保護用電流互感器10%誤差校核的實用計算方法

摘 要：保護用電流互感器誤差校核是保證電力系統繼電保護安全運行的重要手段。本文介紹的校核方法實用性強，通過對CT等值電路，依據CT的伏安特性數據，推導出10%誤差下允許的二次負載阻抗計算方法。

關鍵詞：電流互感器；10%誤差校核；負載阻抗

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

1 引言

電流互感器飽和會導致微機繼電保護裝置誤動或拒動而影響系統正常運行，因此校驗保護CT是保證電力系統繼電保護安全穩定運行的重要手段。在調試工作中，對影響電流互感器飽和的10%誤差等項目的測試結果缺乏一種快速有效的方法來進行驗算。本文介紹的這種CT校驗方法依據CT的伏安特性數據，通過對CT等值電路推導出10%誤差下允許的二次負載阻抗計算公式。文中還對CT二次負載的校驗作了實例分析。

2 電流互感器工作原理及傳導誤差

（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備。CT基本結構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。對于理想CT： I1：I2=N2：N1

當原方I1為I1電流時，副方產生I2=I1*N1/N2的電流。在此為方便起見，編者統一用I2表示歸算后的I2’，其他參數也都是歸算后的參數。

（2）CT的傳導誤差和誤差曲線。有圖2可知：I2=I1-Ij

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

在理想CT中，Zj=，Ij=0，故I1=I2，無傳導誤差。

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

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

10%誤差曲線是當傳導誤差為10%時，CT一次電流倍數m10與CT二次所帶負載ZL的關系曲線。

3 運用誤差曲線分析或校核CT是否滿足要求的方法

（1）通過整個一次系統的短路計算，計算出CT安裝處最大短路電流I1max，計算m10 =I1max/I1n；（2）測量CT二次側外接回路總阻抗ZL；（3）測量CT二次線圈內阻抗；（4）通過10%誤差曲線可以查對應與m10=y（縱坐標）的點，其橫坐標為x，若二次回路阻抗ZL≤x，則誤差將小于10%，滿足保護要求。

4 推導10%誤差下允許的負載阻抗

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

R2由電橋測得，Z2根據經驗公式求取， 近似Z2=R2；U2：為伏安特性試驗數據中的電壓，計算時取飽和點的電壓；Ij：為伏安特性試驗數據中的電流，計算時取對應于飽和點電壓的電流。

（2）計算勵磁阻抗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載阻抗。因此，將一次電流折算到二次側看成是10倍的勵磁電流。如果一、二次電流誤差等于10%時，二次電流就相當于9倍的勵磁電流。計算在9倍勵磁電流下、飽和點的允許二次負載阻抗。

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

即Zj=9（Z2+ZL），（公式3）

由公式1、2、3可以推導出10%誤差下允許的二次負載阻抗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載阻抗。

（4）計算最大短路電流倍數。計算電流互感器安裝處所通過的最大短路電流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K，即K=11d/I1N。電流互感器一次額定電流就是銘牌上規定的，如：2500/1，額定電流就是2500A。最大短路電流要查看綜合電抗計算表或電廠實際計算的數值。

（5）根據飽和電壓下的允許負載阻抗計算出保護用電流互感器的10%誤差允許二次負載阻抗。用計算出的飽和電壓下的允許二次負載阻抗ZL，除以最大短路電流倍數，得出誤差允許的二次負載阻抗Zen，即Zen=ZL/K。與實測二次負擔的阻值比較，應大于實測二次負擔實測值，10%誤差即滿足要求。

5 計算方法的實際應用

下面以某電廠升壓站母聯一組CT為例，應用上述計算方法校核保護CT是否滿足誤差要求。（1）原始數據。CT參數：CT變比2500/1，準確度5P30，直流電阻8.8Ω，回路阻抗0.762Ω；互感器伏安特性：飽和點對應電壓電流：I=60mA，U=938V；CT安裝點最大短路電流：46.04kA；（2）計算。由公式飽和點的允許二次負載阻抗：ZL=1727.26Ω；最大短路電流倍數：K=46.04/2.5=18.41；最大短路電流下的允許二次負載阻抗：Zen=ZL/K=93.82>0.762；遠大于實際測試的二次負載阻抗。結論：電流互感器二次阻抗可以滿足10%誤差的要求。

6 結語

本文介紹的這種方法是根據CT等值電路推導的，有很高的可靠性。在實際應用中，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應的允許阻抗；而且這種計算方法只需比較少的伏安特性數據就能校驗允許的負載阻抗，計算量少，使用起來非常方便。

參考文獻：

[1]國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護實用技術問答（第二版）[R]，1999（11）.

[2]郭剛，吳春蓓.電流互感器10%誤差曲線的測試與應用校核[J].山東煤炭科技，2002（06）.