CN110161447A - 一种保护用电流互感器10％误差校核方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种保护用电流互感器10％误差校核方法，先对电流互感器进行CT伏安特性试验，获取电流互感器铁芯的磁化曲线；依据所述磁化曲线，分别求出电流互感器的励磁电压、励磁阻抗、电流倍数、CT允许负载和CT所允许的二次负载阻抗Zen；在电流互感器的CT安装处的端子排上打开电缆接线，并分别测得CT二次绕组直阻和CT二次交流负载阻抗；计算CT所处电压等级最大短路电流；根据电流倍数，找出电流倍数m₁₀对应的CT所允许的二次负载阻抗，然后将实测CT二次负载按最严重的短路类型换算成CT二次交流负载阻抗Z，当Z≤Zen时，电流互感器为合格。本发明的方法能够有效的确保电流的正确传变，对电气二次工作有一定的指导意义。

Description

一种保护用电流互感器10％误差校核方法

技术领域

本发明实施例涉及电流互感器技术领域，具体涉及一种保护用电流互感器10％误差校核方法。

背景技术

电流互感器10％误差曲线是保护电流互感器的一个重要基本特征。保护用电流互感器的工作特点不同于测量用电流互感器，保护用电流互感器要求当电力系统发生故障时，即电流剧增时能正确反映故障电流的数值，从而正确启动继电保护装置。故障电流要比系统正常运行时的工作电流大几倍甚至几十倍，为了保证继电保护装置正确动作，规定此时电流互感器的电流误差不允许超过10％。

电流互感器10％误差曲线校核主要针对的还是差动保护用CT。主要是为了避免两侧CT在外部短路(非保护区域内)穿越性电流流过时，由于两侧CT传变不一致造成差动保护误动作，所以要求两侧CT在各自实际二次负载下均满足10％误差要求。

示见图1所示的电气一次以单线图示意：

如区外K点故障，非故障支路的变压器或电动机两侧CT流过相同的一次穿越性电流Ik；

若两侧CT传变均满足要求，差动保护感受的差流为0，保护可靠不动作。

若一侧CT由于二次负担较大传变误差大，另一侧CT二次负担较小传变能力强，则会引起差动保护感受的差流不为0，超过差动保护最小动作值时将会动作出口，跳开断路器。造成非故障支路误跳闸；所以，要求差动CT一定要进行10％误差曲线校核，确保电流的正确传变。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种保护用电流互感器10％误差校核方法，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种保护用电流互感器10％误差校核方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、对电流互感器进行CT伏安特性试验，获取电流互感器铁芯的磁化曲线U＝f(Ie)；

步骤200、依据所述磁化曲线，分别求出电流互感器的励磁电压E、励磁阻抗Ze、电流倍数m₁₀、CT允许负载和CT所允许的二次负载阻抗Zen；

步骤300、在电流互感器的CT安装处的端子排上打开电缆接线，并分别测得CT二次绕组直阻R₂和CT二次交流负载阻抗Z；

步骤400、计算CT所处电压等级最大短路电流；

步骤500、根据电流倍数m₁₀，找出电流倍数m₁₀对应的CT所允许的二次负载阻抗Zen，然后将实测CT二次负载按最严重的短路类型换算成CT二次交流负载阻抗Z，当Z≤Zen时，电流互感器为合格。

