CT伏安特性曲線及10%誤差校驗方法探討

蘇 果

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙410004）

1 概述

CT伏安特性是指電流互感器一次側(cè)開路，二次側(cè)勵磁電流與所加電壓的關(guān)系曲線，實際上就是鐵心的磁化曲線，因此也叫勵磁特性。試驗的主要目的是檢查互感器的鐵心質(zhì)量，通過鑒別磁化曲線的飽和程度，并用以判斷互感器的二次繞組有無匝間短路。

保護(hù)CT 10%誤差曲線是指一次電流與其額定電流的比值m10與二次負(fù)荷Zen之間的關(guān)系曲線。變比誤差不僅與電流互感器的本身特性有關(guān)，還與電流互感器所帶二次負(fù)荷有關(guān)，保護(hù)用CT一般要求在最大短路電流下誤差在額定電流的10%以內(nèi)，因此，10%誤差曲線校準(zhǔn)與二次負(fù)荷測量是非常必要的。

2 伏安特性曲線測量方法

（1）用CT伏安特性綜合測試儀測量伏安特性曲線，接線方法如圖1所示。

圖1 伏安特性曲線測量接線圖

CT一次側(cè)可靠開路，二次側(cè)如圖1所示接線，將二次側(cè)接線斷開，接地線拆除。選擇磁化曲線測量功能，可自動測量曲線并打印。

（2）表1為湖南某水電站伏安特性試驗數(shù)據(jù)。

表1 V-A特性試驗數(shù)據(jù)

由表1數(shù)據(jù)可知，電流互感器正常工作時鐵心的磁通密度很低，勵磁電流很小，磁通密度與激磁電流成線性增加，當(dāng)發(fā)生短路時，一次電流變得很大，磁通密度大大增加，增加到一定程度時出現(xiàn)鐵心飽和，勵磁電流急劇增加，導(dǎo)致電流互感器出現(xiàn)較大的傳導(dǎo)誤差。

拐點(diǎn)電壓是指施加于電流互感器二次接線端子上的額定頻率的電壓，若其均方根值增加10%，勵磁電流便增加50%時的電壓。

圖2 伏安特性曲線

高的勵磁電壓會產(chǎn)生很大的功率，使電流互感器產(chǎn)生大量熱能，還可能燒毀電流互感器。

一般來說，電流互感器的伏安特性曲線試驗只對繼電保護(hù)有要求的二次繞組進(jìn)行。將測得的伏安特性曲線與過去或出廠的伏安特性曲線比較，電壓不應(yīng)有顯著降低，若有顯著降低，則應(yīng)檢查二次繞組是否存在匝間短路，當(dāng)有匝間短路時，其曲線開始部分電流較正常的略低。

3 CT 10%誤差曲線校核

電流互感器的變比誤差除了與互感器本身的特性有關(guān)外，還和互感器二次負(fù)荷阻抗有關(guān)；一般繼電保護(hù)要求互感器的一次電流等于最大短路電流時，其變比誤差應(yīng)小于10%，從10%誤差曲線上可以得出不同電流下允許的負(fù)荷阻抗，實際負(fù)荷阻抗應(yīng)小于曲線上負(fù)荷阻抗值，否則不能滿足10%誤差曲線要求。

3.1 10%誤差曲線繪制

（1）從一次側(cè)加大電流，測量誤差曲線（圖3）

圖3 一次側(cè)加大電流誤差曲線測量原理圖

通過測量不同二次負(fù)擔(dān)Zen下的一次電流I1和二次電流I2，可繪出10%誤差曲線。當(dāng)一次電流和二次電流滿足：

則點(diǎn)（Zen, m10）在10%誤差曲線上，據(jù)此可繪制出10%誤差曲線。此方法能準(zhǔn)確的測出誤差曲線，但在現(xiàn)場難以實現(xiàn)，一般只在互感器出廠時由廠家制做并提供誤差曲線（圖4）。

圖4 CT10%誤差曲線圖

（2）用伏安特性曲線推算10%誤差曲線

1）伏安特性等效電路圖（圖5）

圖5 伏安特性等效電路圖

測試伏安特性曲線時，因一次繞組開路，故此時I2即為Ie，且有關(guān)系式

二次繞組內(nèi)阻R2可直接測得，二次繞組漏抗Z2用經(jīng)驗公式計算：對于油浸式LCCWD型一般取Z2=（1.3～1.4）R2，對于套管式LRD型電流互感器一般取Z2=2R2

將測得的伏安特性數(shù)據(jù)代入式（3），可得到E-Ie互感器勵磁特性數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場測試時要做到拐點(diǎn)。

2）CT接入負(fù)載后等效電路圖（圖6）

圖6 接入二次負(fù)擔(dān)后等效電路圖

由圖6可知:

當(dāng)CT出現(xiàn)10%誤差時

將（5）代入（4）式可得：

由CT一、二次側(cè)的關(guān)系可得：

將（6）（8）代入（9），可得

由此可根據(jù)Zen和m10的值繪出10%誤差曲線。

（3）用CT參數(shù)綜合測試儀測量10%誤差曲線

1）CT參數(shù)綜合測試儀具有繪制誤差曲線功能時，可用儀器直接測量誤差曲線。先測量CT伏安特性曲線，然后選擇誤差曲線功能，如圖7所示。

圖7 用CT參數(shù)測試儀測誤差曲線

2）選擇誤差曲線后，可選擇5%誤差曲線和10%誤差曲線，如圖8所示。

使用CT參數(shù)測試儀能很方便的繪出誤差曲線，省去了大量的計算過程，大大提高了工作便捷度和工作效率，但是某些儀器可能存在算法上的缺陷，必要時應(yīng)對曲線進(jìn)行核算。

3.2 二次負(fù)荷測量

二次負(fù)荷測量接線如圖9所示。

圖9 二次負(fù)荷測量接線原理圖

二次負(fù)荷測量方法：

將CT二次側(cè)引線解開，在引線兩端從零開始加交流電壓，記錄電壓值U和電流表讀數(shù)I，可算出二次負(fù)荷，即Zen=U/I。

使用CT伏安特性綜合測試儀測量，如圖10所示。

圖10 互感器測試儀測量二次負(fù)荷

用CT參數(shù)綜合測試儀可以方便的測出CT的二次負(fù)荷。

3.3 最大短路電流

最大短路電流可通過電流互感器安裝處的設(shè)計參數(shù)計算得出，算出最大短路電流與額定電流倍數(shù)k，即k=I1d/I1N。根據(jù)誤差曲線查出該電流下允許的最大負(fù)荷，實際的CT二次負(fù)荷應(yīng)小于該值。

4 結(jié)束語

電流互感器在電力系統(tǒng)測量和保護(hù)方面有極其重要的作用，因此對CT是否正常做出準(zhǔn)確判斷有其重要意義。CT伏安特性可判斷CT的質(zhì)量是否良好，CT是否存在匝間短路等故障。CT的誤差曲線能夠檢測CT的測量精度是否滿足繼電保護(hù)的使用要求，保證繼電保護(hù)正確動作。

為了電流測量的準(zhǔn)確及微機(jī)保護(hù)裝置的正確動作，還需在互感器選型、參數(shù)選擇、二次負(fù)荷等多方面綜合考慮，采取最合理有效方案。