电流互感器10%误差
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电力系统微机保护 测试技术
• 电流互感器10％误差校验
电流互感器的误差及负载
• 误差包括变比误差及相角误差。继电保护要求综 合误差不超过10%，即励磁电流不超过一次电流 的10％，相角误差不超过7° • 产生测量误差的原因一是电流互感器本身造成的， 二是运行和使用条件造成的 • CT的二次负载阻抗大小对CT准确度有很大影响。 原是CT二次负载阻抗增加的越多，超出所容许的 二次负载阻抗时，励磁电流的数值就会大大增加， 使铁芯进入饱和状态，在这种情况下，一次电流 很大一部分将用来提供励磁电流，从而使互感器 的误差大为增加。
误差不满足要求时的技术措施
• 1)选择大容量的互感器；
• 2）加大连接二次回路电缆截面积，减少 电缆连接阻抗；
• 3）改变接线系数，将三角形接线改为 星形性接线；
• 4）加大电流互感器的一次额定电流， 以减少短路电流倍数；
• 5）将同互感器相同变比的两个二次绕组串联使 用，增高拐点电压，提高容许短路电流倍数。
–测量的负载阻抗比允许阻抗小则合格。
U Z I
电流互感器10％误差校验
实例：一台220kV电流互感器测得伏安特性及参数如下
一次电流 Ｉ Ｕ
Ｅ
1200A 1 290
289
二次电流 2 298
296
5A 5 306
302
二次漏抗 6 308
304
0.76欧 10 311
304
0.5 280
279
4 300
297
8 310
304
Z fh
E Z II ' 0.9m I N
m
Zfh
1
61.24
2
31.35
4
15.68
8
7.49
10
5.95
12
4.87
16
3.46
20
2.62
计算最大短路电流为18kA，测得二次负载为1.96欧。试 判断该互感器是否满足10%误差要求？
电流互感器10％误差校验
• 由最大短路电流为18kA得m=15,查上述曲线Zfh为 3.9欧姆，实测二次负载为1.96欧小于3.9欧姆， 满足10％误差要求。
• 当最大短路电流为18kA，Km等于15，小于20.6， 误差满足要求。
方法二 拐点法
• 拐点电压检查10％误差步骤： –1）估算互感器二次漏抗， Z2=（1～3）R2； –2）做电流互感器伏安特性曲线，求取拐点电压； –3）实测二次回路实际负载阻抗； –4）利用上式计算最大允许短路电流倍数； –5）计算最大短路电流，并与最大允许短路电流倍数 比较，得出结论。
E Z II ' 0.9m I N
电流互感器10％误差校验
• 如上例中作出的伏安特性曲线拐点电压为15１２V，励磁 电流为127.9mA，假定实测电流互感器二次直流电阻为８ 欧姆，取二次漏抗为两倍直阻为16欧姆，二次额定电流 为1A，则计算允许负载电阻和短路倍数为：
E U g I 0Z 1512 0.128 *16 1510.0 V
U g K m I 2N (Z fh Z 2)
Km
Ug I 2N (Z fh Z 2)
从上式可以看出，电流互感器二次额定电流已知如 果仍然用前述的方法估算互感器的二次漏抗，通过 做伏安特性得到拐点电压后上式只剩下两个参数未 知，即：允许负载阻抗是短路电流倍数的函数。
方法二 拐点法
我们仍以上述实例为例
Z
9
Z II '
• 可以看出，10%误差与励磁阻抗、二次漏抗和所带负载阻 抗。与求负载阻抗需事先测出励磁阻抗、二次漏抗
电流互感器10％误差校验
• 如果能测量或计算出励磁阻抗和二次漏抗，则容许的负载 阻抗就可以得到。 • 这两个参数我们可以通过试验得到。试验可分三步进行。 • 第一步：二次漏抗测量 • 由于现场测试电流互感器漏抗比较困难，一般可按经验公 式计算，ZII=（1～3）R2，R2二次绕组内阻，可用万用表 直接测量得到。 • 第二步：励磁阻抗测量 –作电流互感器伏安特性曲线 • 方法：互感器一次侧开路，在二次侧加电压，开始 加压时互感器端口电压线性增加，电流（励磁电流） 很小，当电压加到互感器接近饱和时，互感器端口 电压变化较缓慢，电流增加特快，其典型曲线如图 所示。
• I’是等效到二次测得一次测电流,（m），因此可得：
Z fh
E Z II ' I' 0.9 IN IN
Z fh
E Z II ' 0.9m I N
I' m IN
电流互感器10％误差校验
