电流互感器10

电流互感器10%误差分析及其实测方法

电流互感器10%误差分析通常有两种方法：一种是根据制造厂提供的M10=f(Zen) 电流互感器10%误差曲线，通过实测CT二次负载阻抗,如果Z fh小于CT允许二次最大负载Zen，则误差满足要求，否则，应设法降低实际负载阻抗，直到满足要求为止；另一种是通过实测CT伏安特性绘制M10=f(Zen)曲线，从而达到10%误差分析目的。

具体方法如下：

1．M10=f(Zen) 电流互感器10%误差曲线分析

1．1根据系统参数，计算出CT一次电流饱和倍数Mca=K k I D max/I1n。其中I D max为最大短路电流，I1n为CT一次额定电流，K k可靠系数，各种保护K k取值详见中国电力出版社出版的《电力系统继电保护实用技术问答》（第二版）P129（以下简称《技术问答》）。

纵差保护K k=1．3

母差保护K k=1．3

距离保护K k=1．3 或1．5

限时速断保护K k=2

1．2电流电压法实测CT二次阻抗

1．2．1对于差动保护,由于外部故障时,差动继电器仅流过不平衡电流,故障电流不流过差动继电器,所以试验时应将差动继电器的线圈短接。

1．2．2对于星形连接，分别从A-N，B-N，C-N通入试验电压电流，得到每相负载阻抗Z=U/I，计算CT二次最大负载阻抗Z fh时应取各相最大值。

1．2．3对于三角接线，分别从AB，BC，CA通入试验电压电流。其中Z AB=U AB/I，Z BC=U BC/I，Z CA=U CA/I，计算出A，B，C相阻抗：

Z A=Z AB+Z CA-Z BC

2

Z B=Z AB+Z BC-Z CA

2

Z C=Z BC+Z CA-Z AB

2

1．2．4根据CT二次接线方式和故障类型，确定CT二次最大负载阻抗Z fh。一般情况下，Z fh=K jx1Z dx+K jx2Z j, Z j-继电器线圈阻抗，Z dx-连接导线阻抗，其他CT接线方式最大负载阻抗Z fh计算见《技术问答》P130，对于有差动回路的差动保护K jx2=0。

10

Zen。当Z fh< Zen时,满足10%误差要求,否则不能满足。

2．CT伏安特性试验

2．1实测CT的伏安特性试验：试验时CT一次开路，在电流互感器二次侧通入试验电压电流，测出U= f(I0)伏安特性曲线。一般要求测录到饱和点，电流表宜用电磁型或电动型仪表，分析误差时应取A，B，C相伏安数最低值曲线。

试验等值电路图：

L1

L2

作出励磁阻抗特性曲线Z2+Z0=U/I0=f(I0)/I0=F(I0)

1．X 为某一次试验数据，根据4，5，6项可作出M10=f(Zen)曲线。

2．对于额定电流为5A的CT，M10=2I0：额定电流为1A的CT，M10=10I0。如果电流互感器额定变比N LH e≠N LH（匝数比），M10则根据第6项来计算。

3．I2e为CT二次额定电流，Z2数值见《技术问答》P129 。

4．对于500KV的CT，横坐标用伏安数表示（VA=I2e2Z fh）.

M10

Zen(Ω)

Zen

2．3误差分析法同1.2.5所述。

《技术问答》128页

9．什么是电流互感器的10%误差曲线？

答：设K1为电流互感器的变比，其一次电流I1与二次电流I2有I2=I1/K1的关系，在K1为常数（电流互感器不饱和）时，是一条直线，如图3-4中的直线1所示。当电流互感器铁芯开始饱和后，I2与I1/K1就不在保持线性关系，而是如图3-4中的曲线2所示，呈铁芯的磁化曲线状。继电器要求电流互感器的一次电流I1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3-4中找到一个电流值I1b，自I1b点做曲线与曲线1，2分别交于B，A点且BA=0．1I1＇（I1＇为归算到二次侧的I1值）。如果电流互感器的一次电流I1I1b，其变比误差就会大于10%。

其变比误差就不会大于10%

m’

I1b(m10) I1 Z’en Zen 图3-4 二次电流于一次电流或二次图3-5电流互感器的10%误差曲线

电流于一次电流倍数关系

(M=I1/I1,N)

另外,电流互感器的变比误差还于其二次阻抗有关.为了计算方便,制造厂对每一种互感器提供了在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3-5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，应设法降低实际的负载阻抗，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绕组的最大短路电流作比较。

