電流互感器是一種測量儀器,使用互感器以后不用按測量電流的大小或測量電壓的高低設(shè)計(jì)不同量程的儀表了,更保障了操作人員的人生安全。是一款非常實(shí)用的儀器。那么問題來了,使用這么廣泛,總匯遇到各種各樣的問題,比如儀器故障,測量故障等等,一些影響誤差的原因,可以分為下面幾種:
1.誤差的產(chǎn)生原因
電流互感器產(chǎn)生誤差的原因有:勵(lì)磁電流I0(I0小誤差小,I0取決于互感器的制造質(zhì)量);一次電流I1(I1在額定值附近誤差最小);二次負(fù)荷(I2越大誤差越大);功率因數(shù) (cosp越大誤差越?。?。
2.電流互感器的誤差特性
影響電流互感器誤差的外部因素主要有以下幾點(diǎn):
(1)一次電流的影響
當(dāng)一次電流增大時(shí)誤差減小,但當(dāng)一次電流超過額定值數(shù)倍時(shí),電流互感器將工作在磁化曲線的非線性部分,電流的比差和角差都將增加;此時(shí)主要表現(xiàn)出負(fù)誤差。
小提示:一般而言,比差和角差均與一次實(shí)際電流的大小成反比。
(2)二次負(fù)荷阻抗的影響
二次回路阻抗Z2加大,影響比差增大較多,角差增大較少; 功率因數(shù)降低使比差增大,而角誤差減??;當(dāng)電流互感器一次電流不變,二次回路負(fù)荷增大(超過額定值)時(shí)其角誤差和變比誤差均增大。
小提示:一般而言,比差和角差均隨阻抗的增大而增大,隨功率因數(shù)的增大而減小。
(3)電源頻率的影響。電源頻率對誤差影響一般不大,當(dāng)頻率增加時(shí),開始使誤差有點(diǎn)減小,而后則不斷增大。此外,鐵芯剩磁也影響電流互感器的誤差。
小提示:
(1)提高電流互感器準(zhǔn)確度的措施:由于電流互感器的誤差主要是由勵(lì)磁損耗和磁飽和等因素引起的,勵(lì)磁損耗的大小直接影響著誤差的大小,而勵(lì)磁損耗又主要由互感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定。因此,提高電流互感器的準(zhǔn)確度,較為有效的方法是盡可能地減小勵(lì)磁電流。鐵芯的磁導(dǎo)率越高、長度越短、截面積越大,鐵損越小,勵(lì)磁電流越小。因此可以通過減小磁阻的辦法減小勵(lì)磁電流。
(2)相角誤差不會(huì)對電壓和電流的測量帶來影響,但是在通過互感器測量功率或電能時(shí),將造成電壓與電流間相位關(guān)系的變化,從而引起測量誤差。
為了保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,必須對電力設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視和測量。
但一般的測量和保護(hù)裝置不能直接接入一次高壓設(shè)備,而需要將一次系統(tǒng)的高電壓和大電流按比例變換成低電壓和小電流,供給測量儀表和保護(hù)裝置使用。
執(zhí)行這些變換任務(wù)的設(shè)備,常見的就是我們通常所說的互感器.大電流試驗(yàn)裝置應(yīng)用于發(fā)電廠、變配電站、電器制造廠及科研院所等部門;
屬于短時(shí)或斷續(xù)工作制,具有體積小、重量輕、使用維修方便等特點(diǎn)。
進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換的是電壓互感器(voltagetransformer),而進(jìn)行電流轉(zhuǎn)換的互感器為電流互感器(currenttransformer),簡稱為CT。
下面將討論電流互感器的相關(guān)基本知識。
1.電流互感器的簡單分類
根據(jù)用途電流互感器一般可分為保護(hù)用和計(jì)量用兩種。
兩者的區(qū)別在于計(jì)量用互感器的精度要相對較高,另外計(jì)量用互感器也更容易飽和,以防止發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)大的短路電流造成計(jì)量表計(jì)的損壞。
根據(jù)對暫態(tài)飽和問題的不同處理方法,保護(hù)用電流互感器又可分為P類和TP類。
P(protection,保護(hù))類電流互感器不特殊考慮暫態(tài)飽和問題,僅按通過互感器的大穩(wěn)態(tài)短路電流選用互感器,可以允許出現(xiàn)一定的穩(wěn)態(tài)飽和;
而對暫態(tài)飽和引起的誤差主要由保護(hù)裝置本身采取措施防止可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤動(dòng)作行為(誤動(dòng)或拒動(dòng))。
