電流互感器10%誤差曲線應(yīng)用研究

溫仙花

摘 要：該文論述了電流互感器10%誤差曲線的產(chǎn)生原因及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用勵(lì)磁特性曲線進(jìn)行10%誤差曲線校核的方法。在現(xiàn)場(chǎng)繼電保護(hù)整定中，具有一定的實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：電流互感器；10%誤差曲線；繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：[TM452] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2013）-12-0258-01

10%誤差曲線是保護(hù)用電流互感器的一個(gè)重要的基本特性。保護(hù)用電流互感器的工作特點(diǎn)不同于測(cè)量用電流互感器，它要求當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生事故時(shí)，啟動(dòng)相應(yīng)的保護(hù)裝置，切除故障設(shè)備。繼電保護(hù)裝置整定的動(dòng)作電流通常比電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的工作電流大幾倍甚至幾十倍，為了保證繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作，不因?yàn)轱柡图罢`差帶來拒動(dòng)規(guī)程規(guī)定保護(hù)用電流互感器，在一次側(cè)負(fù)載和一次電流為已知的情況下，電流互感器的電流誤差不得超過10%。電流互感器10%誤差曲線是指在電流誤差為10%的條件下，一次電流對(duì)其額定電流的倍數(shù)M與電流互感器允許的二次負(fù)載的關(guān)系曲線。

一、電流互感器產(chǎn)生誤差的原因

從電磁感應(yīng)的工作原理上看，電流互感器為了正常工作所必須的激磁功率是產(chǎn)生誤差的基本原因。不論電流倍數(shù)加大，或是二次負(fù)載增加，它們的結(jié)果都引起電流互感器感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2（E2=IoχZ2總，Z2總=Z2N+Z2W，Z2N是電流互感器自身二次繞組阻抗，Z2W是外電路二次負(fù)載）的升高，互感器的鐵芯和二次繞組匝數(shù)W2制造時(shí)已定，E2的升高就是電流互感器鐵芯中磁通密度和激磁功率的升高。電流互感器的激磁功率只能來自于它的電源側(cè)——一次繞組。也就是說一次繞組電流有更多份額未能變換反映到二次電路中去，其結(jié)果是誤差分量的擴(kuò)大。特別在鐵芯接近磁飽和時(shí)，稍升高E2，耗用的激磁功率就劇增，所以10%誤差曲線是10%負(fù)誤差曲線

1、電流互感器10%誤差曲線

電流互感器LA1—10—400/5的10%誤差曲線如圖1，由曲線可看出，一次電流倍數(shù)越大，相應(yīng)允許的二次負(fù)載越小。

2、勵(lì)磁特性曲線

在運(yùn)行單位或安裝現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)試電流互感器的10%誤差曲線是很困難的，現(xiàn)場(chǎng)通常進(jìn)行勵(lì)磁特性曲線試驗(yàn)，并利用它的勵(lì)磁特性曲線進(jìn)行10%誤差校核。勵(lì)磁特性曲線試驗(yàn)的接線見圖2。試驗(yàn)時(shí)，電流互感器一次繞組開路，從二次繞組通入50Hz交流電流，測(cè)得各電流值二次繞組端子上的電壓值，即可繪出勵(lì)磁特性曲線，見圖3。

二、電流互感器二次負(fù)載校核計(jì)算

1、動(dòng)作電流的取用

繼電保護(hù)整定計(jì)算中，因根據(jù)保護(hù)用電流互感器10%的誤差曲線進(jìn)行二次負(fù)載的校核計(jì)算，校核計(jì)算取用的電流倍數(shù)M可分別情況考慮。

對(duì)一般的繼電保護(hù)裝置，可按最大整定動(dòng)作電流，如采用I階段動(dòng)作電流至互感器額定電流的倍數(shù)，就是電流互感器的二次負(fù)載不可大于按這個(gè)倍數(shù)M從10%誤差曲線上查得的對(duì)應(yīng)的允許值。按最大整定動(dòng)作電流校核合格的話，對(duì)最大短路電流來說，雖電流倍數(shù)更大，誤差亦可能超過10%，但它的二次電流絕對(duì)值必定大于整定動(dòng)作電流（二次值），所以不會(huì)影響保護(hù)裝置的正確動(dòng)作，故亦不需要按電器設(shè)備最大短路電流去校核10%誤差曲線。至于按最大短路電流校核電流互感器的動(dòng)、熱穩(wěn)定，還是必要的。對(duì)用于差動(dòng)保護(hù)的電流互感器，一方面要求在保護(hù)范圍區(qū)內(nèi)故障時(shí)保護(hù)裝置能可靠動(dòng)作；另一方面，差動(dòng)保護(hù)兩端（對(duì)三點(diǎn)差動(dòng)保護(hù)就是三端）電流互感器由于勵(lì)磁特性的差異而產(chǎn)生差動(dòng)回路的不平衡電流，在任何非區(qū)內(nèi)故障情況下都不允許它引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。電流倍數(shù)越大時(shí)，電流互感器特性的差異也越趨明顯；當(dāng)發(fā)生區(qū)外最大穿越性短路電流時(shí)不平衡電流最為嚴(yán)重。所以對(duì)差動(dòng)保護(hù)，應(yīng)按最大穿越性短路電流來校核各端電流互感器的10%誤差曲線。

