電流互感器１０％誤差曲線應(yīng)用分析

摘要:電流互感器,用來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,是一種常見的電氣設(shè)備。做為標(biāo)準(zhǔn)和測量用的電流互感器,要考慮到在正 常運行狀態(tài)下的比誤差和角誤差;做為保護用的電流互感器,為保證繼電保護及自動裝置的可靠運行,要考慮當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)最大短路電流的情況下,繼電保護裝置能正 常工作,不致因為飽和及誤差帶來拒動,因而規(guī)程的規(guī)定,應(yīng)用于繼電保護的電流互感器,在其二次側(cè)負載和一次電流為已知的情況下,電流誤差不得超過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,并對其如何應(yīng)用,加以說明。
　　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載阻抗有 關(guān)。為了便于計算,制造廠對每種電流互感器提供了在m10下允許的二次 負載阻抗值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驗作出,并且在產(chǎn)品說明書中 給出。若在產(chǎn)品說明書中未提供,或經(jīng)多年運行,需重新核對電流互感器的特性時,就要通過試驗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,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。繼電保護要求電流互感器的一次電流I1等于最大短路電流時,其變比誤差小于或等于10%。如果電流互 感器的一次I1電流,其變比誤差就不會大于10%;如果,其變比誤差就大于10%。
　　
　　二、測定電流互感器10%誤差曲線方法
　 　
　　測定電流互感器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)場測量很易實現(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):保護裝置類型、整定值、 電流互感器的變比、接線方式和流過電流互感器的最大故障電流等。
　　測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)驗公式計算:對于油浸式LCCWD型,一般取Z2=(1.3～1.4)R2;對于套管式LRD型電流互感器,一般取Z2=2R2。用電流電壓法測定最 大負荷阻抗:在電流互感器根部用電流電壓法,分別測量電流互感器二次回路AB、BC、CA和A0相的阻抗。注意測量接線最好采用高內(nèi)阻電壓法。對于差動保 護接線,由于外部故障時,繼電器內(nèi)僅流過不平衡電流,故障電流并不流過繼電器,所以在實測時,應(yīng)將差動繼電器的線圈短接。計算公式為:
　　采用 低內(nèi)阻電流法或采用高內(nèi)阻電壓法均可。試驗時要注意,電流互感器一次側(cè)開路,斷開二次側(cè)所有負荷后加電壓,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,影響到計算的準(zhǔn)確性。一般做到5A,有特殊需要時做到飽和為止。
　　根據(jù)U=f(I0)曲線,求出勵磁電壓、勵磁阻 抗、電流倍數(shù)與允許負荷的關(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,流經(jīng)二次線圈的電流即為電流互感器的的 勵磁電流。對于同一臺電流互感器的不同二次繞組,在同樣的勵磁電流下,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,勵磁電流應(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,I0為10%,I2為90%。所以一次電流變換到二次側(cè)時為勵磁電流的10倍,二次側(cè)電流為勵磁電流的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)能承受的電流對于額定電流的倍數(shù)不應(yīng)小于以下各式計算值:
　　發(fā)電機縱差保 護:m10=(KkIkmax)/I1N
　　Ikmax:外部短路時,流過電流互感器的最大電流,即等于發(fā)電機出口處三相短路時的短路電流;
　 　I1N:電流互感器的額定一次電流;
　　Kk:可靠系數(shù)。考慮到差動保護中采用帶速飽和變流器的繼電器,保護裝置對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,需將控制電纜的截面加大很多,很不經(jīng)濟,所以可靠系數(shù)取1.3;
　　變壓器縱差、發(fā)電機變壓器組縱差保護:m10=(KkIkmax)/I1N
　　Ikmax:外部短路時,流過電流互感器的最大電流。對于雙 繞組變壓器、發(fā)電機雙繞組變壓器組,當(dāng)發(fā)電廠與大電力系統(tǒng)聯(lián)系時,短路電流可按系統(tǒng)容量等于無限大條件來計算。對三繞組變壓器和發(fā)電機三繞組變壓器組,短路電流則按各種實際的系統(tǒng)容 量條件來計算;
　　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取1.5。
　　母線縱差保護:m10= (KkIkmax)/I1N
　　Ikmax:外部短路時,流過電流互感器的最大電流。需求按電源分支線內(nèi)電流實際分布來計算短路電流;
　 　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取1.5。
　　35～110kV線路星形接線的電流速斷保護、3～220kV線 路星形接線的過電流保護、廠用變壓器的速斷和過流保護(含零序過流保護):m10=(KkIdz2)/IN
　　Idz2:保護裝置的動作電流;
　　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。
　　具有方向性的保護裝 置:m10=(KkIkmax)/I1N
　　Ikmax:當(dāng)保護安裝處的前方或后方引出線短路時,流過電流互感器的最大電流的周期分量;
　 　Kk:可靠系數(shù)。當(dāng)保護動作時限為0.1S時取2;0.3S時取1.5;大于是1S時取1。
　　非方向性的阻抗保護:
　　線路差動 保護(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電流互感器勵磁的影響,當(dāng)差 動保護不采用速飽和變流器時取2;采用速飽和變流器時取1.3。
　　Ikmax:外部短路時,流過所接電流互感器的最大電流的周期分量;對于雙 回線橫差保護,因雙回線阻抗相等,在外部短路時,流過每回線的短路電流只是Ikmax的一半。
　　結(jié)語:
　　將實測阻抗值按最嚴(yán)重的 短路類型換算成Z;然后根據(jù)計算出的電流倍數(shù)m10,找出與m10倍數(shù)相對應(yīng)的允許阻抗值Zfh,如果Z≤Zfh時為合格。當(dāng)電流互感器不滿足10%誤差 要求時,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)備用相同級別電流互感器二次繞組,使負荷能力增大一倍;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;改變二次負荷元件的接線方式,將部分負荷移至互感器備用繞 組,以減小計算負荷。
　　
　　
　　參考文獻:
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