保護(hù)用電流互感器10%誤差校核的實(shí)用計(jì)算方法

摘 要：保護(hù)用電流互感器誤差校核是保證電力系統(tǒng)繼電保護(hù)安全運(yùn)行的重要手段。本文介紹的校核方法實(shí)用性強(qiáng)，通過(guò)對(duì)CT等值電路，依據(jù)CT的伏安特性數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出10%誤差下允許的二次負(fù)載阻抗計(jì)算方法。

關(guān)鍵詞：電流互感器；10%誤差校核；負(fù)載阻抗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.005

1 引言

電流互感器飽和會(huì)導(dǎo)致微機(jī)繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)而影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，因此校驗(yàn)保護(hù)CT是保證電力系統(tǒng)繼電保護(hù)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。在調(diào)試工作中，對(duì)影響電流互感器飽和的10%誤差等項(xiàng)目的測(cè)試結(jié)果缺乏一種快速有效的方法來(lái)進(jìn)行驗(yàn)算。本文介紹的這種CT校驗(yàn)方法依據(jù)CT的伏安特性數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)CT等值電路推導(dǎo)出10%誤差下允許的二次負(fù)載阻抗計(jì)算公式。文中還對(duì)CT二次負(fù)載的校驗(yàn)作了實(shí)例分析。

2 電流互感器工作原理及傳導(dǎo)誤差

（1）電流互感器的工作原理。電流互感器（CT）是變換電流的電氣設(shè)備。CT基本結(jié)構(gòu)與變壓器相同并按照變壓器工作原理工作。如下圖

L1、L2和K1、K2表示CT一次、二次繞組。對(duì)于理想CT： I1：I2=N2：N1

當(dāng)原方I1為I1電流時(shí)，副方產(chǎn)生I2=I1*N1/N2的電流。在此為方便起見(jiàn)，編者統(tǒng)一用I2表示歸算后的I2’，其他參數(shù)也都是歸算后的參數(shù)。

（2）CT的傳導(dǎo)誤差和誤差曲線。有圖2可知：I2=I1-Ij

I1=I2+Ij=I2+I2（ZL+Z2）/Zj，公式右邊一項(xiàng)即為CT的傳導(dǎo)誤差，即原方傳導(dǎo)到副方的電流I2≠I1，誤差為Ij= I2（ZL+Z2）/Zj。

在理想CT中，Zj=，Ij=0，故I1=I2，無(wú)傳導(dǎo)誤差。

在實(shí)際CT中，I1不大時(shí)，CT未飽和，Zj很大，誤差也很小。但當(dāng)I1越大時(shí)磁通B越飽和，這時(shí)Zj急劇減小，Ij急劇增大，誤差增大。這就是I越大傳導(dǎo)誤差越大的原理。

在CT所帶的實(shí)際回路中，回路負(fù)載ZL≠0，若ZL越大時(shí)， Ij= I2（ZL+Z2）/Zj也越大。即CT所帶回路越多，誤差越大。

10%誤差曲線是當(dāng)傳導(dǎo)誤差為10%時(shí)，CT一次電流倍數(shù)m10與CT二次所帶負(fù)載ZL的關(guān)系曲線。

3 運(yùn)用誤差曲線分析或校核CT是否滿足要求的方法

（1）通過(guò)整個(gè)一次系統(tǒng)的短路計(jì)算，計(jì)算出CT安裝處最大短路電流I1max，計(jì)算m10 =I1max/I1n；（2）測(cè)量CT二次側(cè)外接回路總阻抗ZL；（3）測(cè)量CT二次線圈內(nèi)阻抗；（4）通過(guò)10%誤差曲線可以查對(duì)應(yīng)與m10=y（縱坐標(biāo)）的點(diǎn)，其橫坐標(biāo)為x，若二次回路阻抗ZL≤x，則誤差將小于10%，滿足保護(hù)要求。

