淺談對CT伏安特性及10%誤差特性曲線的認(rèn)識

廣東粵電流溪河發(fā)電有限責(zé)任公司 吳澤鴻

淺談對CT伏安特性及10%誤差特性曲線的認(rèn)識

廣東粵電流溪河發(fā)電有限責(zé)任公司 吳澤鴻

介紹通過試驗(yàn)和計(jì)算獲得CT的伏安特性曲線和10%誤差特性曲線，淺析通過伏安特性曲線和10%誤差特性曲線判斷CT的質(zhì)量好壞，判斷CT是否滿足使用要求，幫助電氣初學(xué)者更好地理解和運(yùn)用伏安特性曲線和誤差特性曲線。

CT；伏安特性；10%誤差特性曲線

引言

根據(jù)DL/T596《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》[1]規(guī)定當(dāng)繼電保護(hù)有要求時(shí)需進(jìn)行CT伏安特性試驗(yàn)，一般在保護(hù)用的P級CT新安裝時(shí)和保護(hù)動作后需要進(jìn)行伏安特性的校驗(yàn)。CT伏安特性究竟是什么？為什么要做伏安特性校驗(yàn)？10%誤差特性曲線的作用是什么？如何獲得10%誤差特性曲線？讓我們一起來探討一下這些問題。

一、CT伏安特性

1.定義

CT伏安特性指在一次側(cè)開路的情況下，電流互感器二次側(cè)勵(lì)磁電流與二次側(cè)所加電壓的關(guān)系曲線（一般電壓為縱坐標(biāo)，電流為橫坐標(biāo)），實(shí)際上就是鐵芯的磁化曲線[2]。

2.試驗(yàn)?zāi)康?/p>

a）檢查新投產(chǎn)互感器的鐵芯質(zhì)量，留下原始數(shù)據(jù)（出廠試驗(yàn)）。

b）通過對比實(shí)測CT伏安特性曲線與出廠伏安特性曲線的飽和程度即拐點(diǎn)位置，以判斷繞組有無匝間短路等缺陷。

c）以CT伏安特性曲線為依據(jù)作10%誤差特性曲線，以校驗(yàn)繼保用CT的精度是否滿足運(yùn)行要求。

3.試驗(yàn)方法

a）試驗(yàn)接線

b）試驗(yàn)步驟

1）試驗(yàn)前將二次繞組引線和接地線全部拆除，一次側(cè)可靠開路，保證試驗(yàn)時(shí)CT各相可靠獨(dú)立于應(yīng)用設(shè)備。

2）對被試CT進(jìn)行退磁操作，避免剩磁對試驗(yàn)結(jié)果造成不良影響。

3）進(jìn)行伏安特性試驗(yàn)，從CT二次側(cè)施加電壓，參考CT二次額定電流值預(yù)先選取幾個(gè)電流點(diǎn)（5%或10%額定電流為一個(gè)點(diǎn)），逐步增加電壓，對應(yīng)預(yù)選的幾個(gè)電流點(diǎn)讀取對應(yīng)的電壓值。注意試驗(yàn)時(shí)的電流不能超過CT的額定電流值。

4）當(dāng)電壓稍微增加一點(diǎn)而電流增加很多時(shí)，說明鐵芯已接近飽和，該點(diǎn)電壓即為拐點(diǎn)電壓。一般認(rèn)為當(dāng)電壓增加10%而電流增加50%時(shí)，該點(diǎn)即為拐點(diǎn)。

5）測量完所有數(shù)據(jù)后逐漸降低電壓至零，切斷試驗(yàn)電源，試驗(yàn)完成。

c）曲線繪制

以電壓為縱坐標(biāo)，電流為橫坐標(biāo)，將試驗(yàn)所得的測點(diǎn)標(biāo)注在坐標(biāo)系上，再用圓滑的曲線把這些點(diǎn)連接起來，最后標(biāo)注拐點(diǎn)位置標(biāo)明拐點(diǎn)電壓。

4.關(guān)于試驗(yàn)的一些爭議

有些文章認(rèn)為選取的每個(gè)參考點(diǎn)都必須從零開始升壓升流，以消除CT內(nèi)的剩磁。我個(gè)人認(rèn)為不必每個(gè)點(diǎn)都從零開始升壓升流，而是連續(xù)地升壓升流把所有選點(diǎn)一次性做完。因?yàn)槭４诺漠a(chǎn)生是鐵磁材料固有的磁滯現(xiàn)象，只有當(dāng)勵(lì)磁電流不是交變地以由大到小降為零的方式對鐵芯進(jìn)行磁化才會導(dǎo)致鐵芯產(chǎn)生剩磁。所以當(dāng)我們在測量數(shù)據(jù)前先對CT進(jìn)行退磁操作，然后在測量過程中連續(xù)測量不發(fā)生突然掉電或電流突變的情況，是不會產(chǎn)生剩磁的，也就不存在剩磁對測量結(jié)果的影響。