Z fh
• 由上是可以看出， 上述公式中Ｅ和 ZII’已经得到，进 而就可以得到10 ％误差曲线。 • 方法是给定一个 负载阻抗计算一 个允许短路电流 倍数，也可给定 一个短路电流倍 数计算一个，允 许负载阻抗。
电流互感器10％误差校验
• 对于保护用电流互感器，必须按实际的二次负载
大小及系统可能出现的最大短路电流进行10％误
差校核。电流互感器10％误差是继电保护装置的
电流互感器的最大允许误差，也是各类保护装置 整定计算依据。
• 所以10％误差测试及计算非常重要，特别是对母
差保护、变压器及发电机保护，由于这类保护的
2
Km
允许误差使得电流倍数
I 2N
电流互感器二次额定电流A； 电流互感器二次负载阻抗Ω ； 电流互感器二次漏抗Ω
Z fh Z2
方法二 拐点法
由于我们在作电流互感器的伏安特性曲线时不太可 能做到电流太大，一般做到几百毫安到几安就可以 看到拐点了，在电流较小时得到的拐点电压可以直 接取代励磁绕组的电势。因此，上式可以改写为：
Z fh E Z II ' 9I 0
• 利用上述关系式即可以画出10%误差曲线，如下例 图。但可以看出这里与短路电流倍数并没有关系。
电流互感器10％误差校验
• 现在我们再回过头来看等效电路，根据等效电路，可以 看出，在二次侧与绕组电势有如下关系：
0.9I '(Z fh Z II ') E
请留下宝贵意见!
谢谢！再见
方法二 拐点法
• 电流互感器的标称准确限值电流倍数M的概念是：
• 当电流互感器二次回路所带的负载为额定阻抗ZＨ， 且一次电流达到额定电流的标称准确极限值倍数时， 电力互感器的铁心处于饱和边缘。 • 此时的二次回路极限电势E0等于回路的极限压降U0， 即： E K I (Z Z )
0
m
2N
fh
电流互感器10％误差校验
• 右上图伏安特性曲线可以看出该互感器拐点电 压Ug等于1500V左右。
电流互感器10％误差校验
• 计算励磁绕组电势
E U g I 0Z
已知励磁绕组电势后，即可以用下式计算出励磁绕组 E 励磁阻抗。
Z
I0
• 这两个参数都有了以后，将 Z 代入 Z 9 (Z II ' Z fh ) 整理后锝：
Z fh
E 1510 Z II ' 16 0.9m I N 0.9m I N
• 可以看出，这个 互感器几乎不会 饱和，三十倍短 路电流倍数仍能 允许39.9欧的负 载。
Z fh 319.6 • 可计算：当m等于５时，
Z fh 151.8 • 可计算：当m等于10时，
• 可计算：当m等于20时， Z fh 67.9
定值较灵敏，它们的整定依据之一就是躲过各侧
电流互感器按10％误差计算出来的最大综合误差。
电流互感器10％误差校验
• 电流互感器等值电路
• 电流互感器10%误差的物理含义： • 流到电流互感器二次侧电流与一次侧的电流不成比例，二 次侧电流只有一侧电流的90％（标幺值），另外10％（标
幺值）流到了励磁回路。
方法二 拐点法
• 判断电流互感器在所接的负载情况下是否满足 误差要求，除上述方法外，还可采用一种简单 使用的方法判断这就是拐点电压法。 • 保护用电流互感器得允许误差一般用εPM表示， 如5P10。 • 式中的ε是准确等级，M是保证准确度的允许最 大短路电流倍数。 • 其含义是在10倍互感器额定电流短路时，其误 差满足5％的要求。
Z fh 39.9 • 可计算：当m等于30时，
电流互感器10％误差校验
•第三步：测量回路实际负载
–根据现场实际接线情况选择负载最大的支路测量，负 载阻抗包括从电流互感器出来的所有回路，一般可在 电流互感器端子箱进行，如图所示，用试验仪在AN间 通入交流电流I，测量两端电压U，电压处以电流即可 得伏在测量阻抗。
一次电流 Ｉ Ｕ 0.5 280 1200A 1 290 二次电流 2 298 4 300 5A 5 306 二次漏抗 6 308 8 310 0.76欧 10 311
拐点电Leabharlann BaiduUg约280V，二次漏抗为0.76欧姆，实测负载 阻抗为1.96欧姆。计算故障电流容许倍数： 280 20.6 Km 5(1.96 0.76)
电流互感器10％误差校验
• 即：
I I ' I ' I II '
• 当出现10%误差时，我们可以根据上述等效电路列出如 下一个电压方程：
0.1I I ' Z
• 推导可得：
