电流互感器误差分析

(' )
电流互感器误差分析

I1

R1
X
1
R'2 I0


X 2 ' I2 '
fi
I 2 ( N 2 / N 1 ) I1 I N I1 N 1 100% 2 2 100% I1 I1 N 1 | bc | I N 100% 0 1 sin( ) 100% I1 N 1 I1 N 1
电流互感器误差分析
电流互感器运行时的示意图：
在原边有电流І1流入，在铁心激励一交变主磁通Φ ， E1表示主 磁通在一次绕组中的感应电势；主磁通同时也与副边绕组匝链，由 于磁通的交变作用，在副边绕组中感应出电势E2。
在图示正方向的情况下，根据电磁感应定律可知：E 2 N 2 设铁心中的主磁通为： m cos t
电流互感器误差补偿装置：
I2' I1
Z'
假设经过归算后二次绕组的电势为E2‘，那么根据运放的性质，运放 的输出端电压为AE2’（A为运放的开环电压放大倍数，一给定参数）， 运放负向输入端的电压为二次绕组上的电势－E2‘。所以Z‘上流过的电流：
I Z' AE 2 '( E 2 ' ) (1 A) E 2 ' Z' Z' E2 ' Z' ( ) 1 A
电流互感器误差分析



I1
R1
X
1
R'2 I0


X 2 ' I2 '
U1
R0 X0
源自文库
Z’
U’ 2

a
I1 N 1
I0 N1
dc b
I2 N 2
i

E '2
o
2
U '2
I '2
由相量图可见：І1N1＝|od|；－I2N2＝|ob|。所以：I1N1－I2N2＝ |od|－|ob|＝ |bd|。当δ i非常小时：|bd|≈|bc|，则：
测量电流互感器变比的电压法
从等值电路图可得下式: U 2′+ І 0×( r2′+ jx 2′) = U 1 从式中可知引起误差的是І 0× ( r2′+ jx 2′) 变比较小、额定电流5 A 的电流互感器二次线圈电阻和漏抗一般小于1Ω , 变比较大、额定电流为1A 的电流互感器二次线圈电阻和漏抗一般1～15 Ω 。 以一台220kV、2500A / 1A 电流互感器现场试验数据为例: 二次线圈施加电压250V , 一次线圈测得电压100mV , 此时二次线圈激磁电 流约2mA , 二次线圈电阻和漏抗约15Ω , І0×( r2′+ jx 2′) = 30mV。30mV 与250 V 相比不可能引起误差。 从上述分析可知: 电压法测量电流互感器变比时只要限制激磁电流І0为mA 级, 即可保证一定的测量精度。
电压法试验的特点
电压法的最大的优点是试验设备重量较轻,适合现场试 验, 只需要1个小调压器、1块电压表、1块毫伏表。仅仅是要注
意限制二次线圈的励磁电流小于10 mA , 即可保证一定的准确度。
І0×( r2′+ jx 2′) U1 U 2′
d dt
E2 N 2 m sint N 2 m cos(t / 2)
由此上面两式可见，Φ超前E290度。
电流互感器误差分析
（a）在一次回路中串联R1和电抗X1来代替在 一次绕组内部的电阻和漏电抗；同样，在二 次回路中串联R2 和电抗X2 来代替在二次绕组 内部的电阻和漏电抗，这样，一次和二次绕 组都可以看成是没有电阻和漏电抗的两个理 想线圈，线圈中只有因为主磁通交变而感应 的电势E1及E2。 （b）将二次侧的电阻和电抗及电势归算到一 次侧，分别得到R2‘，X2’及E2‘。这样，经过 归算之后，E1＝E2‘。既然归算之后一二次侧 的感应电势相等，故可以把它们之间的等电 位点连接起来，这样两个绕组便合并成一个 绕组得到图（c） （c）显然这个绕组中流过的电流便是І0＝ І1 ＋І2‘ ，它用来产生主磁通Φ ，以便在这个绕 组中产生感应电势E1＝E2‘。这个绕组的电抗 是X0 ，为激磁电抗。考虑到铁耗的影响后， 激磁回路中还应串联一个等值电阻R0 ，于是 得到电流互感器的等效电路图。 因为І2‘ =(N2/N1)×І2，因此可以得到：І1N1＋І2N2＝І0N1
fi I 2 ( N 2 / N 1 ) I1 I N I1 N 1 100% 2 2 100% I1 I1 N 1 | bc | I N 100% 0 1 sin( ) 100% I1 N 1 I1 N 1
i sin i
| ac | I 0 N 1 cos( ) 3440 | oc | I1 N 1
因此这时等效的二次负载值为： Z '
1 A
由于运放的A是一个比较大的值，所以采用了上述的误差补偿装置后 相当于减小了二次负载值，从而减小了电流误差及角差
电流互感器变比的检查试验方法
电流法：模拟CT实际运行的情况来测试变
比。但是随着系统容量的增加，CT电流越 来越大，可达数万安培。对于现场而言， 加电流至数百安培已有困难，数千安培或 数万安培几乎不可能。降低一些试验电流 对减小试验容量没有多大意义；降低太多 则CT误差骤增。
U1
R0 X0
（a）
（b）
Z’
U’ 2
i sin i
| ac | I 0 N 1 cos( ) 3440 | oc | I1 N 1
(' )

从上面的（a）（b）两式可以看出，减小І0可减小电流误差及角差。影响I0的因 素包括：
1）磁路铁芯的材料、尺寸；2）二次负载大小和性质；3）电网的频率。 制造CT，首先采用高磁导率的磁性材料（若磁导率趋于无穷大，则I0趋于无穷 小），其次增大磁路面积、缩短磁路长度，并使铁芯工作在磁感应强度不高的情况 下，或采用特殊线路和结构提高准确度。 I1增大，则电流误差和角差均减小。因此，使用CT时应注意被测电流I1接近 其额定电流，这时误差较小。 从等值电路可知：I0＝－E1/Zm；I1≈－I2‘＝－E2’/(Z2’+Z’) 所以：I0/I1≈ І0/I2’=(Z2’+Z’)/Zm 从上式可以看出，二次负载Z’减小，电流误差及角差均减小。所以，二次所接 阻抗应降为最低值，不得超过允许值，否则测量精度会降低。