保护用电流互感器饱和特性及其误差曲线研究

保护用电流互感器饱和特性及其误差曲线研究 第46卷第12期 年2010年 1212月月2010 HighVoltageApparatus Vol.46No.12 Dec.第46卷2010第12期 ?29? 赵满江1， 李仰平2 (1.西安热工研究院有限公司，陕西西安710032;2.西安交通大学，陕西西安710049) 摘要:当电力系统发生故障时，一次电流比正常运行时的电流大几倍甚至几十倍，此时，保护用电流互感器的铁芯发生饱和，引起二次电流的畸变，从而使继电保护及其二次设备误动作。笔者对保护用电流互感器的误差与饱和特性进行了分析，介绍了实际工作中电流互感器误差曲线的绘制以及二次负载的校核方法，并提出了减小电流互感器误差的具体措施。关键词:电流互感器;饱和特性;误差曲线;二次负载中图分类号:TM452 文献标志码:A 文章编号:1001-1609(2010)12-0029-03 ——————————————————————————————————————————————— ResearchonSaturatedCharacteristicsandErrorCurveofProtectiveCurrentTransformer ZHAOMan-jiang1，LIYang-ping2 (1.Xi′anThermalPowerResearchInstituteCo.,Ltd.,Xi′ an710032,China;2.Xi′anJiaotongUniversity,Xi′an710049,China) Abstract:Theprimarycurrentofpowersystemmayincreaseseveralorevenmultipletimeswhilepowersystemfaultsoccur.Inthiscondition,theironcoreofprotectivecurrenttransformerwillbecomesaturated,whichcausesthedistortionofsecondarycurrentandaffectstheoperationofprotectionrelayandothersecondaryequipments.Inthispaper,thesaturatedcharacteristicsofprotectioncurrenttransformerareanalyzed,themethodsofplottingerrorcurveandcheckingsecondaryloadareintroduced,andthemeasureofreducingerrorforprotectioncurrenttransformerispresented. Keywords:currenttransformer;saturatedcharacteristics;errorcurve; secondaryload 0引言 近年来，中国电力系统正朝着高电压、大电流、 性测试工作，但仅仅是几组简单数据，远没有做到饱和点。这些 有限的数据，对判断电流互感器的工作特性是否满足继电保护运行要 求没有参考价值。电流互感器现场试验工作应引起基建调试、运行检 验及其管理、监督等部门的高度重视，以确保继电保护装置的正确动 ——————————————————————————————————————————————— 作。 基于目前电力企业对保护用电流互感器的使用现状，笔者对保护用电流互感器的误差与饱和特性进行了分析，介绍了实际工作中电流互感器误差曲线的绘制以及二次负载的校核方法，并提出了减小电流互感器误差的具体措施。 远距离输电的方向发展，这对系统运行的安全性和稳定性提出了更高的要求。继电保护是保证电力系统安全、稳定运行的重要手段，保护用电流互感器是继电保护系统中重要的设备之一，其输出结果准确与否，直接关系着继电保护装置及监控装置等二次设备能否正常运行。当电力系统发生故障时，故障电流比正常运行时的工作电流大几倍甚至几十倍，为了保证继电保护装置正确动作，GB1208—2006《电流互感器》 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 :在额定频率及额定负荷下，保护用电流互感器在额定准确限值一次电流下的复合误差不允许超过10%。 