优选地，所述磁化曲线U＝f(Ie)为电流互感器二次侧励磁电流与电流互感器二次侧所加电压的关系曲线。

优选地，所述步骤200包括根据测试CT伏安特性时的等效电路，测得：

励磁电压：E＝U-I_eZ₂；

励磁阻抗：

电流倍数：

其中，I₁为CT所处电压等级下最大一次短路电流；I_1N为CT一次侧额定电流；I_e为励磁电流；I_2N为CT二次侧额定电流；Z₂为CT二次绕组漏阻抗

当I_2N＝5A时，

当I_2N＝1A时，

优选地，所述CT允许负载的测量方法包括：

依据CT 10％误差的定义，将CT一次侧电流分为10份，励磁电流最多占1份，二次侧电流最少占9份即满足要求。

优选地，依据CT正常运行时的等效电路，所述CT所允许的二次负载阻抗：

其中，Z₂可近似用CT二次绕组直阻R₂，即Z₂＝R₂。

优选地，所述步骤300中CT二次绕组直阻R₂包括：

在CT安装处端子排上打开电缆接线，用双臂电桥测得CT带电缆的直阻R2。

优选地，所述步骤300中CT二次交流负载阻抗Z包括：

根据计算的电流倍数m₁₀，确定m₁₀倍数之对应允许阻抗Zen，然后将实测CT二次负载按最严重的短路类型换算成Z，当Z≤Zen时，电流互感器为合格；

优选地，所述磁化曲线的绘制方法包括：

先用低频变频电源测量保护用电流互感器在要求电压下的励磁电压曲线；根据磁化曲线U＝f(Ie)的初始值以及励磁电压曲线的曲度直接绘制生成磁化曲线U＝f(Ie)。

本发明的实施方式具有如下优点：

本发明的方法能够有效的确保电流的正确传变，对电气二次工作有一定的指导意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施方式电流互感器10％误差曲线校核示意图；

图2为本发明实施方式测试CT伏安特性时的等效电路图；

图3为本发明实施方式CT正常运行时等效电路图；

图4为本发明实施方式CT二次直阻测试图；

图5为本发明实施方式CT二次负载测试图；

图6为本发明实施方式电力互感器的10％误差曲线图；

图7为本发明实施方式误差校核实例的示意图；

图8为本发明实施方式2A循环泵CT伏安特性示意图；

图9为本发明实施方式500/1的CT伏安特性示意图；

图10为本发明实施方式的方法流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图10所示，本发明提供了一种保护用电流互感器10％误差校核方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、对电流互感器进行CT伏安特性试验，获取电流互感器铁芯的磁化曲线U＝f(Ie)；

CT伏安特性，是指在电流互感器一次侧开路的情况下，电流互感器二次侧励磁电流与电流互感器二次侧所加电压的关系曲线，实际上就是铁芯的磁化曲线，即该曲线在初始阶段变现为线性，当铁芯磁化饱和拐点出现时，该曲线表现为非线性。

该CT伏安特性试验的主要目的为：

(1)检查新投产互感器的铁芯质量，留下CT原始实验数据；

(2)运行CT停运检验维护时(通常配合机组大修时进行)通过鉴别磁化曲线的饱和程度即拐点位置，判断运行一定时期后互感器的绕组有无匝间短路等缺陷，以便及时发现设备缺陷，确保设备安全；

(3)对差动保护CT精度有要求的进行10％误差曲线校核。

为了明确铁芯质量是否符合要求，直接反应该电流互感器是否合格，是否有进行10％误差校核的必要性，提出检测的铁芯质量的方法，即为磁化曲线U＝f(Ie)的测定方法(是否合格)：

步骤101、采用低频变频电源测量保护用电流互感器的铁芯磁化性能；

步骤102、控制低频变频电源的频率f_i，由铁芯的磁通匝Φ公式：

得到励磁电压

步骤103、根据励磁电压公式分别测定以5Hz为一个梯度下的5Hz至50Hz的励磁电压U_i，绘制励磁电压U_i曲线；

步骤104，当制励磁电压U_i曲线与磁化曲线U＝f(Ie)基本重合下，确定磁化曲线U＝f(Ie)符合要求，则进行10％误差校核步骤。

铁芯的励磁阻抗Z_m＝jωL；可得出其与频率成正比。

根据得到的由于磁化曲线本质上是得到磁通密度(穿过单位面积的磁通匝)和磁场强度之间关系。

在磁化曲线和励磁电压U_i曲线的曲度基本相同的情况下，代表铁芯还没有饱和(铁芯饱和是指铁芯材料的磁化曲线上非直流的，当电压提高后，磁通就增加，到一定程度后，电压再提高而磁通却不会在增加了，则就是铁芯饱和了，铁芯饱和后，变压器输出电压波形将发生变化，就不是原来的正弦波了，同时铁芯也会发热，此时铁芯)，铁芯符合实验对电压要求。如果不符合要求，则无需进行后续的步骤。

其中，低频变频电源包括实现变频调节的控制电路，以及与所述控制电路连接的整流电路、直流中间电路和逆变输出电路；频率f_i的交流依次经过所述整流电路、直流中间电路和逆变输出电路实处调频和调幅后的低频交流。可以根据需求输出不同频率的低频交流。