5.CT二次側(cè)匝間短路的判斷

如果CT二次側(cè)發(fā)生匝間短路，則二次繞組的直阻將減小，二次繞組的阻抗也就減小，在CT鐵芯飽和電流不變的情況下，根據(jù)，二次繞組電壓將減小，從而在伏安特性曲線上表現(xiàn)為拐點(diǎn)電壓明顯降低，這樣就可以初步判定CT二次繞組存在匝間短路。

二、10%誤差特性曲線

1.誤差校核的目的及誤差曲線的定義

誤差校核的目的是為了確定當(dāng)一次電流達(dá)到最大短路電流值時(shí)，CT帶現(xiàn)有二次負(fù)荷的情況下，測量的準(zhǔn)確度是否能夠滿足繼電保護(hù)的要求。

誤差曲線的定義是當(dāng)變比誤差ef為一定值時(shí)，一次電流I1與一次額定電流I1e的比值m和二次負(fù)荷阻抗Zfh的關(guān)系[3]。即，其中。

2.造成變比誤差的原因

電流互感器等值電路圖

當(dāng)一次電流I1增大，鐵芯飽和后，磁導(dǎo)率變小，電感變小，阻抗Ze減小，Ie增大，誤差也就增大；當(dāng)二次負(fù)荷阻抗Zfh增大，并聯(lián)時(shí)電流與阻抗成反比，那么I2減小，Ie增大，誤差也就增大了。因此一次電流I1和二次負(fù)荷阻抗Zfh是影響誤差的主要原因。誤差曲線就反映了I1與Zfh的關(guān)系，所以做出誤差曲線就可以判斷被試CT是否滿足使用要求。

3.誤差曲線的推算（以10%誤差曲線為例）

1）通過前面介紹的CT伏安特性試驗(yàn)方法測得CT伏安特性曲線，即

其中R2可用電橋或者直阻儀測量獲得，Z2可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得。

3）計(jì)算勵(lì)磁阻抗Ze

4）計(jì)算一次電流倍數(shù)m

當(dāng)電流的比誤差為10%時(shí)，Ie應(yīng)為一次電流折算到二次側(cè)的總電流I1的10%，則二次電流I2為一次電流折算到二次側(cè)的總電流的 90%。一般電流互感器二次額定電流為5A，以此為例，則：

得m10與Ie的關(guān)系方程。

5）計(jì)算允許的二次負(fù)荷阻抗Zfh

如電流互感器等值電路圖所示，Ze與并聯(lián)，所以阻抗比等于電流的反比，即：

7）公式推導(dǎo)總結(jié)

8）曲線的繪制

9）示例

三、CT是否滿足要求及不滿足要求時(shí)的解決方法

1.判斷是否滿足要求的方法

1）計(jì)算一次電流倍數(shù)。用該點(diǎn)最大短路電流除以一次額定電流得到一次電流倍數(shù)m10；

2）查誤差曲線m10所對應(yīng)的最大允許二次負(fù)荷阻抗Zfh；

3）測量該CT實(shí)際所帶二次負(fù)荷阻抗Zsj；

4）比較Zsj與Zfh的大小，如果則滿足要求，說明在該短路電流下CT的誤差不會大于10%；如果則不滿足要求，說明在該短路電流下CT的誤差大于10%。

2.不滿足要求時(shí)的解決方法

1）改用伏安特性更高的CT，即改用飽和倍數(shù)更高的CT，提高帶負(fù)荷的能力。

2）其他條件不變，提高CT變比，即采用一次額定電流大的CT，以減小一次電流倍數(shù)。從10%誤差曲線可看出電流倍數(shù)越小所允許帶的二次負(fù)荷越大。

3）增大二次電纜截面或采用消耗功率更小的繼電器，以減小二次負(fù)荷大小。

4）將參數(shù)相同的CT二次繞組串聯(lián)使用，變比不變，容量增加一倍。

四、結(jié)束語

綜上所述，CT伏安特性可判斷CT的質(zhì)量是否良好，CT是否存在匝間短路等故障，CT的伏安特性曲線可理解為鐵芯的磁化曲線。CT的誤差曲線可檢測CT的測量精度是否滿足繼電保護(hù)的使用要求，保證繼電保護(hù)動作的正確性。CT的伏安特性及誤差曲線對于電廠來說，在產(chǎn)品交接試驗(yàn)及設(shè)備檢修時(shí)都具有重要意義。

[1]DL/T 596-1996,電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2]高占杰.CT伏安特性試驗(yàn)及10%誤差校核[J].水電廠自動化,2008,29(1): 78-80.

[3]郭耀珠,石光,劉華,劉巍.保護(hù)用電流互感器10%誤差曲線現(xiàn)場測試及其二次負(fù)載校核[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2008,36(23):103.

吳澤鴻（1989—），男，廣東從化人，現(xiàn)供職于廣東粵電流溪河發(fā)電有限責(zé)任公司，助理工程師，電力工程電氣專業(yè)。