厂默认整定值。

第十一部分：前面板界面描述了前面板操作：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

按钮和与串行口命令通信

当地控制开关（本地位输出LB1到LB8） 交替默认显示

第十二部分：标准事件报告和顺序事件记录器报告（SER）描述：

标准的15周波和30周波事件报告 顺序事件记录器报告（SER）

第十三部分：测试和故障诊断描述了： 通用测试原则、方法和工具 继电器自检和故障排除

第十四部分：附录包括以下附录：

附录A：本手册的固件版本 附录B：固件更新介绍

附录C：SEL分布式串口切换规约

附录D：配置、快速表计和快速操作命令 附录E：压缩的ASCII命令 附录F：整定负序过电流元件 附录G：整定SELogic控制方程

附录H：分布式网络规约（DNP）V3.00 附录I：Mirrored Bits

第十五部分：SEL-351继电器命令小结主要描述第十部分：串行口通讯和命令中详细描述的串行

口命令。

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SEL-351使用手册

应用

图1.1：SEL-351继电器在电力系统中的应用

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SEL-351使用手册

硬件连接特性

详细的硬件和连接信息见本章节的基本特性以及第二章：安装。

Output Contacts: If the output contacts are high-current interrupting output contacts, they are polarity dependent. See Table 1.1 for information on SEL-351 Relay models with the high-current interrupting output contact option. See Output Contacts in Section 2: Installation for more information on the polarity dependence of high-current interrupting output contacts. Channel IN: For sensitive earth fault (SEF) applications, the SEL-351 Relay should be ordered with channel IN rated at 0.05 A nominal. See item 3 at the bottom of Figures 2.11 and 2.13 for additional reference information.

Delta-Connected Voltages: SEL-351 Relays ordered with delta-connected voltage inputs are configured internally as shown below. See Figure 2.8 for an open-delta connection example.

图1.2：SEL-351继电器输入、输出和通讯串口（型号0351xM）

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SEL-351使用手册

Channel IN:

For sensitive earth fault (SEF) applications, the SEL-351 Relay should be ordered with channel IN rated at 0.05 A nominal. See item 3 at the bottom of Figures 2.11 and 2.13 for additional reference information.

Delta-Connected Voltages: SEL-351 Relays ordered with delta-connected voltage inputs are configured

internally as shown below. See Figure 2.8 for an open-delta connection example.

图1.3：SEL-351继电器的输入、输出和通讯串口（型号0351x0，0351x1和0351xJ；型号0351x1和0351xJ具有附加I/O板-见下图）

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SEL-351使用手册

Output Contacts: If the output contacts are high-current interrupting output contacts, they are polarity dependent. See Table 1.1 for information on SEL-351 Relay models with the high-current interrupting output contact

option. See Output Contacts in Section 2: Installation for more information on the polarity dependence of high-current interrupting output contacts.

图1.4：SEL-351继电器附加I/O板（型号0351x1和0351xJ；主板显示在上图）

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SEL-351使用手册

通讯连接

详见第十部分：串行口通讯和命令中的串口连接器和通讯电缆。

图1.5：SEL-351继电器通讯连接举例

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SEL-351使用手册

基本特性

电压输入： 120伏VL-N三相四线接法，150VL-N连续（连接从0到150V任意交流电压）。365Vac十秒

钟。

功耗：0.13VA @ 67V; 0.45VA @ 120V.

电流输入： 在额定相电流为5安时：每相连续电流为15安，一秒钟为500安，100安线性对称。1250A

一周波.

功耗：0.27VA @ 5A，2.51VA@15A。

在额定相电流为1安时：每相连续电流为3安，一秒钟为100安,20安线性对称。250A一周波.

功耗：0.05VA @ 1A. 1.31VA@3A.

0.05A对于通道IN电流输入额定时:1.5A连续,20A一秒钟,1.5A线性对称. 100A一周波.

功耗:0.0004VA@0.05A,0.36VA@1.5A.

频率和相序：用户可选50/60Hz系统频率和ABC/ACB相序. 频率跟踪范围:40.1-65Hz(要求VA用于频率跟踪).