10．为什么差动保护应使用D级电流互感器？

答：变压器差动保护用的电流互感器，其型号和变比都不会相同，即使输电线路，发电机，电动机的纵差保护，两侧所用的电流互感器变比相同，其特性和剩磁也不可能完全相同，因此，正常运行时总有不平衡电流Iunb流过差动继电器。铁芯饱和程度对不平衡电流Iunb 的影响十分明显，而且随着一次电流的增大而显著增大，如图3-6所示。为了减小不平衡电流，需要在电流互感器的结构，铁芯材料等方面采取措施，使一次侧通过较大电流时铁芯也不饱和。D级电流互感器就具有上述性能，它是专用于纵联差动保护的特殊互感器。

I2

I’1 I”1 I1

图3-6 两只电流互感器I2=F（I1）关系曲线的比较

1-铁芯不饱和2-铁芯饱和

11．电流互感器二次绕组的接线有那几种方式？

答：根据继电保护和自动装置的不同要求，电流互感器二次绕组通常有以下几种接线方式：1．完全（三相）星形接线；

2．不完全（两相）星形接线；

3．三角形接线；

4．三相并接以获得零序电流接线；

5．两相差接线；

6．一相用两只电流互感器串联的接线；

7．一相用两只电流互感器并联的接线；

12．写出电流互感器10%误差试验，计算的步骤，当不满足时应采取那些措施？二次回路负载如何分析？

答：电流互感器10%误差试验，计算步骤：

（1）搜集数据：保护类型，整定值，变比和电流互感器接线方式。

（2）测量电流互感器二次绕组直流电阻R2，以近似代替二次绕组漏抗Z2，110KV-220KV 的电流互感器取R2=Z2，35KV 的贯穿式或厂用馈电线电流互感器取3R2=Z2。

（3）用伏安特性法测试U=F（Ie）曲线，用下式分别求出励磁电压，励磁阻抗，电流倍数，允许负载的数值

E=U-IeZ2

Ze=E/Ie

M10=I1/I1,N=10Ie/I2,N

当I2,N=5A时M10=2Ie

（4）求计算电流倍数Mca:

1）纵差保护

Mca=Kre1I k,max/I1N

式中I k,max—最大穿越故障电流；

Kre1----考虑非周期分量影响后的可靠系数，采用速饱和变流器的，Kre1=1．3，不带速饱和变流器的，Kre1=2；

I1N电流互感器一次侧额定电流。

2）限时速断保护

Mca=Kre1I op/I2N Kcon

式中I op---继电器动作电流；

Kre1—可靠系数，取1．1；

I2N—电流互感器二次额定电流；

Kcon—电流互感器接线系数。

3）距离保护

Mca=Kre1I k /I1N

式中I k—保护装置第1段末端短路时故障电流；

Kre1--可靠系数，t≤0.5”,取1．5；t﹥0.5”,取1．3；

4）母差保护

Mca=Kre1I k,max/I1N

式中I k,max—最大穿越故障电流；

Kre1---可靠系数，取1．3；

（5）实测电流互感器二次负载

测试时在电流互感器输出处通电，测差动回路阻抗时应将差动线圈短接。计算式为

Z A=Z AB+Z CA-Z BC

2

Z B=Z AB+Z BC-Z CA

2

Z C=Z BC+Z CA-Z AB

2

（6）计算电流互感器二次负载

电流互感器负载=电流互感器两端电压/电流互感器绕组内流过电流

ZL ZK

图3-7星形接线三相过流及零序

电流保护接线见图

ZL—导线阻抗；ZK—继电器线圈阻抗；

ZK，0—零序回路的继电器线圈阻抗

ZL ZK0

1）星形接线三相过流及零序电流保护接线见图3-7

○1三相短路（中性线内无电流）

Ua=Ia(Z L+Z K) Z= (Z L+Z K)/ Ia= Z L+Z K

○2两相短路（以K ab(2)为例）

Ua=1/2*2Ia(Z L+Z K) Z=Ua/Ia= Z L+Z K

○3单相接地（以K a (1)为例）

Ua=Ia(Z L+Z K+Z K,0+Z L) Z= Ua/Ia=2 Z L+ Z K+Z K,0

若二次负载采用2 Z L+Z K+Z K,0，计算电流倍数应采用单相接地电流值；若采用Z L+Z K，应采用相间短路电流值。哪种情况严重，采用那种组合方式。

2）两相三继电器式过流保护接线见图3-8。

○1三相短路（中性线内是B相电流）

Ua=Ia(Z L+Z K)-Ib(Z L+Z K)=√3I a e j30°(Z L+Z K)

Z=Ua/Ia=√3( Z L+Z K)

○2两相短路（以K ab(2)或K bc(2)为例）

Ua=Ia(Z L+Z K)+Ia(Z L+Z K)=2 Ia(Z L+Z K)