据西安热工研究院有限公司于2008年对10余家发电企业的调研结果，制造厂家未提供电流互感器10%误差曲线的出厂试验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ，有的调试单位或发电企业的试验部门虽然开展了电流互感器伏安特 1 1.1 电流互感器误差及铁心饱和分析 电流互感器的误差 电流互感器工作时，一次安匝(IpN1)不能全部转 换为二次安匝(IsN2)，其中一小部分将作为励磁安匝(IeN2)——————————————————————————————————————————————— 用于产生铁心中的磁通，即 (1)IpN1=IsN2+IeN2 式(1)中，N1和N2分别为一次和二次绕组线圈匝 ?30? Dec.2010HighVoltageApparatusVol.46No.12 数;Ip和Is分别为一次和二次电流方均根值;Ie为励磁电流方均根值。 励磁安匝除了在电流互感器铁心中产生磁通外，还产生涡流损失和磁滞损失等铁心损耗，这种自身结构特点造成了电流互感器的电流误差和相位误差。电流互感器的等值电路图见图1。 图1电流互感器等值电路图 1)电流误差(比值差)。互感器在测量电流时所 出现的数值误差称为电流误差或比值差，它是由于存在励磁电流引起的实际电流比与额定电流比不相等造成的。电流误差按一次电流的百分数用式(2)表示[1] εi=KnIs-Ip×100% (2) p 2)相位误差。一次电流与二次电流相量的相位 之差称为互感器的相位误差。按规定的正方向，若二次电流相量超前一次电流相量时，相位差为正值。 3)复合误差。有些情况下，电流不是准确的正 ——————————————————————————————————————————————— 弦函数，所以不能用方均根值和相量相位来准确表示其误差，在铁心中磁通密度接近饱和时，这种情况更为明显。为此定义了复合误差，电流互感器5%或10%误差即指其复合误差，复合误差通常按式(3)用一次电流方均根值的百分数来表示[1] εc=100 姨1乙 T (Knis-ip)2dt(3p0)式(3)中，ip和is分别为一次和二次电流瞬时值;T为 一个周波的时间。 1.2电流互感器的铁心饱和分析 电力系统发生故障时，一次电流要比系统正常 运行时的电流大几倍甚至几十倍，这种大容量的一次电流引起电流互感器铁心出现非线性的励磁特性以及饱和，此时，二次电流随一次电流的变化已不再是正常的比例关系，互感器的误差亦随之扩大，这种误差严重影响继电保护的动作特性。 电流互感器的饱和分为两类:一类是由大容量短路稳态对称电流引起的稳态饱和，另一类是由短路电流中含有非周期分量引起的暂态饱和。 在稳态对称短路电流下，影响电流互感器饱和 的因素有:短路电流幅值、二次回路阻抗、工频励磁阻抗、匝数比和剩磁等。在实际的短路暂态过程中，短路电流可能存在非周期分——————————————————————————————————————————————— 量而严重偏移，这样，可能导致电流互感器严重暂态饱和[2]。 在影响电流互感器饱和的因素中，二次回路阻抗、变比以及剩磁是主要的因素。 对于给定的一次电流，二次回路阻抗大时，要求感应电动势愈高，此时磁通就会增大，铁心容易达到饱和。 对于给定的一次电流，增大电流互感器变比，可使相应的二次电流减小，二次回路阻抗不变时，导致感应电动势降低、磁通量减小，铁心不易达到饱和。 剩磁取决于一次电流开断瞬间铁心中的磁通。对于纯电感负荷，电流为零瞬间电压最大，磁通为零，故无剩磁。对于纯电阻负荷，电流为零瞬间电压亦为零，此时铁心剩磁最大，当出现大容量一次电流时，铁心容易达到饱和[3-8]。 2 误差曲线的绘制以及二次负载校核 2.1 电流互感器的误差曲线 电流互感器的误差曲线是指当电流互感器的 误差满足要求时(5%或10%)，一次电流倍数m10(一次电流Ip与其额定电流Ipn的比值)和二次负载阻抗 Zb之间的关系特性曲线。对于P类电流互感器来说，准确级为10P的电流互感器误差曲线称为10%误差曲线，5P即为5%误差曲线[4]。2.2误差曲线的绘制 ——————————————————————————————————————————————— 2.2.1测量电流互感器的伏安特性 试验仪器采用电流互感器特性综合测试仪。试验时，将电流互感器一次绕组开路，二次绕组与二次回路负载断开，在二次绕组侧施加电压。当施加电压的方均根值增加10%，励磁电流增加50%时，电流互感器开始饱和，继续升高电压，直至励磁电流达到电流互感器的二次额定电流时，将调压器的输出电压匀速调至零，测量结束。根据测量的电压与电流值，绘制电流互感器的伏安特性曲线，见图2 。 图2电流互感器伏安特性曲线 2010年12月第46卷第12 期?31? ———————————————————————————————————————————————