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互感器伏安特性试验及10%误差曲线校验

 

1   CT伏安特性概念

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(电压为纵座标,电流为横座标),其实际上就是铁芯的磁化曲线。

2  CT伏安特性试验目的

(1)检查新投产互感器的铁芯质量,留下CT的原始实验数据。

(2) 运行CT停运检验维护时通过鉴别CT伏安特性的饱和程度即电压拐点位置,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,确保设备安全运行。

(3)CT伏安特性为依据作CT10%误差曲线,对CT精度进行校验。

3  CT伏安特性试验

测得的伏安特性曲线与出厂的伏安特性曲线或最近的测量伏安特性曲线比较,拐点位置电压不应有显著降低。若有显著降低,应检查二次绕组是否存在匝间短路。施加于电流互感器二次接线端子上的额定频率的电压,若其均方根值(有效值)增加10%,励磁电流便增加50%,则此电压方均根值称为拐点位置电压。

 

其理论依据:拐点位置的CT铁芯进入饱和状态,此时励磁电流几乎全部损耗在铁芯发热上,由于CT直流电阻R2CT二次绕组匝数有关,当CT二次绕组匝间短路时,造成直流电阻R降低,在CT伏安特性上表现为拐点位置电压U有明显的下降(在CT铁芯饱和电流不变的情况下,拐点位置的电压U0=I饱和×R2),据此判断CT二次绕组异常。

 

案例分析:图1所示为一伏安特性曲线, 其中横轴为电流I,纵轴为UAB 两点为拐点, B点电压为1600 VA点电压为1878 V, B点电压明显低于A点电压, 两条曲线均为同一CT伏安特性曲线,且上方1曲线为CT出厂时的原始伏安特性曲线,下方2曲线为新近测量曲线, 根据上述分析, 可知该CT已存在缺陷, 需进一步检查或更换。

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1 伏安特性曲线图

.4  CT10%误差曲线校验

10%误差曲线是保护用电流互感器的一个重要的基本特性。继电保护装置反应的是一次系统的故障状况,当一次系统故障,保护装置动作时,电流互感器一次电流通常比正常运行时的电流大得多,因此,电流互感器的误差也会扩大。为了使电保护装置能够正确反应一次系统状况而正确动作,要求电流互感器的变比误差小于或等于10%。不论是一次电流加大,还是二次负载阻抗增加,其结果都会引起电流互感器感应电动势的升高,从而扩大误差。所谓10%误差曲线是变比误差为10%时,一次电流(I1)与其额定电流(I1N)的比值(m = I1/ I1N)和二次负载阻抗(ZY)的关系特性曲线。也可以理解为,在不同的一次电流倍数下,为使电流互感器的变比误差小于或等于10%而允许的最大二次负载阻抗。

 

实际工作中常采用伏安特性法先测量CT的伏安特性曲线,根据CT的伏安特性曲线再绘出“CT10%误差曲线。根据电流互感器10%误差的曲线得出二次回路的最大允许阻抗ZYmax与该二次回路的实际阻抗ZL进行比较,若ZLZYmax则认为该电流互感器是满足10%误差要求的。

 

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图2 10%误差曲线

 

 

案例分析:表1是对LB-220电流互感器实测及计算的数据,其最总目的是计算出二次允许负载ZYmax。图3是根据表中数据绘制的10%误差是ZYmax与m的函数曲线。不同的短路电流倍数时,可以查出不同的最大允许负载阻抗。假设该电流互感器使用在最大短路电流Ik=18kA处,则m=15,查出ZYmax=3.9Ω,大于实测的二次负载1.96Ω,结论是可以满足要求的。

 

基本参数

一次额定电流

1200A

二次额定电流

5A

准确等级

10P20

二次负载

通入电流I

5A

测量电压

9.8V

ZL

1.96Ω

 

试验项目

符号

数据来源

数值

励磁电流

I0(A)

试验测得

0.5

1

2

4

5

6

8

10

试验电压

U0(V)

试验测得

280

290

298

300

306

308

310

311

绕组内阻

R2(Ω)

试验测得

0.535

绕组漏抗

Z2(Ω)

≈2R2

0.706

内部电动势

E0(V)

=U0-I0Z2

279

289

296

297

302

304

304

304

允许总负载

Z2+ZY

=E0/9I0

62.1

32.1

16.5

8.25

6.72

5.63

4.22

3.37

允许二次负载

ZY(Ω)

= E0/9I0-Z2

61.4

31.4

15.9

7.55

6.02

4.92

3.52

2.67

短路电流倍数

m

2I0

1

2

4

8

10

12

16

20

                                 
                                 

表1 CT10%误差曲线的测量与计算

.

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参考文献:

[1]高占杰.CT伏安特性试验及10%误差曲线[J].水电厂自动化,2008291:78-80.

[2]郭耀珠,石光,刘华,刘巍.保护用电流互感器10%误差曲线现场测试及其二次负载校核[J].电力系统保护与控制,20083623:103.

[3]国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材[M].北京:中国电力出版社,2009.524

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