输出接点的 标准：

额定电流： 根据IEC 255-0-20:1974,使用简化评估方法

持续6A。

IEEE C37.90，闭合30A。

270Vac/360Vdc的MOV用于差分浪涌保护。 动作/返回时间： <5ms 分断能力(L/R=40ms): 48V 0.5A 10,000次操作 125V 0.3A 10,000次操作 250V 0.2A 10,000次操作 循环能力(L/R=40ms): 48V 0.5A 2.5次循环每秒 125V 0.3A 2.5次循环每秒 250V 0.2A 2.5次循环每秒

大电流抗冲击输出接点选项： 持续6A。

IEEE C37.90，闭合30A。 330Vdc的MOV用于差分浪涌保护。 动作/返回时间：<5ms 分断能力:10A 10,000次操作

48和125V (L/R=40ms) 250V (L/R=20ms)

循环能力:10A 一秒钟4次循环,后跟2分钟闲置用于热发散

48和125V (L/R=40ms) 250V (L/R=20ms)

注意:不要用高电流分断输出接点来开关交流控制信号.

光电隔离 24Vdc: 15-30Vdc 逻辑输入 48Vdc: 38.4-60Vdc 低于28.8V 关断 额定电压: 125Vdc: 105-150Vdc 低于75V 关断

250Vdc: 200-300Vdc 低于150V 关断 当输入额定控制电压时,每个光电隔离输入仅需大约4mA的电流.

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SEL-351使用手册

时间码输入： 继电器在串口2接受解调的IR1G-B时间码输入.继电器时间与时间源的输入同步可达

到±5ms之内.

通讯： EIA RS232C串行通讯端口，后面板1个，前面板1个。后面板可选2.1kv隔离的

EIA-485串口。

波特率选择范围：300，1200，2400，4800，9600，19.2K，38.4K

电源： 125/250V： 85-350Vdc 或85-264Vac; 〈15瓦 可选电源： 24/48V 20-60Vdc； 〈15瓦

尺寸：

重量：

绝缘强度：

运行温度：

环境：

RFI和 干扰试验：

脉冲试验： 见图2.1. 13lbs。（5.92kg）-2U机箱高度继电器 16lbs(7.24kg)-3U机箱高度继电器. V，I输入：2500Vac10秒， 电源、输入输出接点：3000Vdc10秒 下面的IEC 255-5绝缘测试:1977在所有具有CE标记的单元上执行过: 2500Vac10秒对于模拟量输入 3100Vac10秒对于电源输入,光电隔离输入,和输出接点. -40℉到185℉(-40℃到+85℃) (型式试验) （当温度低于-20℃时，LCD显示器对比度降低） IEC 68-2-1：1990基本环境试验程序，Part 2：冷态试验(型式试验) IEC 68-2-2：1990基本环境试验程序，Part 2：干热试验(型式试验) IEC68-2-30 1990基本环境试验程序：Part 2：温度/湿度试验-12+12小时循环6天(型

式试验)

IEC529：1989-11包装箱提供的保护程度-IP30，IP54 采用SEL-91023防尘挡板的前面

板试验

IEEE C37.90.1-1989 IEEE 保护继电器及继电器系统SWC试验 （3KV振荡，5KV快速暂态）(型式试验) IEEE C37.90.2 继电器系统抗电磁辐射干扰试验试用标准,10V/m(型式试验). 除： 5.5.2(2) 在频率为200 每八倍频递增下进行

5.5.3 不进行数字设备解调试验 5.5.4 测试信号在频率递增时关断,模仿键控信号

IEC 801-4：1988 工业过程测量及控制设备电磁兼容性，Part 4：电子快速暂态要求，

严重等级4（电源4KV，输入输出2KV）(型式试验)

IEC 255-22-1：1988测量继电器及保护设备电子干扰试验， Part 1：1MHz 操作干扰试

验（2.5KV共模，1.0KV差模）(型式试验)