Z=Ua/Ia=2( Z L+Z K)

(2)为例，中性线内无电流）

○3两相短路（以K

c a

Ua=Ia(Z L+Z K) Z= Z L+Z K

Z L Z K

图3-8两相三继电器式过流保护接线见图

L K

Y．d11接线变压器，三角形接线侧ab两相短路，流过星形接线侧A相电流为1/√3*Ik,流过中性线电流为2/√3*Ik,则

Ua=1/√3*Ik(Z L+Z K)+ 2/√3*Ik(Z L+Z K)= 3/√3*Ik(Z L+Z K)

Z=3/√3*Ik(Z L+Z K)/ 1/√3*Ik=3(Z L+Z K)

3）双绕组变压器差动保护接线见图3-9。变压器区外故障忽略差流。

Ia=I’a-I’b ZL ZK ZK0

○1三相短路（电流互感器二次为三角形接线）

Ia=I’a-I’b= √3 I’a e j30°

Ic=I’c-I’a= √3 I’a e j150°

Ua=Ia(Z L+Z K)-Ic(Z L+Z K)

=√3 I’a(e j30°- e j150°) (Z L+Z K)

=√3 I’a[(cos30°+jsin30°-(cos150°+jsin150°)] (Z L+Z K) =√3 I’a[√3/2+j1/2+√3/2- j1/2] (Z L+Z K)

=√3 I’a[√3/2+√3/2] (Z L+Z K)

=3 I’a (Z L+Z K)

Z=Ua/I’a=3 I’a (Z L+Z K)

○2两相短路（以K ab(2)为例）

I’a=-I’b

Ua=( I’a-I’b) (Z L+Z K)+ I’a(Z L+Z K)

Z= Ua/I’a=3 (Z L+Z K)

○3单相接地（以K a (1)为例）

Ua= I’a(Z L+Z K)+ I’a(Z L+Z K)=2 I’a(Z L+Z K)

Z= Ua/I’a=2(Z L+Z K)

电流互感器二次为星形接线，分析同全星形过流保护

4）母差保护接线见图3-10。

○1三相短路Z=ZL；

○2两相短路Z=ZL；

○3单相接地Z=2ZL；

ZL

图3-10 母差保护接线图

5）电流差接线单元件过流保护接线见图3-11

图3-11电流差接线单元件过流保护接线图○1三相短路

=√3 Ia e-j30°(2Z L+Z K)

=√3 Ia(√3/2-j1/2)

= Ia(3/2-j√3/2) (2Z L+Z K)

Z= Ua/Ia=(1.5+j0.866) (2Z L+Z K)=√3(2 Z L+Z K)

○2两相短路（以K c a (2)为例）

Ua=2Ia(2Z L+Z K)

Z= Ua/Ia= 2(2 Z L+Z K)

○3两相短路（以K ab(2)或K bc(2)为例）

Ua=Ia(2 Z L+Z K)

Z== 2 Z L+Z K

7)分析结果：

根据计算电流倍数，找出M10倍数之对应允许阻抗值Zen，然后将实测阻抗值按最严重的短路类型换算成Z，当Z≤Zen 时为合格。

8）当电流互感器10%误差不满足要求时，可以采取以下措施：

1．增大电缆截面；

2．串联备用电流互感器使允许负载增大一倍；

3．改用伏安特性较高的二次绕组；

4．提高电流互感器变比。

13．画出三相五柱式电压互感器的YN，yn,△接线图，并说明其特点。

答：在三柱铁芯的两侧各增加一个铁芯柱，作为零序磁通的闭和磁路，于是就形成了三相五柱式电压互感器。正因为这种互感器使零序磁通有了闭和磁路，就可以增加一组二次绕组，组成开口三角形以获得零序电压。

电网正常运行时，三相电压对称，开口三角绕组引出端子上的电压Ua1,x1为三相二次电压之相量和，其值为零，但实际上因漏磁等因素的影响，Ua1,x1一般不为零，而有几伏的不平衡电压。

当电网发生单相接地时，电压互感器一次侧的零序电压也要感应到二次侧，因三相零序电压大小相等相位相同，故开口三角绕组输出的电压Ua1,x1=3U0/Ku（Ku为电压互感器的变比）

（1）把这种接线用于中性点非接地电网中，在电网发生单相接地（例如A相）故障时，开口三角绕组两端的3倍零序电压Ua1,x1为3倍相电压。为使此时的Ua1,x1=100V，开口三角绕组每相的电压应为100/3V。因此，电压互感器的变比为Un ∕100/100V(Un为系统一次电压√3 √3 3