《电流互感器伏安特性和 10%误差曲线 的原理和分析 方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电流互感器伏安特性和 10%误差曲线 的原理和分析 方法（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电流互感器伏安特性和电流互感器伏安特性和 10 10 10 10 误差曲线误差曲线 的原理和分析方法的原理和分析方法 一 一 电流互感器的工作原理电流互感器的工作原理 电流互感器 CT 是变换电流的电气设备 它的主要功能是向二次系统提 供电流信号以反映一次系统的工作情况 目前 电力系统应用比较广泛的是带铁 芯的无气隙式电流互感器 其基本结构与变压器相同并按照变压器工作原理工 作 如下图 L1L2 I1N1 I2N2 I2 K1K2 图 1图 2 CT 一次侧绕组串接于电网 二次侧绕组与测量仪表或继电器的电流线圈相 串联 图中 L1 L2 和 K1 K2 表示电流互感器一次 二次绕组 此为一般
2、CT 的简单原理图 CT 的额定变比 K I1 I2 N2 N1 为原方与付方的匝数比 对于理想 CT I1 N1 I2 N2 I1 I2 N2 N1 当原方 I1 为 1 个电流时 付方产生 I2 I1 N1 N2 个电流 但在理论 计算中常将付方电流 I2 进行归一化 即将 I2 归一化为归算电流 I2 I2 I2 K I2 N2 N1 这样当原方电流 I1 为 1 个电流时 付方 I2 也为 1 个电流 这样可以将 CT 简化为图 2 所示的 T 型网路等效电路用于计算 下面为了描述方便归算电流 I2 用符号 I2 来表示 二 二 电流互感器的磁饱和特性电流互感器的磁饱和特性 带铁芯的电
3、流互感器的结构形式是原方绕组和副方绕组通过一个共同的铁 芯进行互感耦合 正常工作时铁芯的磁通密度 B 很低 激磁电流 Ij 很小 故 I2 I1 Ij I1 I2 与 I1 的误差极小 当发生短路时原方短路电流将变得很大 使磁通密 度 B 大大增加 Ij 也相应增加 在磁通密度 B 不很大 时 Ij 基本与 B 成线性增长 但 B 增加到一定程度后 将出现饱和现象 磁通增加将变得困难 这时增加 Ij 并不能使磁通成线性增加 而是增加 Ij 时 B 增加越来 越少 磁通密度 B 与激磁电流 Ij 的关系曲线如图 3 当 B 增加到一定程度后将出现饱和 这时 Ij 将急剧增大 于是 I2 I1 I
4、j 就会 出现较大误差 这就是铁心饱和导致互感器出现大的传导误差的原理 图 3 大的激磁电流 Ij 将会产生很大的功率 Ij U1 这个功率会使 CT 产生高的热 量 达到一定程度还可能烧毁电流互感器 磁场由小变大产生的磁场交变引起大 的磁力 从而导致铁心和硅钢片震动 所以我们经常能听到 CT 发出嗡嗡的声音 二 二 CTCT 伏安特性曲线伏安特性曲线 CT 伏安特性曲线其实质描述的就是上节所述的 B Ij 的关系曲线 CT 伏安特性曲线的测试方法如图 4 将 CT 的原方开路 从付方加入交流电 压 U2 测量电流 I2 U2 与 I2 的关系曲线即为伏安特性曲线 图 4图 5 由图 2 可见
5、 由于原方开路 故所加电压 U2 产生的电流 I2 等于激磁电流 Ij 即 I2 Ij 而 U2 I2 Zj Z2 Ij Zj Z2 由于 Z2 是线圈内阻抗 其数值远小于激磁阻抗 Zj 故 U2 I2 Zj Z2 Ij Zj Z2 Ij Zj Uj 由此可见 U2 与 I2 的关系曲线就是 Uj 与 Ij 的关系曲线 根据磁感应定律 线圈的感应电压 Uj 与磁通的变化率成正比 在固定频率 的交流磁场中 Uj 与 B 成正比 故 Uj 与 Ij 的关系曲线即描述的是 B 与 Ij 的关 系曲线 也就是说根据此测试方法测得的伏安特性曲线描述的就是 B 与 Ij 的关 系曲线 从真实试验测出的伏安