IEC 255-22-3电子继电器，第三节：辐射电磁场干扰试验，严重等级3(10V/m）(型式

试验)。

IEC 255-22-3：1989 测量继电器及保护设备电子干扰试验，第四节—快速暂态干扰测试(型式试验)。

IEC 255-5:1977电子继电器：第五节：电子继电器绝缘试验，第六节：绝缘强度(电源

输入端 2500Vac，输入输出端3000Vdc），第八节：脉冲电压试验 0.5焦耳5000伏试验(型式试验)

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SEL-351使用手册

振动冲击 试验:

ESD试验：

IEC 255-21-1 电子继电器,Part 21:测量继电器和保护设备振动、冲击、 碰撞及地震试验，第一部分-振动试验（正弦），1级(型式试验)

IEC 255-21-2 电子继电器,Part 21:测量继电器和保护设备振动、冲击、 碰撞及地震试验，第二部分-冲击碰撞试验，1级(型式试验)

IEC 255-21-3 1993电子继电器,Part 21: 测量继电器和保护设备振动、冲击、碰撞及地震试验，第三部分-地震试验,2级(型式试验).

IEC 255-22-2：1989-10测量继电器及继电器系统电子干扰试验，第二节：静电放电试验，严重等级4：（除串口外所有接点8KV，其他部分15KV空气放电）(型式试验)

老化： 从环境温度到167oF(75℃)循环20次每次48小时

信号处理参数

模拟量采集

数字滤波

保护和控制 处理

每周波16采样点，3dB低通滤波，截止频率为560HZ 低通滤波后一周波余弦

网络滤波(模拟加数字)排除直流和所有谐波量 每个电力系统周波4次

保护元件整定范围和精度

瞬时/定时限过流元件

动作范围： 0.25-100.00A, 0.01A steps(5A normal)

1.00-170.00A, 0.01A steps(5A normal-for phase-to-phase elements)

0.05-20.00A, 0.01A steps(1A normal)

0.20-34.00A, 0.01A steps(1A normal-for phase-to-phase elements)

0.005-1.500A,0.001A steps(0.05A normal channel IN current input)

稳态动作精度： ±0.05A and ±3% of setting(5A)

±0.01A and ±3% of setting(1A)

±1mA and ±5% of setting(0,05A nomal channel IN current input)

暂态超越： ±5% of pickup

时间延迟： 0.00-16,000.00 cycles, 0.25-cycle steps

计时器精度： ±0.25 cycle and ±0.1% of setting

见图3.5和图3.6动作和复归时间曲线

反时限过流元件

动作范围 0.50-16.00A, 0.01A steps(5A normal)

0.10-3.20A, 0.01A steps(1A normal)

0.005-0.160A, 0.001A steps(0.05A nomal channel IN current input)

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SEL-351使用手册

稳态动作精度： ±0.05A and ±3% of setting(5A)

±0.01A and ±3% of setting(1A)

±1mA and 5% of setting(0.05A nomal channel IN current input)

时标范围 0.50-15.00, 0.01 steps(US)

0.05-1.00, 0.01 steps(IEC)

曲线计时精度： ±1.50 cycles and ±4% of curve time for current between 2 and 30 multiples of

pickup

低电压(27)/过电压(59)元件

动作范围： 0.0-150.0V, 0.1V steps(various elements) 0.0-260.0V, 0.1V steps(phase-to-phase element)

稳态动作精度： ±1V and ±5% of setting

暂态超越： ±5% of pickup

同期检测元件

同期检测转差频率：0.005-0.500Hz, 0.001Hz steps 动作精度： ±0.003Hz 同期检测相角： 0-80o,1o steps 相角精度： ±2o

低频/高频元件

动作范围： 40.10-65.00Hz, 0.01Hz steps 稳态或暂态误差： ±0.01Hz 延时： 2.00-16,000.00 cycles, ? cycle steps 计时器精度： ±0.25 cycle and ±0.1% of setting

计时器

动作范围：

0.00-999,999.00 cycles, 0.25-cycle steps (reclosing relay and some programmable timers)

0.00-16,000.00 cycles, 0.25-cycle steps(someprogrammable and other various timers)

