继电保护用电流互感器10%误差曲线计算方法及应用

继电保护用电流互感器１０％误差曲线的计算方法及其应

用

作者：师淑英郭增光常小冰

河北大唐国际王滩发电有限公司

摘要：电流互感器是电力系统中非常重要的一次设备，而掌握其误差特性及10%误差曲线，对于继电保护人员来说是十分必要的，它可避免继电保护装置在被保护设备发生故障时拒动，保证电力系统稳定．可靠的运行，对提高继电保护装置的正确动作率有着十分重要的意义。本文就用在电流互感器二次侧通电流法，如何绘制电流互感器的10%误差曲线，并对其如何应用，加以说明。关键词：电流互感器 10％误差曲线应用

1 电流互感器的误差

电流互感器，用来将一次大电流变换为二次小电流，并将低压设备与高压线路隔离，是

图中I ’１为折算到二次侧的一次电流，R ’１、X ’

１为折算到二次侧的一次电阻和漏抗；R 2、X 2为二次电阻和漏抗；I 0为电流互感器的励磁电流。在理想的电流互感器中I 0的值为零，I ’

１

＝I 2。但实际上Z 2为Z 0相比不能忽略，所以，0I .=1I .-0I .

2≠；

由电流互感器的向量图中可看出，电流互感器的误差主要是由于励磁电流I 0的存在，它使二次电流与换算到二次侧后的一次电流I ’

１不但在数值上不相等，而且相位也不相同，这就造成了电流互感器的误差。电流互感器的比误差f=

100I

I

I

'

1

2

'1

⨯-

；角误差为I ’

１

与I 2间的夹角。

做为标准和测量用的电流互感器，要考虑到在正常运行状态下的比误差和角误差；做为保护用的电流互感器，为保证继电保护及自动装置的可靠运行，要考虑当系统出现最大短路电流的情况下，继电保护装置能正常工作，不致因为饱和及误差带来拒动，因而规程的规定，应用于继电保护的电流互感器，在其二次侧负载和一次电流为已知的情况下，电流误差不得超过10%。

2 电流互感器的１０％误差及１０％误差曲线

设Ki 为电流互感器的变比，其一次侧电流与二次电流有I 2＝I 1／Ki 的关系，在Ki 为常数（电源互感器I 2不饱和）时，就是一条直线，如图3所示。当电流互感器铁芯开始饱和后，与I 1／Ki 就不再保持线性关系，而是如图中的曲线2所示，呈铁芯的磁化曲线状。继电保护要求电流互感器的一次电流I 1等于最大短路电流时，其变比误差小于或等于10％。因此，我们可以在图中找到一个电流值I 1.b ，自I 1.b 作垂线与曲线1、2分别相交于B 、A 两点，且BA ＝0.1I ’

１（为折算到二次的I 1值）。如果电流互感器的一次I 1电流，其变比误差就不会大于10％；如果，其变比误差就大于10％。

图3 图4

另外，电流互感器的变比误差还与其二次负载阻抗有关。为了便于计算，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，如图4所示，已知m10的值后,从该曲线上就可很方便地得出允许的负载阻抗。如果它大于或等于实际的负载阻抗，误差就满足要求，否则，应设法降低实际负载阻抗，直至满足要求为止。当然，也可在已知实际负载阻抗后，从该曲线上求出允许的m10，用以与流经电流互感器一次线绕组的最大短路电流作比较。

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，需重新核对电流互感器的特性时，就要通过试验的方法绘制电流互感器的10%误差曲线。

3 １０％误差曲线的绘制方法

测定电流互感器10%误差曲线最直接方法是一次测定电流法，此项方法由于所需电源及设备容量较大，电流测量很难用于现场测验。

另一种方法是二次侧通电流法，此项方法由电流互感器二次侧通入电流，所需电源及设备容量较小，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流法，绘制电流互感器10%误差曲线的方法。

3.1收集数据

保护装置类型、整定值、电流互感器的变比、接线方式和流过电流互感器的最大故障电流等。

3.2测量电流互感器二次绕组的直流电阻R2

3.3求二次绕组漏抗Z2

用经验公式计算：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。

3.4测定电流互感器的二次负荷阻抗

电流互感器的二次阻抗是指电流互感器二次端子所呈现的负荷阻抗。它包括继电器阻抗，连接导线阻抗。

3.4.1计算电流互感器二次负荷

电流互感器二次的负荷为其输出电压的与输出的电流之比；Zfh=U2/I2。其值的大小与电流互感器的接线方式、故障类型有关：

3.4.1.1完全星形接线

见图5，常用于大接地电流系统中，能够反映各种相间故障和接地故障。为提高接地故障的灵敏度，常在中性线中加装零序电流继电器。

ZL:导线阻抗 Zφ:继电器线圈阻抗

ZN:零序回路继电器线圈阻抗

图5

①三相短路时：(I0=0)

Zfh= U2/I2 = UA/IA= IA(ZL+Zφ)/IA = ZL+Zφ

②两相短路时：(AC相)

Zfh= U2/I2 = UA/IA = [IA(ZL+Zφ)+IC(ZL+Zφ)]/(2IA) = ZL+Zφ

③单相接地时：(A相)

Zfh= U2/I2 = UA/IA = IA(ZL+Zφ+ZN+ZL)]/IA = 2ZL+Zφ+ZN

3.4.1.2不完全星形接线

见图6，常用于小接地电流系统中，只能够反映相间故障和接地故障。当线路上设有Y，d接线的变压器，并在变压器线路侧发生故障时，电源侧的电流保护采用不完全星形接线时，保护装置的灵敏度比完全星形接线方式降低一半，为此对装于电源侧的过电源保护装置，若要求作为变压器的后线路的后备时，通常在中性线上再装一个电流继电器，第三个继电器能够反应最大相电流，使保护灵敏度提高一倍。

图6

①三相短路：(中线—B相电流)

Zfh= |U2/I2| = |UA/IA| = |IA(ZL+Zφ)-IC(ZL+Zφ)]/IA| = 3(ZL+Zφ)

②两相短路：

AB相: Zfh= U2/I2 = UA/IA= [IA(ZL+Zφ)+IB(ZL+Zφ)]/IA = 2(ZL+Zφ)

AC相: (中线无电流) 同完全星形接线 Zfh= ZL+Zφ

③单相接地：同两相短路 Zfh = 2(ZL+Zφ)

3.4.1.3 两相差接线

见图7，与不完全星形接线相比，可节省一个电流继电器，但对和种相间故障，灵敏度不同，在10kV以上的线路保护中很采用。