2、二次負(fù)載校核

根10%誤差曲線校核電流互感器的二次負(fù)載，舉例說明校核電流互感器容許二次負(fù)載的方法。

某變電所變壓器差動(dòng)保護(hù)10kV側(cè)電流互感器型號(hào)是LA1—10—400/5，次級(jí)為星形接線，“D”級(jí)的10%誤差曲線如圖1。該變壓器10kv側(cè)最大穿越性短路電流為2875A。

計(jì)算穿越性故障電流對(duì)額定電流的倍數(shù)：

M=2875/400X1.5=10.8

式中：1.5是非周期分量系數(shù)

按M=10.8倍查圖1的允許二次負(fù)載為0.95Ω。電流互感器二次側(cè)負(fù)載為0.82Ω時(shí)，小于10%誤差容許的0.95Ω，滿足要求。

三、電流互感器10%誤差曲線校核

1、實(shí)測(cè)校核

某用戶變電所的變壓器高壓開關(guān)柜，應(yīng)用電流互感器二次電流通過繼電器GL—25/10常閉接點(diǎn)作交流脫扣器的旁路，構(gòu)成交流操作的保護(hù)接線。電流互感器用兩相不完全星形接法。機(jī)構(gòu)是CT—8型彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，柜內(nèi)電流互感器型號(hào)為L(zhǎng)A1—10—200/5。變壓器低壓出口短路時(shí)，高壓測(cè)故障電流928A。

繼電器反時(shí)限元件整定動(dòng)作電流考慮上、下級(jí)配合，取6A、1S（二倍動(dòng)作電流）。GL—25/10速動(dòng)元件動(dòng)作電流：I=1.5x928x5/200=34.8A。取6倍速動(dòng)。

利用勵(lì)磁特性曲線進(jìn)行10%誤差校核。

實(shí)測(cè)電流互感器二次負(fù)載Z2w=2.1Ω（連脫扣器阻抗），查資料LA1—10—200/5自身二次繞組阻抗值為0.369Ω。

Z2總=Z2N+Z2W=0.369+2.1=2.469Ω

當(dāng)速動(dòng)元件動(dòng)作時(shí)，動(dòng)作電流36A，需要電流互感器提供的二次電勢(shì)E2=36Ax2.469Ω=89V。由圖3可見LA1—10—200/5的勵(lì)磁飽和電勢(shì)為60V，不可能提供89V電勢(shì)；若要保證速動(dòng)元件可靠動(dòng)作，從滿足10%誤差的要求來看，即36Ax10%=3.6A，在圖3上對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電壓不能超出58V。校

核結(jié)果表明電流互感器不滿足保護(hù)要求，也就是說在這種情況下，不能保證開關(guān)速動(dòng)跳閘。

此時(shí)注意一點(diǎn)，與利用10%誤差曲線校核電流互感器二次負(fù)載不同；在用勵(lì)磁特性曲線和整定電流通過二次阻抗所必須的二次電勢(shì)進(jìn)行校核時(shí)，必須計(jì)入電流互感器自身的二次繞組阻抗。

2、采取的措施

在設(shè)計(jì)計(jì)算或現(xiàn)場(chǎng)校核中，為保證在故障情況下繼電保護(hù)裝置能正確可靠地動(dòng)作，可采取以下一些方法：

（1）減少二次負(fù)載，如當(dāng)電流互感器與保護(hù)裝置之間的引接電纜較長(zhǎng)時(shí)，可采用截面大一些的或雙芯并作一相。

（2）選用較大變流比的電流互感器。采用較大變流比后，校核誤差的一次電流值不變，對(duì)互感器一次額定電流的倍數(shù)M就較小了。

（3）電流互感器選型時(shí)采用10%誤差曲線較高的產(chǎn)品，如LA1—10改用LDZ—10型，后者的曲線比前者高的多，

（4）高壓電流互感器通常每臺(tái)由二次互感器元件組成，若把它的二次級(jí)繞組串接使用，能提高容許二次負(fù)載值。

四、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。

（5）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；

（6）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。

五、總結(jié)

以上論述說明，電流互感器10%誤差曲線應(yīng)用的研究對(duì)保護(hù)用的電流互感器的使用有著及其重要的意義。