所有计时器动作和返回精度： ±0.25 cycle and ±0.1% of setting

变电站电源电压监视

动作范围： 20-300Vdc, 1Vdc steps 动作精度： ±2% of setting

表计精度

除非另外说明，这里的精度是指正常系统频率和20℃情况下。

电压 VA,VB,VC,VS,3V0,V1,V2 ±0.1%(33.5-150V;星型连接) VAB,VBC,VCA,VS,V1,V2 ±0.3%(33.5-260V;三角形连接) 电流 IA,IB,IC ±1mA and ±0.1%(0.5-10A)(5A normal) ±0.2mA and ±0.1%(0.1-2A)(1A normal)

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SEL-351使用手册

电流 IN,I1,3I0,3I2

相角精度 功率MV/MVAR (A,B,C,和3相;5A额定;星型连接)

Temperature coefficient:

[(0.0002%)/(℃)2]*(__℃-20℃)2 (see example below)

±0.05A and ±3%(0.5-100A)(5A normal) ±0.01A and ±3%(0.1-20A)(1A normal)

±0.001A and ±5%(0.01-1.5A)(0.05A normal，通 道IN电流输入) ±0.5° 精度 负荷角 （MW/MVAR） 对于0.5As≤相电流<1.0As ： 0.70%/- 0°或180°(单位功率因数) 0.75%/6.50% ±8°或±172° 1.00%/2.00% ±30°或±150° 1.50%/1.50% ±45°或±135° 2.00%/1.00% ±60°或±120° 6.50%/0.75% ±82°或±98° -/0.70% ±90°(功率因数=0) 对于相电流≥1.0As： 0.35%/- 0°或180°(单位功率因数) 0.40%/6.00% ±8°或±172° 0.75%/1.50% ±30°或±150° 1.00%/1.00% ±45°或±135° 1.50%/0.75% ±60°或±120° 6.00%/0.40% ±82°或±98° -/0.35% ±90°(功率因数=0) 0.5% at unity power factor

表计精度计算举例：

对于温度40℃, IA,IB,IC的附加误差为：

[(0.0002%)/(℃)2]*（40℃-20℃)2=0.08%

功率元件精度

动作值: ±0.005A*(二次侧电压)和±5%在单位功率因数下的整定值{1A额定} ±0.025A*(二次侧电压)和±5%在单位功率因数下的整定值{5A额定}

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SEL-351使用手册

电流 IN,I1,3I0,3I2

相角精度 功率MV/MVAR (A,B,C,和3相;5A额定;星型连接)

Temperature coefficient:

[(0.0002%)/(℃)2]*(__℃-20℃)2 (see example below)

±0.05A and ±3%(0.5-100A)(5A normal) ±0.01A and ±3%(0.1-20A)(1A normal)

±0.001A and ±5%(0.01-1.5A)(0.05A normal，通 道IN电流输入) ±0.5° 精度 负荷角 （MW/MVAR） 对于0.5As≤相电流<1.0As ： 0.70%/- 0°或180°(单位功率因数) 0.75%/6.50% ±8°或±172° 1.00%/2.00% ±30°或±150° 1.50%/1.50% ±45°或±135° 2.00%/1.00% ±60°或±120° 6.50%/0.75% ±82°或±98° -/0.70% ±90°(功率因数=0) 对于相电流≥1.0As： 0.35%/- 0°或180°(单位功率因数) 0.40%/6.00% ±8°或±172° 0.75%/1.50% ±30°或±150° 1.00%/1.00% ±45°或±135° 1.50%/0.75% ±60°或±120° 6.00%/0.40% ±82°或±98° -/0.35% ±90°(功率因数=0) 0.5% at unity power factor

表计精度计算举例：

对于温度40℃, IA,IB,IC的附加误差为：

[(0.0002%)/(℃)2]*（40℃-20℃)2=0.08%

功率元件精度

动作值: ±0.005A*(二次侧电压)和±5%在单位功率因数下的整定值{1A额定} ±0.025A*(二次侧电压)和±5%在单位功率因数下的整定值{5A额定}

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