淺談對CT伏安特性及10%誤差特性曲線的認識

廣東粵電流溪河發電有限責任公司 吳澤鴻

淺談對CT伏安特性及10%誤差特性曲線的認識

廣東粵電流溪河發電有限責任公司 吳澤鴻

介紹通過試驗和計算獲得CT的伏安特性曲線和10%誤差特性曲線，淺析通過伏安特性曲線和10%誤差特性曲線判斷CT的質量好壞，判斷CT是否滿足使用要求，幫助電氣初學者更好地理解和運用伏安特性曲線和誤差特性曲線。

CT；伏安特性；10%誤差特性曲線

引言

根據DL/T596《電力設備預防性試驗規程》[1]規定當繼電保護有要求時需進行CT伏安特性試驗，一般在保護用的P級CT新安裝時和保護動作后需要進行伏安特性的校驗。CT伏安特性究竟是什么？為什么要做伏安特性校驗？10%誤差特性曲線的作用是什么？如何獲得10%誤差特性曲線？讓我們一起來探討一下這些問題。

一、CT伏安特性

1.定義

CT伏安特性指在一次側開路的情況下，電流互感器二次側勵磁電流與二次側所加電壓的關系曲線（一般電壓為縱坐標，電流為橫坐標），實際上就是鐵芯的磁化曲線[2]。

2.試驗目的

a）檢查新投產互感器的鐵芯質量，留下原始數據（出廠試驗）。

b）通過對比實測CT伏安特性曲線與出廠伏安特性曲線的飽和程度即拐點位置，以判斷繞組有無匝間短路等缺陷。

c）以CT伏安特性曲線為依據作10%誤差特性曲線，以校驗繼保用CT的精度是否滿足運行要求。

3.試驗方法

a）試驗接線

b）試驗步驟

1）試驗前將二次繞組引線和接地線全部拆除，一次側可靠開路，保證試驗時CT各相可靠獨立于應用設備。

2）對被試CT進行退磁操作，避免剩磁對試驗結果造成不良影響。

3）進行伏安特性試驗，從CT二次側施加電壓，參考CT二次額定電流值預先選取幾個電流點（5%或10%額定電流為一個點），逐步增加電壓，對應預選的幾個電流點讀取對應的電壓值。注意試驗時的電流不能超過CT的額定電流值。

4）當電壓稍微增加一點而電流增加很多時，說明鐵芯已接近飽和，該點電壓即為拐點電壓。一般認為當電壓增加10%而電流增加50%時，該點即為拐點。

5）測量完所有數據后逐漸降低電壓至零，切斷試驗電源，試驗完成。

c）曲線繪制

以電壓為縱坐標，電流為橫坐標，將試驗所得的測點標注在坐標系上，再用圓滑的曲線把這些點連接起來，最后標注拐點位置標明拐點電壓。

4.關于試驗的一些爭議

有些文章認為選取的每個參考點都必須從零開始升壓升流，以消除CT內的剩磁。我個人認為不必每個點都從零開始升壓升流，而是連續地升壓升流把所有選點一次性做完。因為剩磁的產生是鐵磁材料固有的磁滯現象，只有當勵磁電流不是交變地以由大到小降為零的方式對鐵芯進行磁化才會導致鐵芯產生剩磁。所以當我們在測量數據前先對CT進行退磁操作，然后在測量過程中連續測量不發生突然掉電或電流突變的情況，是不會產生剩磁的，也就不存在剩磁對測量結果的影響。

5.CT二次側匝間短路的判斷

如果CT二次側發生匝間短路，則二次繞組的直阻將減小，二次繞組的阻抗也就減小，在CT鐵芯飽和電流不變的情況下，根據，二次繞組電壓將減小，從而在伏安特性曲線上表現為拐點電壓明顯降低，這樣就可以初步判定CT二次繞組存在匝間短路。

二、10%誤差特性曲線

1.誤差校核的目的及誤差曲線的定義

誤差校核的目的是為了確定當一次電流達到最大短路電流值時，CT帶現有二次負荷的情況下，測量的準確度是否能夠滿足繼電保護的要求。

誤差曲線的定義是當變比誤差ef為一定值時，一次電流I1與一次額定電流I1e的比值m和二次負荷阻抗Zfh的關系[3]。即，其中。

2.造成變比誤差的原因

電流互感器等值電路圖

當一次電流I1增大，鐵芯飽和后，磁導率變小，電感變小，阻抗Ze減小，Ie增大，誤差也就增大；當二次負荷阻抗Zfh增大，并聯時電流與阻抗成反比，那么I2減小，Ie增大，誤差也就增大了。因此一次電流I1和二次負荷阻抗Zfh是影響誤差的主要原因。誤差曲線就反映了I1與Zfh的關系，所以做出誤差曲線就可以判斷被試CT是否滿足使用要求。

3.誤差曲線的推算（以10%誤差曲線為例）

1）通過前面介紹的CT伏安特性試驗方法測得CT伏安特性曲線，即

其中R2可用電橋或者直阻儀測量獲得，Z2可根據經驗公式求得。

3）計算勵磁阻抗Ze

4）計算一次電流倍數m

當電流的比誤差為10%時，Ie應為一次電流折算到二次側的總電流I1的10%，則二次電流I2為一次電流折算到二次側的總電流的 90%。一般電流互感器二次額定電流為5A，以此為例，則：

得m10與Ie的關系方程。

5）計算允許的二次負荷阻抗Zfh

如電流互感器等值電路圖所示，Ze與并聯，所以阻抗比等于電流的反比，即：

7）公式推導總結

8）曲線的繪制

9）示例

三、CT是否滿足要求及不滿足要求時的解決方法

1.判斷是否滿足要求的方法

1）計算一次電流倍數。用該點最大短路電流除以一次額定電流得到一次電流倍數m10；

2）查誤差曲線m10所對應的最大允許二次負荷阻抗Zfh；

3）測量該CT實際所帶二次負荷阻抗Zsj；

4）比較Zsj與Zfh的大小，如果則滿足要求，說明在該短路電流下CT的誤差不會大于10%；如果則不滿足要求，說明在該短路電流下CT的誤差大于10%。

2.不滿足要求時的解決方法

1）改用伏安特性更高的CT，即改用飽和倍數更高的CT，提高帶負荷的能力。

2）其他條件不變，提高CT變比，即采用一次額定電流大的CT，以減小一次電流倍數。從10%誤差曲線可看出電流倍數越小所允許帶的二次負荷越大。

3）增大二次電纜截面或采用消耗功率更小的繼電器，以減小二次負荷大小。

4）將參數相同的CT二次繞組串聯使用，變比不變，容量增加一倍。

四、結束語

綜上所述，CT伏安特性可判斷CT的質量是否良好，CT是否存在匝間短路等故障，CT的伏安特性曲線可理解為鐵芯的磁化曲線。CT的誤差曲線可檢測CT的測量精度是否滿足繼電保護的使用要求，保證繼電保護動作的正確性。CT的伏安特性及誤差曲線對于電廠來說，在產品交接試驗及設備檢修時都具有重要意義。

[1]DL/T 596-1996,電力設備預防性試驗規程[S].

[2]高占杰.CT伏安特性試驗及10%誤差校核[J].水電廠自動化,2008,29(1): 78-80.

[3]郭耀珠,石光,劉華,劉巍.保護用電流互感器10%誤差曲線現場測試及其二次負載校核[J].電力系統保護與控制,2008,36(23):103.

吳澤鴻（1989—），男，廣東從化人，現供職于廣東粵電流溪河發電有限責任公司，助理工程師，電力工程電氣專業。