0.9I I ' (Z II ' Z fh )
Z 9 (Z II ' Z fh )
Z fh
• 电流互感器10％误差校验
电流互感器的误差及负载
• 误差包括变比误差及相角误差。继电保护要求综 合误差不超过10%，即励磁电流不超过一次电流 的10％，相角误差不超过7° • 产生测量误差的原因一是电流互感器本身造成的， 二是运行和使用条件造成的 • CT的二次负载阻抗大小对CT准确度有很大影响。 原是CT二次负载阻抗增加的越多，超出所容许的 二次负载阻抗时，励磁电流的数值就会大大增加， 使铁芯进入饱和状态，在这种情况下，一次电流 很大一部分将用来提供励磁电流，从而使互感器 的误差大为增加。
误差不满足要求时的技术措施
• 1)选择大容量的互感器；
• 2）加大连接二次回路电缆截面积，减少 电缆连接阻抗；
• 3）改变接线系数，将三角形接线改为 星形性接线；
• 4）加大电流互感器的一次额定电流， 以减少短路电流倍数；
• 5）将同互感器相同变比的两个二次绕组串联使 用，增高拐点电压，提高容许短路电流倍数。
–测量的负载阻抗比允许阻抗小则合格。
U Z I
电流互感器10％误差校验
实例：一台220kV电流互感器测得伏安特性及参数如下
一次电流 Ｉ Ｕ
Ｅ
1200A 1 290
289
二次电流 2 298
296
5A 5 306
302
二次漏抗 6 308
304
0.76欧 10 311
304
0.5 280
279
4 300
297
8 310
304
Z fh
E Z II ' 0.9m I N
m
Zfh
1
61.24
2
31.35
4
15.68
8
7.49
10
5.95
12
4.87
16
3.46
20
2.62
计算最大短路电流为18kA，测得二次负载为1.96欧。试 判断该互感器是否满足10%误差要求？
电流互感器10％误差校验
• 由最大短路电流为18kA得m=15,查上述曲线Zfh为 3.9欧姆，实测二次负载为1.96欧小于3.9欧姆， 满足10％误差要求。
• 当最大短路电流为18kA，Km等于15，小于20.6， 误差满足要求。
方法二 拐点法
• 拐点电压检查10％误差步骤： –1）估算互感器二次漏抗， Z2=（1～3）R2； –2）做电流互感器伏安特性曲线，求取拐点电压； –3）实测二次回路实际负载阻抗； –4）利用上式计算最大允许短路电流倍数； –5）计算最大短路电流，并与最大允许短路电流倍数 比较，得出结论。
E Z II ' 0.9m I N
电流互感器10％误差校验
• 如上例中作出的伏安特性曲线拐点电压为15１２V，励磁 电流为127.9mA，假定实测电流互感器二次直流电阻为８ 欧姆，取二次漏抗为两倍直阻为16欧姆，二次额定电流 为1A，则计算允许负载电阻和短路倍数为：
E U g I 0Z 1512 0.128 *16 1510.0 V
U g K m I 2N (Z fh Z 2)
Km
Ug I 2N (Z fh Z 2)
从上式可以看出，电流互感器二次额定电流已知如 果仍然用前述的方法估算互感器的二次漏抗，通过 做伏安特性得到拐点电压后上式只剩下两个参数未 知，即：允许负载阻抗是短路电流倍数的函数。
方法二 拐点法
我们仍以上述实例为例
Z
9
Z II '
• 可以看出，10%误差与励磁阻抗、二次漏抗和所带负载阻 抗。与求负载阻抗需事先测出励磁阻抗、二次漏抗
电流互感器10％误差校验
• 如果能测量或计算出励磁阻抗和二次漏抗，则容许的负载 阻抗就可以得到。 • 这两个参数我们可以通过试验得到。试验可分三步进行。 • 第一步：二次漏抗测量 • 由于现场测试电流互感器漏抗比较困难，一般可按经验公 式计算，ZII=（1～3）R2，R2二次绕组内阻，可用万用表 直接测量得到。 • 第二步：励磁阻抗测量 –作电流互感器伏安特性曲线 • 方法：互感器一次侧开路，在二次侧加电压，开始 加压时互感器端口电压线性增加，电流（励磁电流） 很小，当电压加到互感器接近饱和时，互感器端口 电压变化较缓慢，电流增加特快，其典型曲线如图 所示。
• I’是等效到二次测得一次测电流,（m），因此可得：
Z fh
E Z II ' I' 0.9 IN IN
Z fh
E Z II ' 0.9m I N
I' m IN
电流互感器10％误差校验
Z fh
