电流互感器10.docx
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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Zfh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=KkIDmax/I1n。
其中IDmax为最大短路电流,I1n为CT一次额定电流,Kk可靠系数,各种保护Kk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Kk=1.3
母差保护Kk=1.3
距离保护Kk=1.3或1.5
限时速断保护Kk=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Zfh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ZAB=UAB/I,ZBC=UBC/I,ZCA=UCA/I,计算出A,B,C相阻抗:
ZA=ZAB+ZCA-ZBC
2
ZB=ZAB+ZBC-ZCA
2
ZC=ZBC+ZCA-ZAB
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Zfh。
一般情况下,Zfh=Kjx1Zdx+Kjx2Zj,Zj-继电器线圈阻抗,Zdx-连接导线阻抗,其他CT接线方式最大负载阻抗Zfh计算见《技术问答》P130,对于有差动回路的差动保护Kjx2=0。
常见Kjx1,Kjx2接线系数一览表
CT接线方式
接线系数
三相短路
两相短路
单相短路
Kjx1
Kjx2
Kjx1
Kjx2
Kjx1
Kjx2
单相
2
1
2
1
2
1
三相星形
1
1
1
1
2
1
三角形
3
3
3
2
2
2
三相星形Zjo=Zj
√3
√2
2
2
2
2
两相星形Zjo=0
√3
1
2
1
2
1
1.2.5误差分析。
根据计算电流倍数Mca,从M10=f(Zen)曲线上查找出允许二次最大负载Zen。
当Zfh 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: ZIZ2 L1K1 Z0I0U L2K2 作出励磁阻抗特性曲线Z2+Z0=U/I0=f(I0)/I0=F(I0) 2.2绘制M10=f(Zen)电流互感器10%误差曲线 序号 项目 试验数据 1 2 3 4 5 1 励磁电流I0 X X X X X 2 励磁电压U(V) X X X X X 3 A=U/I0=Z2+Z0 X X X X X 4 Zfh=0.11A-1.1Z2 X X X X X 5 M10=2I0或10I0 X X X X X 6 M10=NLHI0/I2e(NLHe-0.9NLH) X X X X X 备注: 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NLHe≠NLH(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=I2e2Zfh). M10 Mca 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I1 其变比误差就不会大于10% I2M10 1A B 2 0.1I1’ A I2maxm’10 00 I1b(m10)I1Z’enZen 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 1 I”unb 2 I’unb 0 I’1I”1I1 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 Zen=E/9Ie-Z2 (4)求计算电流倍数Mca: 1)纵差保护 Mca=Kre1Ik,max/I1N 式中Ik,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=Kre1Iop/I2NKcon 式中Iop---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=Kre1Ik/I1N 式中Ik—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=Kre1Ik,max/I1N 式中Ik,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 ZA=ZAB+ZCA-ZBC 2 ZB=ZAB+ZBC-ZCA 2 ZC=ZBC+ZCA-ZAB 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 ZLZK 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 ZLZK0 1)星形接线三相过流及零序电流保护接线见图3-7 三相短路(中性线内无电流) Ua=Ia(ZL+ZK)Z=(ZL+ZK)/Ia=ZL+ZK 两相短路(以Kab (2)为例) Ua=1/2*2Ia(ZL+ZK)Z=Ua/Ia=ZL+ZK 单相接地(以Ka (1)为例) Ua=Ia(ZL+ZK+ZK,0+ZL)Z=Ua/Ia=2ZL+ZK+ZK,0 若二次负载采用2ZL+ZK+ZK,0,计算电流倍数应采用单相接地电流值;若采用ZL+ZK,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。 三相短路(中性线内是B相电流) Ua=Ia(ZL+ZK)-Ib(ZL+ZK)=√3Iaej30°(ZL+ZK) Z=Ua/Ia=√3(ZL+ZK) 两相短路(以Kab (2)或Kbc (2)为例) Ua=Ia(ZL+ZK)+Ia(ZL+ZK)=2Ia(ZL+ZK) Z=Ua/Ia=2(ZL+ZK) 两相短路(以Kca (2)为例,中性线内无电流) Ua=Ia(ZL+ZK)Z=ZL+ZK ZLZK 图3-8两相三继电器式过流保护接线见图 ZLZK 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(ZL+ZK)+2/√3*Ik(ZL+ZK)=3/√3*Ik(ZL+ZK) Z=3/√3*Ik(ZL+ZK)/1/√3*Ik=3(ZL+ZK) 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’bZLZKZK0 Ib=I’b-I’c Ic=I’c-I’a ZLZK 三相短路(电流互感器二次为三角形接线) Ia=I’a-I’b=√3I’aej30° Ic=I’c-I’a=√3I’aej150° Ua=Ia(ZL+ZK)-Ic(ZL+ZK) =√3I’a(ej30°-ej150°)(ZL+ZK) =√3I’a[(cos30°+jsin30°-(cos150°+jsin150°)](ZL+ZK) =√3I’a[√3/2+j1/2+√3/2-j1/2](ZL+ZK) =√3I’a[√3/2+√3/2](ZL+ZK) =3I’a(ZL+ZK) Z=Ua/I’a=3I’a(ZL+ZK) 两相短路(以Kab (2)为例) I’a=-I’b Ua=(I’a-I’b)(ZL+ZK)+I’a(ZL+ZK) Z=Ua/I’a=3(ZL+ZK) 单相接地(以Ka (1)为例) Ua=I’a(ZL+ZK)+I’a(ZL+ZK)=2I’a(ZL+ZK) Z=Ua/I’a=2(ZL+ZK) 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。 三相短路Z=ZL; 两相短路Z=ZL; 单相接地Z=2ZL; ZL ZK ZL 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 ZLZK ZL 图3-11电流差接线单元件过流保护接线图 三相短路 Ua=Ia-Ic(2ZL+ZK) =√3Iae-j30°(2ZL+ZK) =√3Ia(√3/2-j1/2) =Ia(3/2-j√3/2)(2ZL+ZK) Z=Ua/Ia=(1.5+j0.866)(2ZL+ZK)=√3(2ZL+ZK) 两相短路(以Kca (2)为例) Ua=2Ia(2ZL+ZK) Z=Ua/Ia=2(2ZL+ZK) 两相短路(以Kab (2)或Kbc (2)为例) Ua=Ia(2ZL+ZK) Z==2ZL+ZK 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√33
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