通过对普通变频器、变频电源进行适当地改进，可以得到适合于电流互感器励磁特性的专用低频可调电源，采用该方法的优势主要体现在下述几方面：

(1)理论上可以对任何类型的电磁式电流互感器进行试验，只要降低电源输出频率，不论励磁电压多高，都能安全地完成试验；

(2)设备输出容量可以很低，无需大容量升流、高电压的升压装置，劳动强度低，工作效率高；

(3)在低电压下完成试验，试验过程中人身、设备安全得到保障；

(4)试验方法灵活，不受试验场所限制。

在本实施方式中，还包括一种利用励磁电压曲线倒推磁化曲线U＝f(Ie)的方法，根据磁化曲线测定铁芯合格的方法，先用低频变频电源测量保护用电流互感器在要求电压下的励磁电压曲线；根据磁化曲线U＝f(Ie)的初始值以及励磁电压曲线的曲度直接绘制生成磁化曲线U＝f(Ie)。

步骤200、如图2所示，依据所述磁化曲线，分别求出电流互感器的励磁电压E、励磁阻抗Ze、电流倍数m₁₀、CT允许负载和CT所允许的二次负载阻抗Zen；

励磁电压：E＝U-I_eZ₂；

励磁阻抗：

电流倍数：

其中，I₁为CT所处电压等级下最大一次短路电流；I_1N为CT一次侧额定电流；I_e为励磁电流；I_2N为CT二次侧额定电流；Z₂为CT二次绕组漏阻抗

当I_2N＝5A时，

当I_2N＝1A时，

CT允许负载的测量方法包括：

依据CT 10％误差的定义，将CT一次侧电流分为10份，励磁电流最多占1份，二次侧电流最少占9份即满足要求。

依据CT正常运行时的等效电路(如图3所示)，所述CT所允许的二次负载阻抗：

其中，Z₂可近似用CT二次绕组直阻R₂，即Z₂＝R₂。

步骤300、如图4和图5所示，在电流互感器的CT安装处的端子排上打开电缆接线，并分别测得CT二次绕组直阻R₂和CT二次交流负载阻抗Z；

CT二次绕组直阻R₂具体测量方法是：在CT安装处端子排上打开电缆接线，用双臂电桥测得CT带电缆的直阻R₂；

CT二次交流负载阻抗Z的具体测量方法：根据计算的电流倍数m₁₀，确定m₁₀倍数之对应允许阻抗Zen，然后将实测CT二次负载按最严重的短路类型换算成Z，当Z≤Zen时，电流互感器为合格。

步骤400、计算CT所处电压等级最大短路电流；

步骤500、如图6所示，为电流互感器的10％误差曲线，根据电流倍数m₁₀，找出电流倍数m₁₀对应的CT所允许的二次负载阻抗Zen，然后将实测CT二次负载按最严重的短路类型换算成CT二次交流负载阻抗Z，当Z≤Zen时，电流互感器为合格。

以某一电流互感器6kV最大短路电流计算23.98kA为实例：

如图7所示，2A循环泵电流回路二次负担及直阻测量：

在电机中性点CT处给每组CT加电流，三相依次加二次额定电流，测量此时的电压得到CT二次负担，用双桥测二次回路直阻，记录如下：

2A循环泵CT伏安特性如图8所示。

根据伏安特性试验数据，2A循环水泵A相电流互感器饱和电压为123.55V，故按该相计算即可，饱和点电压的励磁电流I_e：0.12863A。

CT变比：500/5CT二次直阻：5.510Ω

计算CT允许二次负载阻抗：

最大短路电流倍数：

最大短路电流下允许二次负载阻抗：

小于实际测试的二次负载阻抗2.43Ω，不满足要求。拟将其500/5的CT更换为500/1。

更换为变比为500/1的CT(其伏安特性如下)，重新进行校核，如图9所示。

计算CT允许二次负载阻抗：

最大短路电流倍数：

最大短路电流下允许二次负载阻抗：

大于实际测试的二次负载阻抗2.43Ω，满足要求。

在电流互感器不满足10％误差时，采用提高电流互感器变比的方式改进，根据GB1208-2006《电流互感器》规定，标准的电流互感器二次额定电流为1A或5A。电流互感器二次电流采用1A比采用5A匝数比大5倍，二次开路电压高、内阻大，但采用1A可大幅度降低电缆中的有功损耗，在相同条件下可大大减轻电流互感器的二次负担，减小电流回路电缆截面。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种保护用电流互感器10％误差校核方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、对电流互感器进行CT伏安特性试验，获取电流互感器铁芯的磁化曲线U＝f(Ie)；