• 由上是可以看出， 上述公式中Ｅ和 ZII’已经得到，进 而就可以得到10 ％误差曲线。 • 方法是给定一个 负载阻抗计算一 个允许短路电流 倍数，也可给定 一个短路电流倍 数计算一个，允 许负载阻抗。
电流互感器10％误差校验
• 对于保护用电流互感器，必须按实际的二次负载
大小及系统可能出现的最大短路电流进行10％误
差校核。电流互感器10％误差是继电保护装置的
电流互感器的最大允许误差，也是各类保护装置 整定计算依据。
• 所以10％误差测试及计算非常重要，特别是对母
差保护、变压器及发电机保护，由于这类保护的
2
Km
允许误差使得电流倍数
I 2N
电流互感器二次额定电流A； 电流互感器二次负载阻抗Ω ； 电流互感器二次漏抗Ω
Z fh Z2
方法二 拐点法
由于我们在作电流互感器的伏安特性曲线时不太可 能做到电流太大，一般做到几百毫安到几安就可以 看到拐点了，在电流较小时得到的拐点电压可以直 接取代励磁绕组的电势。因此，上式可以改写为：
Z fh E Z II ' 9I 0
• 利用上述关系式即可以画出10%误差曲线，如下例 图。但可以看出这里与短路电流倍数并没有关系。
电流互感器10％误差校验
• 现在我们再回过头来看等效电路，根据等效电路，可以 看出，在二次侧与绕组电势有如下关系：
0.9I '(Z fh Z II ') E
请留下宝贵意见!
谢谢！再见
方法二 拐点法
• 电流互感器的标称准确限值电流倍数M的概念是：
• 当电流互感器二次回路所带的负载为额定阻抗ZＨ， 且一次电流达到额定电流的标称准确极限值倍数时， 电力互感器的铁心处于饱和边缘。 • 此时的二次回路极限电势E0等于回路的极限压降U0， 即： E K I (Z Z )
0
m
2N
fh
电流互感器10％误差校验
• 右上图伏安特性曲线可以看出该互感器拐点电 压Ug等于1500V左右。
电流互感器10％误差校验
• 计算励磁绕组电势
E U g I 0Z
已知励磁绕组电势后，即可以用下式计算出励磁绕组 E 励磁阻抗。
Z
I0
• 这两个参数都有了以后，将 Z 代入 Z 9 (Z II ' Z fh ) 整理后锝：
Z fh
E 1510 Z II ' 16 0.9m I N 0.9m I N
• 可以看出，这个 互感器几乎不会 饱和，三十倍短 路电流倍数仍能 允许39.9欧的负 载。
Z fh 319.6 • 可计算：当m等于５时，
Z fh 151.8 • 可计算：当m等于10时，
• 可计算：当m等于20时， Z fh 67.9
定值较灵敏，它们的整定依据之一就是躲过各侧
电流互感器按10％误差计算出来的最大综合误差。
电流互感器10％误差校验
• 电流互感器等值电路
• 电流互感器10%误差的物理含义： • 流到电流互感器二次侧电流与一次侧的电流不成比例，二 次侧电流只有一侧电流的90％（标幺值），另外10％（标
幺值）流到了励磁回路。
方法二 拐点法
• 判断电流互感器在所接的负载情况下是否满足 误差要求，除上述方法外，还可采用一种简单 使用的方法判断这就是拐点电压法。 • 保护用电流互感器得允许误差一般用εPM表示， 如5P10。 • 式中的ε是准确等级，M是保证准确度的允许最 大短路电流倍数。 • 其含义是在10倍互感器额定电流短路时，其误 差满足5％的要求。
Z fh 39.9 • 可计算：当m等于30时，
电流互感器10％误差校验
•第三步：测量回路实际负载
–根据现场实际接线情况选择负载最大的支路测量，负 载阻抗包括从电流互感器出来的所有回路，一般可在 电流互感器端子箱进行，如图所示，用试验仪在AN间 通入交流电流I，测量两端电压U，电压处以电流即可 得伏在测量阻抗。
一次电流 Ｉ Ｕ 0.5 280 1200A 1 290 二次电流 2 298 4 300 5A 5 306 二次漏抗 6 308 8 310 0.76欧 10 311
拐点电Leabharlann BaiduUg约280V，二次漏抗为0.76欧姆，实测负载 阻抗为1.96欧姆。计算故障电流容许倍数： 280 20.6 Km 5(1.96 0.76)
电流互感器10％误差校验
• 即：
I I ' I ' I II '
• 当出现10%误差时，我们可以根据上述等效电路列出如 下一个电压方程：
0.1I I ' Z
• 推导可得：
0.9I I ' (Z II ' Z fh )
Z 9 (Z II ' Z fh )
Z fh