TP(transientprotection,暫態(tài)保護(hù))類電流互感器要求在嚴(yán)重的暫態(tài)條件下不飽和,互感器誤差在規(guī)定范圍內(nèi),以保證保護(hù)裝置的正確動(dòng)作。
對于其它類型的互感器,比如光互感器,電子式電流互感器等實(shí)際應(yīng)用還很少,因此這里不作介紹。
2.電流互感器的飽和
前面我們講到電流互感器的誤差主要是由勵(lì)磁電流Ie引起的。正常運(yùn)行時(shí)由于勵(lì)磁阻抗較大,因此Ie很小,以至于這種誤差是可以忽略的。
但當(dāng)CT飽和時(shí),飽和程度越嚴(yán)重,勵(lì)磁阻抗越小,勵(lì)磁電流極大的增大,使互感器的誤差成倍的增大,影響保護(hù)的正確動(dòng)作。
嚴(yán)重時(shí)會(huì)使一次電流全部變成勵(lì)磁電流,造成二次電流為零的情況。
引起互感器飽和的原因一般為電流過大或電流中含有大量的非周期分量,這兩種情況都是發(fā)生在事故情況下的;
這時(shí)本來要求保護(hù)正確動(dòng)作快速切除故障,但如果互感器飽和就很容易造成誤差過大引起保護(hù)的不正確動(dòng)作,進(jìn)一步影響系統(tǒng)安全。
因此對于電流互感器飽和的問題我們必須認(rèn)真對待。
互感器的飽和問題如果進(jìn)行詳細(xì)分析是非常復(fù)雜的,因此這里僅進(jìn)行定性分析。
所謂互感器的飽和,實(shí)際上講的是互感器鐵心的飽和。
我們知道互感器之所以能傳變電流,就是因?yàn)橐淮坞娏髟阼F芯中產(chǎn)生了磁通,進(jìn)而在纏繞在同一鐵芯中上的二次繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢U=4.44f*N*B*S×10-8。式中f為系統(tǒng)頻率,HZ;
N為二次繞組匝數(shù);S為鐵芯截面積,m2;B為鐵芯中的磁通密度。如果此時(shí)二次回路為通路,則將產(chǎn)生二次電流,完成電流在一二次繞組中的傳變。
而當(dāng)鐵芯中的磁通密度達(dá)到飽和點(diǎn)后,B隨勵(lì)磁電流或是磁場強(qiáng)度的變化趨于不明顯。
也就是說在N,S,f確定的情況下,二次感應(yīng)電勢將基本維持不變,因此二次電流也將基本不變,一二次電流按比例傳變的特性改變了。
我們知道互感器的飽和的實(shí)質(zhì)是鐵芯中的磁通密度B過大,超過了飽和點(diǎn)造成的。而鐵芯中磁通的多少?zèng)Q定于建立該磁通的電流的大小,也就是勵(lì)磁電流Ie的大小。
當(dāng)Ie過大引起磁通密度過大,將使鐵芯趨于飽和。而此時(shí)互感器的勵(lì)磁阻抗會(huì)顯著下降;
從而造成勵(lì)磁電流的再增大,于是又進(jìn)一步加劇了磁通的增加和鐵芯的飽和,這其實(shí)是一個(gè)惡性循環(huán)的過程。
暫態(tài)飽和,是指發(fā)生在故障暫態(tài)過程中,由暫態(tài)分量引起的互感器飽和。
我們知道,任何故障發(fā)生時(shí),電氣量都不是突變的。
故障量的出現(xiàn)必然會(huì)伴隨著或多或少的非周期分量。而非周期分量,特別是故障電流中的直流分量是不能在互感器一二次間傳變的。
這些電流量將全部作為勵(lì)磁電流出現(xiàn)。因此當(dāng)事故發(fā)生時(shí)伴有較大的暫態(tài)分量時(shí),也會(huì)造成勵(lì)磁電流的增大,從而造成互感器飽和。
第一個(gè)字母:L——電流互感器。
第二個(gè)字母:F——風(fēng)壓式;M——母線式(穿芯式)。
第三個(gè)字母:C——瓷絕緣式;Z——澆注式。
第四個(gè)字母:B——保護(hù);D——差動(dòng)。
第一個(gè)字母:數(shù)字——電壓等級(kV)。
例如 LMZ—0.66表示用環(huán)氧樹脂澆注的穿芯式電流互感器 0.66kV。
額定工作電壓,互感器允許長期運(yùn)行的最高相同電壓有效值。
額定一次電流,作為互感器性能基準(zhǔn)的一次電流值。
額定二次電流,作為互感器性能基準(zhǔn)的二次電流值,通常為5A或1A。
額定電流比,額定一次電流與額定二次電流之比。
額定負(fù)荷,確定互感器準(zhǔn)確級所依據(jù)的負(fù)荷值。電流互感器二次K1、K2端子以外的回路阻抗都是電流互感器的負(fù)荷。通常以視在功率伏安或以阻抗歐姆表示。
額定功率因數(shù),二次額定負(fù)荷阻抗的有功部分與額定阻抗之比。
準(zhǔn)確度等級,在規(guī)定使用條件下,互感器的誤差在該等級規(guī)定的限值之內(nèi)電力工程中計(jì)量常用的等級有0.2、0.5、0.2S、0.5S等。