電流互感器10%誤差曲線應用研究

溫仙花

摘 要：該文論述了電流互感器10%誤差曲線的產生原因及現場應用勵磁特性曲線進行10%誤差曲線校核的方法。在現場繼電保護整定中，具有一定的實際意義。

關鍵詞：電流互感器；10%誤差曲線；繼電保護

中圖分類號：[TM452] 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2013）-12-0258-01

10%誤差曲線是保護用電流互感器的一個重要的基本特性。保護用電流互感器的工作特點不同于測量用電流互感器，它要求當電氣設備發生事故時，啟動相應的保護裝置，切除故障設備。繼電保護裝置整定的動作電流通常比電氣設備正常運行時的工作電流大幾倍甚至幾十倍，為了保證繼電保護裝置的正確動作，不因為飽和及誤差帶來拒動規程規定保護用電流互感器，在一次側負載和一次電流為已知的情況下，電流互感器的電流誤差不得超過10%。電流互感器10%誤差曲線是指在電流誤差為10%的條件下，一次電流對其額定電流的倍數M與電流互感器允許的二次負載的關系曲線。

一、電流互感器產生誤差的原因

從電磁感應的工作原理上看，電流互感器為了正常工作所必須的激磁功率是產生誤差的基本原因。不論電流倍數加大，或是二次負載增加，它們的結果都引起電流互感器感應電動勢E2（E2=IoχZ2總，Z2總=Z2N+Z2W，Z2N是電流互感器自身二次繞組阻抗，Z2W是外電路二次負載）的升高，互感器的鐵芯和二次繞組匝數W2制造時已定，E2的升高就是電流互感器鐵芯中磁通密度和激磁功率的升高。電流互感器的激磁功率只能來自于它的電源側——一次繞組。也就是說一次繞組電流有更多份額未能變換反映到二次電路中去，其結果是誤差分量的擴大。特別在鐵芯接近磁飽和時，稍升高E2，耗用的激磁功率就劇增，所以10%誤差曲線是10%負誤差曲線

1、電流互感器10%誤差曲線

電流互感器LA1—10—400/5的10%誤差曲線如圖1，由曲線可看出，一次電流倍數越大，相應允許的二次負載越小。

2、勵磁特性曲線

在運行單位或安裝現場，測試電流互感器的10%誤差曲線是很困難的，現場通常進行勵磁特性曲線試驗，并利用它的勵磁特性曲線進行10%誤差校核。勵磁特性曲線試驗的接線見圖2。試驗時，電流互感器一次繞組開路，從二次繞組通入50Hz交流電流，測得各電流值二次繞組端子上的電壓值，即可繪出勵磁特性曲線，見圖3。

二、電流互感器二次負載校核計算

1、動作電流的取用

繼電保護整定計算中，因根據保護用電流互感器10%的誤差曲線進行二次負載的校核計算，校核計算取用的電流倍數M可分別情況考慮。

對一般的繼電保護裝置，可按最大整定動作電流，如采用I階段動作電流至互感器額定電流的倍數，就是電流互感器的二次負載不可大于按這個倍數M從10%誤差曲線上查得的對應的允許值。按最大整定動作電流校核合格的話，對最大短路電流來說，雖電流倍數更大，誤差亦可能超過10%，但它的二次電流絕對值必定大于整定動作電流（二次值），所以不會影響保護裝置的正確動作，故亦不需要按電器設備最大短路電流去校核10%誤差曲線。至于按最大短路電流校核電流互感器的動、熱穩定，還是必要的。對用于差動保護的電流互感器，一方面要求在保護范圍區內故障時保護裝置能可靠動作；另一方面，差動保護兩端（對三點差動保護就是三端）電流互感器由于勵磁特性的差異而產生差動回路的不平衡電流，在任何非區內故障情況下都不允許它引起差動保護誤動作。電流倍數越大時，電流互感器特性的差異也越趨明顯；當發生區外最大穿越性短路電流時不平衡電流最為嚴重。所以對差動保護，應按最大穿越性短路電流來校核各端電流互感器的10%誤差曲線。