步骤200、依据所述磁化曲线，分别求出电流互感器的励磁电压E、励磁阻抗Ze、电流倍数m₁₀、CT允许负载和CT所允许的二次负载阻抗Zen；

步骤300、在电流互感器的CT安装处的端子排上打开电缆接线，并分别测得CT二次绕组直阻R₂和CT二次交流负载阻抗Z；

步骤400、计算CT所处电压等级最大短路电流；

步骤500、根据电流倍数m₁₀，找出电流倍数m₁₀对应的CT所允许的二次负载阻抗Zen，然后将实测CT二次负载按最严重的短路类型换算成CT二次交流负载阻抗Z，当Z≤Zen时，电流互感器为合格。

2.根据权利要求1所述的一种保护用电流互感器10％误差校核方法，其特征在于，所述磁化曲线U＝f(Ie)为电流互感器二次侧励磁电流与电流互感器二次侧所加电压的关系曲线。

3.根据权利要求1所述的一种保护用电流互感器10％误差校核方法，其特征在于，所述步骤200包括根据测试CT伏安特性时的等效电路，测得：

励磁电压：E＝U-I_eZ₂；

励磁阻抗：

电流倍数：

其中，I₁为CT所处电压等级下最大一次短路电流；I_1N为CT一次侧额定电流；I_e为励磁电流；I_2N为CT二次侧额定电流；Z₂为CT二次绕组漏阻抗

当I_2N＝5A时，

当I_2N＝1A时，

4.根据权利要求3所述的一种保护用电流互感器10％误差校核方法，其特征在于，所述CT允许负载的测量方法包括：

依据CT10％误差的定义，将CT一次侧电流分为10份，励磁电流最多占1份，二次侧电流最少占9份即满足要求。

5.根据权利要求3所述的一种保护用电流互感器10％误差校核方法，其特征在于，依据CT正常运行时的等效电路，所述CT所允许的二次负载阻抗：

其中，Z₂可近似用CT二次绕组直阻R₂，即Z₂＝R₂。

6.根据权利要求1所述的一种保护用电流互感器10％误差校核方法，其特征在于，所述步骤300中CT二次绕组直阻R₂包括：

在CT安装处端子排上打开电缆接线，用双臂电桥测得CT带电缆的直阻R2。

7.根据权利要求5所述的一种保护用电流互感器10％误差校核方法，其特征在于，所述步骤300中CT二次交流负载阻抗Z包括：

根据计算的电流倍数m₁₀，确定m₁₀倍数之对应允许阻抗Zen，然后将实测CT二次负载按最严重的短路类型换算成Z，当Z≤Zen时，电流互感器为合格。

8.根据权利要求5所述的一种保护用电流互感器10％误差校核方法，其特征在于，所述磁化曲线U＝f(Ie)的测定方法包括：

步骤101、采用低频变频电源测量保护用电流互感器的铁芯磁化性能；

步骤102、控制低频变频电源的频率f_i，由铁芯的磁通匝Φ公式：

得到励磁电压

步骤103、根据励磁电压公式分别测定以5Hz为一个梯度下的5Hz至50Hz的励磁电压U_i，绘制励磁电压U_i曲线；

步骤104，当制励磁电压U_i曲线与磁化曲线U＝f(Ie)基本重合时，确定磁化曲线U＝f(Ie)符合要求，则进行10％误差校核步骤。

9.根据权利要求8所述的一种保护用电流互感器10％误差校核方法，其特征在于，所述低频变频电源包括实现变频调节的控制电路，以及与所述控制电路连接的整流电路、直流中间电路和逆变输出电路；频率f_i的交流依次经过所述整流电路、直流中间电路和逆变输出电路实处调频和调幅后的低频交流。

10.根据权利要求8所述的一种保护用电流互感器10％误差校核方法，其特征在于，所述磁化曲线的绘制方法包括：

先用低频变频电源测量保护用电流互感器在要求电压下的励磁电压曲线；根据磁化曲线U＝f(Ie)的初始值以及励磁电压曲线的曲度直接绘制生成磁化曲线U＝f(Ie)。