電流互感器１０％誤差曲線應(yīng)用分析

摘要:電流互感器,用來(lái)將一次大電流變換為二次小電流,并將低壓設(shè)備與高壓線路隔離,是一種常見(jiàn)的電氣設(shè)備。做為標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量用的電流互感器,要考慮到在正 常運(yùn)行狀態(tài)下的比誤差和角誤差;做為保護(hù)用的電流互感器,為保證繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的可靠運(yùn)行,要考慮當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)最大短路電流的情況下,繼電保護(hù)裝置能正 常工作,不致因?yàn)轱柡图罢`差帶來(lái)拒動(dòng),因而規(guī)程的規(guī)定,應(yīng)用于繼電保護(hù)的電流互感器,在其二次側(cè)負(fù)載和一次電流為已知的情況下,電流誤差不得超過(guò)10%。 本文就用在電流互感器二次側(cè)通電流法,如何繪制電流互感器的10%誤差曲線,并對(duì)其如何應(yīng)用,加以說(shuō)明。
　　關(guān)鍵詞:電流互感器;10%誤差曲 線應(yīng)用
　　
　　一、電流互感器的變比誤差及10%誤差曲線
　　
　　電流互感器的變比誤差還與其二次負(fù)載阻抗有 關(guān)。為了便于計(jì)算,制造廠對(duì)每種電流互感器提供了在m10下允許的二次 負(fù)載阻抗值Zen,曲線m10=f(Zen)就稱為電流互感器的10%誤差曲線,通常電流互感器的10%誤差曲線是由制造廠實(shí)驗(yàn)作出,并且在產(chǎn)品說(shuō)明書中 給出。若在產(chǎn)品說(shuō)明書中未提供,或經(jīng)多年運(yùn)行,需重新核對(duì)電流互感器的特性時(shí),就要通過(guò)試驗(yàn)的方法繪制電流互感器的10%誤差曲線。設(shè)Ki為電流互感器的 變比,其一次側(cè)電流與二次電流有I2=I1/Ki的關(guān)系,在Ki為常數(shù)(電源互感器I2不飽和)時(shí),就是一條直線,當(dāng)電流互感器鐵芯開始飽和后,與I1 /Ki就不再保持線性關(guān)系,而是呈鐵芯的磁化曲線狀。繼電保護(hù)要求電流互感器的一次電流I1等于最大短路電流時(shí),其變比誤差小于或等于10%。如果電流互 感器的一次I1電流,其變比誤差就不會(huì)大于10%;如果,其變比誤差就大于10%。
　　
　　二、測(cè)定電流互感器10%誤差曲線方法
　 　
　　測(cè)定電流互感器10%誤差曲線最直接方法是二次側(cè)通電流法,此項(xiàng)方法由電流互感器二次側(cè)通入電流,所需電源及設(shè)備容量較小,其結(jié)果與一次 電流法所得相同,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量很易實(shí)現(xiàn)。下面就介紹用二次側(cè)通電流法,繪制電流互感器10%誤差曲線的方法。
　　收集數(shù)據(jù):保護(hù)裝置類型、整定值、 電流互感器的變比、接線方式和流過(guò)電流互感器的最大故障電流等。
　　測(cè)量電流互感器二次繞組的直流電阻R2
　　求二次繞組漏抗Z2: 用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:對(duì)于油浸式LCCWD型,一般取Z2=(1.3～1.4)R2;對(duì)于套管式LRD型電流互感器,一般取Z2=2R2。用電流電壓法測(cè)定最 大負(fù)荷阻抗:在電流互感器根部用電流電壓法,分別測(cè)量電流互感器二次回路AB、BC、CA和A0相的阻抗。注意測(cè)量接線最好采用高內(nèi)阻電壓法。對(duì)于差動(dòng)保 護(hù)接線,由于外部故障時(shí),繼電器內(nèi)僅流過(guò)不平衡電流,故障電流并不流過(guò)繼電器,所以在實(shí)測(cè)時(shí),應(yīng)將差動(dòng)繼電器的線圈短接。計(jì)算公式為:
　　采用 低內(nèi)阻電流法或采用高內(nèi)阻電壓法均可。試驗(yàn)時(shí)要注意,電流互感器一次側(cè)開路,斷開二次側(cè)所有負(fù)荷后加電壓,由零逐漸上升,中途不得降低后再升高以免因磁滯 回線使伏安特性曲線不平滑,影響到計(jì)算的準(zhǔn)確性。一般做到5A,有特殊需要時(shí)做到飽和為止。
　　根據(jù)U=f(I0)曲線,求出勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁阻 抗、電流倍數(shù)與允許負(fù)荷的關(guān)系,繪出10%誤差曲線根據(jù)電工理論,當(dāng)電流互感器一次線圈開路,在二次線圈加電壓時(shí),流經(jīng)二次線圈的電流即為電流互感器的的 勵(lì)磁電流。對(duì)于同一臺(tái)電流互感器的不同二次繞組,在同樣的勵(lì)磁電流下,其鐵芯的的飽和程度不相同,反映到磁通的變化率dΦ/dt上也不相同,在繞組中產(chǎn)生 的感應(yīng)電勢(shì)E0=W(dΦ/dt)就不相同(這里E0又約等于二次線圈上的電壓值U2)。飽和程度深的,其dΦ/dt小,E0也小;飽和程度淺的,dΦ /dt大,E0也大。根據(jù)等值電路圖得:E0=U2-I0Z2
