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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(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,現場測量很易實現。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。

　 收集數據: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U=f(I0)曲線,求出勵磁電壓、勵磁阻抗、電流倍數與允許負荷的關系,繪出10%誤差曲線根據電工理論,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不應小于以下各式計算值:
　 發電機縱差保護: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。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的非周期性分量是不靈敏的;而當可靠系數取為2時,需將控制電纜的截面加大很多,很不經濟,所以可靠系數取1.3;

　 變壓器縱差、發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、發電機雙繞組變壓器組,當發電廠與大電力系統聯系時,短路電流可按系統容量等于無限大條件來計算。對三繞組變壓器和發電機三繞組變壓器組,短路電流則按各種實際的系統容量條件來計算;

　 Kk:可靠系數。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。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。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。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。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;然后根據計算出的電流倍數m10,找出與m10倍數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m10;③串聯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。

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