6、特性曲线图 5 与图 2 形状相同 数值成比例 三 三 CTCT 的传导误差和误差曲线的传导误差和误差曲线 由图 2 可知 I2 I1 Ij I1 I2 Ij I2 I2 Z2 Zl Zj 公式右边一项 E Ij I2 Z2 Zl Zj 即为 CT 产生的传导误差 即原方 I1 传导到付方的电流 I2 I1 误差为 Ij 在理想 CT 中 Zj Ij 0 故 I1 I2 无传导误差 在实际 CT 中 I1 不大时 CT 未饱和 Zj 很大 误差也很小 但当 I1 越大 时磁通 B 越饱和 这时 Zj 急剧减小 这时 Ij 急剧增大 即误差 E 急剧增大 这 就是 I1 越大传导误差越大的原理
7、在 CT 所带的实际电路中 回路负载 Zl 0 若 Zl 越大时 E I2 Z2 Zl Zj 也越大 即 CT 所带回路越多 误差也会越大 综上所述 当一次电流 I1 增大时 误差会越大 同样回路负载 Zl 越大时 误差也会越大 那么 若 I1 增大时 可以通过减小 Zl 或者 若 Zl 增大时 可以通过减小 I1 都可适当减小一些误差 即是说 要将误差控制在一定范围 内 当 I1 增大时可以通过减小 Zl 来实现 反之当 Zl 增大时可以通过减小 I1 来实现 这就是 10 和 5 误差曲线的原理 10 误差曲线 是当传导误差 E 10 时 CT 一次电流倍数 m10与 CT 二次侧 所带负
8、载 Zl 的关系曲线 如图 6 所示 即 CT 一次电流倍数为 m10 二次负载为 Zl 时 误差 E 10 曲线纵坐标为 m10 m10 I1 I1e 即 原方额定电流的倍数 曲线横坐标为Zl 为付方所带负载 曲线上某点 A Ax Ay 的意义是 当阻抗 Zl Ax 时 最大允许一次电流 I1 Ay I1e 此时误差 E 10 若 I1 大于此值 或 Zl 大于 Ax 误差均大于 10 5 误差曲线的意义与 10 误差曲线类似 只是允许误差为 5 10 5 误差曲线可以由 CT 伏安特性曲线通过递归计算得出 由于计算过 程比较复杂 将在其他文章中单独结束 在此不再赘述 但在计算中要用到 CT
9、 的二次线圈内阻抗 Z2 故在 FA 102 103 装置中 在计算误差曲线时要输入 Z2 选项 Z2 数值的测量相当困难 一般常用的简化测量方法是测量其二次线圈直 流电阻 R2 然后取 Z2 3 R2 四 运用误差曲线分析所安装四 运用误差曲线分析所安装 CTCT 是否合格的方法是否合格的方法 假设 CT 安装于某线路中 如图 7 要分析该 CT 安装是否正确合格 其方法 如下 1 通过整个一次系统的短路计算 计算 出 CT 所安装的该线路最大短路电流 I1max 计算 Ay I1max I1e 一般是 最大运行方式下 该线路出口出三相 短路时的电流值 2 测量 CT 二次侧所接外回路的总阻
10、抗 值 Zl 即从 CT 二次绕组出口处测得 的外回路总阻抗 该阻抗值可以用 CTY CTP 型或 FA 103 型互感器测试仪测得 图 7 3 测量 CT 二次线圈内阻抗 方法见上节介绍 4 通过 10 误差曲线可以查对应于 m10 Ay 的点 其横坐标为 Ax 若二次回 路阻抗 Zl Ax 则误差将小于 10 该回路合格 可以正确投入使用 若 Zl Ax 则不合格 可以通过多种方法 如加大电缆线径 减小回路 所带元件数 缩短回路长度 更换更大容量 CT 等 解决问题 上述分析方法由于太过复杂 而且受各种实际条件制约 往往能成功进行分 析的不多 而通常的做法往往是采用对比法 对比法有多种 1 对比多条相似回线的 CT 的伏安特性曲线是否基本相同 可以判断是否 某些 CT 性能不能满足要求 2 对比一条线的三相 CT 的曲线是否否基本相同 或变压器高低测 CT 的 曲线是否基本相似 可以判断是否某些 CT 不能满足要求 3 保护 CT 一般伏安特性曲线的电压比较高 测量 CT 一般不做伏安特性 曲线 要做的话其曲线电压很低就饱和 检查 CT 的伏安特性曲线电压 值一般可以判断是否把保护 CT 与测量 CT 弄混 或是否把 CT 的保护绕 组和测量绕组弄混 4 通过CT的 10 误差曲线 以及估算的线路短路电流的测得的二次负载 大致可以判定 CT 是否能满足要求