　　當(dāng)電流互感器的變比誤差為10%時(shí),勵(lì)磁電流應(yīng)I0為一次側(cè)電流變換到二次側(cè) 電流I’1的10%。即I’1為100%時(shí),I0為10%,I2為90%。所以一次電流變換到二次側(cè)時(shí)為勵(lì)磁電流的10倍,二次側(cè)電流為勵(lì)磁電流的9倍。 為保證電流互感器變比誤差不大于10%,選用的電流互感器一次側(cè)能承受的電流對(duì)于額定電流的倍數(shù)不應(yīng)小于以下各式計(jì)算值:
　　發(fā)電機(jī)縱差保 護(hù):m10=(KkIkmax)/I1N
　　Ikmax:外部短路時(shí),流過(guò)電流互感器的最大電流,即等于發(fā)電機(jī)出口處三相短路時(shí)的短路電流;
　 　I1N:電流互感器的額定一次電流;
　　Kk:可靠系數(shù)。考慮到差動(dòng)保護(hù)中采用帶速飽和變流器的繼電器,保護(hù)裝置對(duì)短路開始瞬間的短路電流中 出現(xiàn)的非周期性分量是不靈敏的;而當(dāng)可靠系數(shù)取為2時(shí),需將控制電纜的截面加大很多,很不經(jīng)濟(jì),所以可靠系數(shù)取1.3;
　　變壓器縱差、發(fā)電機(jī)變壓器組縱差保護(hù):m10=(KkIkmax)/I1N
　　Ikmax:外部短路時(shí),流過(guò)電流互感器的最大電流。對(duì)于雙 繞組變壓器、發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器組,當(dāng)發(fā)電廠與大電力系統(tǒng)聯(lián)系時(shí),短路電流可按系統(tǒng)容量等于無(wú)限大條件來(lái)計(jì)算。對(duì)三繞組變壓器和發(fā)電機(jī)三繞組變壓器組,短路電流則按各種實(shí)際的系統(tǒng)容 量條件來(lái)計(jì)算;
　　Kk:可靠系數(shù)。取1.3;當(dāng)采用不帶速飽和變流器的繼電器時(shí)取1.5。
　　母線縱差保護(hù):m10= (KkIkmax)/I1N
　　Ikmax:外部短路時(shí),流過(guò)電流互感器的最大電流。需求按電源分支線內(nèi)電流實(shí)際分布來(lái)計(jì)算短路電流;
　 　Kk:可靠系數(shù)。取1.3;當(dāng)采用不帶速飽和變流器的繼電器時(shí)取1.5。
　　35～110kV線路星形接線的電流速斷保護(hù)、3～220kV線 路星形接線的過(guò)電流保護(hù)、廠用變壓器的速斷和過(guò)流保護(hù)(含零序過(guò)流保護(hù)):m10=(KkIdz2)/IN
　　Idz2:保護(hù)裝置的動(dòng)作電流;
　　IN:電流互感器額定電流
　　Kk: 可靠系數(shù)。考慮到電流互感器的10%誤差;取1.1。
　　具有方向性的保護(hù)裝 置:m10=(KkIkmax)/I1N
　　Ikmax:當(dāng)保護(hù)安裝處的前方或后方引出線短路時(shí),流過(guò)電流互感器的最大電流的周期分量;
　 　Kk:可靠系數(shù)。當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.1S時(shí)取2;0.3S時(shí)取1.5;大于是1S時(shí)取1。
　　非方向性的阻抗保護(hù):
　　線路差動(dòng) 保護(hù)(縱差、橫差和方向橫差):m10=(KkIkmax)/I1N
　　Kk:可靠系數(shù)。考慮短路電流非周期分量對(duì)電流互感器勵(lì)磁的影響,當(dāng)差 動(dòng)保護(hù)不采用速飽和變流器時(shí)取2;采用速飽和變流器時(shí)取1.3。
　　Ikmax:外部短路時(shí),流過(guò)所接電流互感器的最大電流的周期分量;對(duì)于雙 回線橫差保護(hù),因雙回線阻抗相等,在外部短路時(shí),流過(guò)每回線的短路電流只是Ikmax的一半。
　　結(jié)語(yǔ):
　　將實(shí)測(cè)阻抗值按最嚴(yán)重的 短路類型換算成Z;然后根據(jù)計(jì)算出的電流倍數(shù)m10,找出與m10倍數(shù)相對(duì)應(yīng)的允許阻抗值Zfh,如果Z≤Zfh時(shí)為合格。當(dāng)電流互感器不滿足10%誤差 要求時(shí),應(yīng)采取以下措施:①改用伏安特性較高的電流互感器二次繞阻,提高代負(fù)荷的能力;②提高電流互感器的變比,或采用額定電流小的電流互感器;以減小電 流倍數(shù)m10;③串聯(lián)備用相同級(jí)別電流互感器二次繞組,使負(fù)荷能力增大一倍;④增大二次電纜截面,或采用消耗功率小的繼電器;以減小二次側(cè)負(fù)荷Zfh;將 電流互感器的不完全星形接線方式改為完全星形接線方式;差電流接線方式改為不完全星形接線方式;改變二次負(fù)荷元件的接線方式,將部分負(fù)荷移至互感器備用繞 組,以減小計(jì)算負(fù)荷。
　　
　　
　　參考文獻(xiàn):
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