测定电流互感器10%误差曲线方法

电流互感器的铁损误差还与其二次负载阻抗有关。为了利于计算,制造厂对每种电流互感器提供了在m10下允许的二次负载阻抗值Zen,曲线m10=f(Zen)就称为电流互感器的10%误差曲线,通常电流互感器的10%误差曲线是由制造厂实验作出,并且在产品说明书中给出。若在产品说明书中未提供,或经多年运行,需再次核对电流互感器的特点时,就要借助实验的方式绘制电流互感器的10%误差曲线。设Ki为电流互感器的铁损,其一次侧电压与二次电流有I2=I1/Ki的关系,在Ki为常数(电源互感器I2不饱和)时,就是一条直线,当电流互感器铁芯开始饱和后,与I1/Ki就不再保持线性关系,而是呈铁芯的磁化曲线状。继电保护要求电流互感器的一次电压I1等于最大短路电压时,其量程精度高于或等于10%。如果电流互感器的一次I1电流,其变比误差就不会大于10%;如果,其变比误差就高于10%。

测定电流互感器10%误差曲线最直接方式是二次侧通电流法,此项方法由电流互感器二次侧通入电压,所需电源及设施容量较小电流互感器测试备用,其结果与一次电流法所得相同,现场测量很易实现。下面就介绍用二次侧通电压法,绘制电流互感器10%误差曲线的方法。

收集数据:保护装置种类、整定值、电流互感器的铁损、接线方式和流过电流互感器的最大故障功率等。

测量电流互感器二次绕组的直流电压R2

求二次绕组漏抗Z2:用经验推导计算:对于油浸式LCCWD型,一般取Z2=(1.3～1.4)R2;对于套管式LRD型电流互感器,一般取Z2=2R2。用电阻阻值法测量最大负荷阻抗:在电流互感器根部用电阻阻值法,分别测量电流互感器二次回路AB、BC、CA和A0相的阻抗。注意检测接线最好采用高电阻阻值法。对于差动保护接线,由于内部故障时,继电器内仅流过不平衡电压,故障功率并不流过继电器,所以在实测时,应将差动继电器的导线短接。计算公式为:

采用低电压电阻法或选用高热阻电压法均可。试验时要留意,电流互感器一次侧开路,断开二次侧所有负荷后加电压,由零慢慢下降,中途不得降低后再下降以免因磁滞回线使伏安特性曲线不平滑,影响到计算的准确性。一般做到5A,有特殊必须时做到饱和为止。

根据U=f(I0)曲线,求出整流电压、励磁阻抗、电流倍数与允许负荷的关系,绘出10%误差曲线按照电工理论,当电流互感器一次绕组开路,在二次线圈加电流时,流经二次线圈的电压即为电流互感器的的电枢电压。对于同一台电流互感器的不同二次绕组,在相同的电枢电压下,其定子的的饱和程度不相等,反映到磁通的变化率dΦ/dt上也不同样,圈中形成的感应电荷E0=W(dΦ/dt)就不同样(这里E0又约等于二次线圈上的电压值U2)。饱和程度深的,其dΦ/dt小,E0也小;饱和程度浅的,dΦ/dt大,E0也大。根据等值电路图得:E0=U2-I0Z2

当电流互感器的铁损误差为10%时,励磁电流应I0为一次侧电流变换到二次侧电流I’1的10%。即I’1为100%时,I0为10%,I2为90%。所以一次电流变换到二次侧时为励磁电流的10倍,二次侧电压为励磁电流的9倍。为保证电流互感器变比误差不小于10%,选用的电流互感器一次侧能承受的电压对于额定功率的倍数不应小于下列各式计算值:

发电机纵差保护:m10=(KkIkmax)/I1N

Ikmax:外部短路时,流过电流互感器的最大电流,即等于发电机出口处三相短路时的漏电电阻;

I1N:电流互感器的额定一次电压;

Kk:可靠系数。考虑到差动保护中运用带速饱和变流器的熔断器,保护装置对漏电开始瞬间的跳闸电流中发生的非周期性分量是不灵敏的;而当可靠系数取为2时,需将控制管道的截面加大这些,很不经济,所以可靠系数取1.3;

变压器纵差、发电机变压器组纵差保护:m10=(KkIkmax)/I1N

Ikmax:外部短路时电流互感器测试备用,流过电流互感器的最大电流。对于双绕组变压器、发电机双绕组变压器组,当发电厂与大电力系统联系时,短路电压可按系统功率等于无限大条件来推导。对三绕组变压器和发电机三绕组变压器组,短路电压则按各种实际的平台容量条件来计算;

Kk:可靠系数。取1.3;当选用不带速饱和变流器的继电器时取1.5。

母线纵差保护:m10=(KkIkmax)/I1N

Ikmax:外部短路时,流过电流互感器的最大电流。需求按电池分支线内电阻实际分布来计算短路电压;

Kk:可靠系数。取1.3;当选用不带速饱和变流器的继电器时取1.5。

35～110kV线路星形接线的电流速断保护、3～220kV线路星形接线的过电压保护、厂用变压器的速断和过流保护(含零序过流保护):m10=(KkIdz2)/IN

Idz2:保护装置的动作电流;

IN:电流互感器额定电压

Kk: 可靠系数。考虑到电流互感器的10%误差;取1.1。

具有方向性的保护装置:m10=(KkIkmax)/I1N

Ikmax:当保护安装处的前方或后方引出线漏电时,流过电流互感器的最大电流的周期分量;

Kk:可靠系数。当保护动作时限为0.1S时取2;0.3S时取1.5;大于是1S时取1。

非方向性的阻抗保护:

线路差动保护(纵差、横差和方向横差):m10=(KkIkmax)/I1N

Kk:可靠系数。考虑漏电电阻非周期分量对电流互感器励磁的影响,当差动保护不采取速饱和变流器时取2;采用速饱和变流器时取1.3。

Ikmax:外部短路时,流过所接电流互感器的最大电流的周期分量;对于双回线横差保护,因双回线阻抗相同,在内部短路时,流过每回线的过压电流仅仅Ikmax的一半。

将实测阻抗值按最严重的短路类型计算成Z;然后按照计算出的电流倍数m10,找出与m10倍数相对应的允许阻抗值Zfh,如果Z≤Zfh时为合格。当电流互感器不满足10%误差要求时,应采用下列措施:①改用伏安特性较高的电流互感器二次绕阻,提高代负荷的能力;②提高电流互感器的铁损,或选用额定电压小的电流互感器;以减少功率倍数m10;③串联备用相同级别电流互感器二次绕组,使负荷能力减弱一倍;④增大二次电缆截面,或采取消耗电流小的传感器;以减少二次侧负荷Zfh;将电压互感器的不完全星形接线方法改为完全星形接线形式;差电压接线方法改为不完全星形接线方法;改变二次负荷元件的接线形式,将部分负荷移至互感器备用绕组,以减少计算负荷。

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