2、二次負載校核

根10%誤差曲線校核電流互感器的二次負載，舉例說明校核電流互感器容許二次負載的方法。

某變電所變壓器差動保護10kV側電流互感器型號是LA1—10—400/5，次級為星形接線，“D”級的10%誤差曲線如圖1。該變壓器10kv側最大穿越性短路電流為2875A。

計算穿越性故障電流對額定電流的倍數：

M=2875/400X1.5=10.8

式中：1.5是非周期分量系數

按M=10.8倍查圖1的允許二次負載為0.95Ω。電流互感器二次側負載為0.82Ω時，小于10%誤差容許的0.95Ω，滿足要求。

三、電流互感器10%誤差曲線校核

1、實測校核

某用戶變電所的變壓器高壓開關柜，應用電流互感器二次電流通過繼電器GL—25/10常閉接點作交流脫扣器的旁路，構成交流操作的保護接線。電流互感器用兩相不完全星形接法。機構是CT—8型彈簧操動機構，柜內電流互感器型號為LA1—10—200/5。變壓器低壓出口短路時，高壓測故障電流928A。

繼電器反時限元件整定動作電流考慮上、下級配合，取6A、1S（二倍動作電流）。GL—25/10速動元件動作電流：I=1.5x928x5/200=34.8A。取6倍速動。

利用勵磁特性曲線進行10%誤差校核。

實測電流互感器二次負載Z2w=2.1Ω（連脫扣器阻抗），查資料LA1—10—200/5自身二次繞組阻抗值為0.369Ω。

Z2總=Z2N+Z2W=0.369+2.1=2.469Ω

當速動元件動作時，動作電流36A，需要電流互感器提供的二次電勢E2=36Ax2.469Ω=89V。由圖3可見LA1—10—200/5的勵磁飽和電勢為60V，不可能提供89V電勢；若要保證速動元件可靠動作，從滿足10%誤差的要求來看，即36Ax10%=3.6A，在圖3上對應的勵磁電壓不能超出58V。校

核結果表明電流互感器不滿足保護要求，也就是說在這種情況下，不能保證開關速動跳閘。

此時注意一點，與利用10%誤差曲線校核電流互感器二次負載不同；在用勵磁特性曲線和整定電流通過二次阻抗所必須的二次電勢進行校核時，必須計入電流互感器自身的二次繞組阻抗。

2、采取的措施

在設計計算或現場校核中，為保證在故障情況下繼電保護裝置能正確可靠地動作，可采取以下一些方法：

（1）減少二次負載，如當電流互感器與保護裝置之間的引接電纜較長時，可采用截面大一些的或雙芯并作一相。

（2）選用較大變流比的電流互感器。采用較大變流比后，校核誤差的一次電流值不變，對互感器一次額定電流的倍數M就較小了。

（3）電流互感器選型時采用10%誤差曲線較高的產品，如LA1—10改用LDZ—10型，后者的曲線比前者高的多，

（4）高壓電流互感器通常每臺由二次互感器元件組成，若把它的二次級繞組串接使用，能提高容許二次負載值。

四、當電流互感器不滿足10%誤差要求時，應采取以下措施：

（1）改用伏安特性較高的電流互感器二次繞阻，提高代負荷的能力；

（2）提高電流互感器的變比，或采用額定電流小的電流互感器；以減小電流倍數m10；

（3）串聯備用相同級別電流互感器二次繞組，使負荷能力增大一倍；

（4）增大二次電纜截面，或采用消耗功率小的繼電器；以減小二次側負荷Zfh；將電流互感器的不完全星形接線方式改為完全星形接 線方式；差電流接線方式改為不完全星形接線方式；改變二次負荷元件的接線方式，將部分負荷移至互感器備用繞組，以減小計算負荷。

（5）將電流互感器的不完全星形接線方式改為完全星形接線方式；差電流接線方式改為不完全星形接線方式；

（6）改變二次負荷元件的接線方式，將部分負荷移至互感器備用繞組，以減小計算負荷。

五、總結

以上論述說明，電流互感器10%誤差曲線應用的研究對保護用的電流互感器的使用有著及其重要的意義。