電流互感器10％誤差曲線應用分析

　 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。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,并且在產品說明書中給出。若在絕緣子測試儀說明書中未提供,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Ki為電流互感器的變比,其一次側電流與二次電流有I2=I1/Ki的關系,在Ki為常數(shù)(電源互感器I2不飽和)時,就是一條直線,當電流互感器鐵芯開始飽和后,與I1/Ki就不再保持線性關系,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通電流法,此項方法由電流互感器二次側通入電流,所需電源及設備容量較小,其結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阻電壓法。對于差動保護接線,由于外部故障時,繼電器內僅流過不平衡電流,故障電流并不流過繼電器,所以在實測時,應將差動繼電器的線圈短接。計算公式為:

　 采用低內阻電流法或采用高內阻電壓法均可。試驗時要注意,電流互感器一次側開路,斷開二次側所有負荷后加電壓,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)與允許負荷的關系,繪出10%誤差曲線根據(jù)電工理論,當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,在繞組中產生的感應電勢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

　 當電流互感器的變比誤差為10%時,勵磁電流應I0為一次側電流變換到二次側電流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時為勵磁電流的10倍,二次側電流為勵磁電流的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能承受的電流對于額定電流的倍數(shù)不應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電流實際分布來計算短路電流;
　 Kk:可靠系數(shù)。取1.3;當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。

　 結語:

   將實測阻抗值按最嚴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)相對應的允許阻抗值Zfh,如果Z≤Zfh時為合格。當電流互感器不滿足10%誤差要求時,應采取以下措施: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。