4 推導(dǎo)10%誤差下允許的負(fù)載阻抗

（1）制作CT電勢(shì)E和勵(lì)磁電流Ij的曲線。由圖2及伏安特性可知電勢(shì)E=U2-IjZ2=U2-Ij（R2+jX2） （公式1）

R2由電橋測(cè)得，Z2根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求取， 近似Z2=R2；U2：為伏安特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的電壓，計(jì)算時(shí)取飽和點(diǎn)的電壓；Ij：為伏安特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的電流，計(jì)算時(shí)取對(duì)應(yīng)于飽和點(diǎn)電壓的電流。

（2）計(jì)算勵(lì)磁阻抗Zj。Zj=E/Ij= （U2-IjZ2）/Ij （公式2）

（3）我們考慮的是：在電流互感器一、二次電流誤差等于10%情況下允許的二次負(fù)載阻抗。因此，將一次電流折算到二次側(cè)看成是10倍的勵(lì)磁電流。如果一、二次電流誤差等于10%時(shí)，二次電流就相當(dāng)于9倍的勵(lì)磁電流。計(jì)算在9倍勵(lì)磁電流下、飽和點(diǎn)的允許二次負(fù)載阻抗。

由圖2可知，Zj與Z2+ZL并聯(lián)，故Zj/（Z2+ZL）=I2/Ij=9Ij/Ij=9，

即Zj=9（Z2+ZL），（公式3）

由公式1、2、3可以推導(dǎo)出10%誤差下允許的二次負(fù)載阻抗ZL公式為：ZL=U2/9Ij-10Z2/9，式中U2為伏安特性飽和電壓。ZL為飽和電壓下的允許二次負(fù)載阻抗。

（4）計(jì)算最大短路電流倍數(shù)。計(jì)算電流互感器安裝處所通過(guò)的最大短路電流I1d，除以電流互感器一次額定電流I1N，算出最大短路電流倍數(shù)K，即K=11d/I1N。電流互感器一次額定電流就是銘牌上規(guī)定的，如：2500/1，額定電流就是2500A。最大短路電流要查看綜合電抗計(jì)算表或電廠實(shí)際計(jì)算的數(shù)值。

（5）根據(jù)飽和電壓下的允許負(fù)載阻抗計(jì)算出保護(hù)用電流互感器的10%誤差允許二次負(fù)載阻抗。用計(jì)算出的飽和電壓下的允許二次負(fù)載阻抗ZL，除以最大短路電流倍數(shù)，得出誤差允許的二次負(fù)載阻抗Zen，即Zen=ZL/K。與實(shí)測(cè)二次負(fù)擔(dān)的阻值比較，應(yīng)大于實(shí)測(cè)二次負(fù)擔(dān)實(shí)測(cè)值，10%誤差即滿足要求。

5 計(jì)算方法的實(shí)際應(yīng)用

下面以某電廠升壓站母聯(lián)一組CT為例，應(yīng)用上述計(jì)算方法校核保護(hù)CT是否滿足誤差要求。（1）原始數(shù)據(jù)。CT參數(shù)：CT變比2500/1，準(zhǔn)確度5P30，直流電阻8.8Ω，回路阻抗0.762Ω；互感器伏安特性：飽和點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓電流：I=60mA，U=938V；CT安裝點(diǎn)最大短路電流：46.04kA；（2）計(jì)算。由公式飽和點(diǎn)的允許二次負(fù)載阻抗：ZL=1727.26Ω；最大短路電流倍數(shù)：K=46.04/2.5=18.41；最大短路電流下的允許二次負(fù)載阻抗：Zen=ZL/K=93.82>0.762；遠(yuǎn)大于實(shí)際測(cè)試的二次負(fù)載阻抗。結(jié)論：電流互感器二次阻抗可以滿足10%誤差的要求。

6 結(jié)語(yǔ)

本文介紹的這種方法是根據(jù)CT等值電路推導(dǎo)的，有很高的可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，尋找制造廠10%誤差曲線比較困難或者曲線粗燥，查找曲線也不便于取得對(duì)應(yīng)的允許阻抗；而且這種計(jì)算方法只需比較少的伏安特性數(shù)據(jù)就能校驗(yàn)允許的負(fù)載阻抗，計(jì)算量少，使用起來(lái)非常方便。

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