電流互感器的誤差是由提供磁通的交變勵磁電流產(chǎn)生,那么假設磁通為零,那么互感器就可以說沒有誤差了,能夠大大提高精度,這就是零磁通電流互感器的現(xiàn)實意義。
電流互感器實現(xiàn)零磁通的原理:
零磁通電流互感器就是磁通為零的互感器。從理論上來說,零磁通指互感器的鐵芯沒有磁通。 電流互感器的誤差是由提供磁通的交變勵磁電流產(chǎn)生,若把它降為零取消它,互感器就沒有誤差了。
零磁通是怎么實現(xiàn)的呢?
①互感器有電流輸出,即使外部短路(0負載),由于線圈有內(nèi)阻,勢必有電壓降。這個電壓降需要交變的磁通產(chǎn)生的電動勢提供。
②一種方法就是利用另一個疊加在主互感器上的輔助互感器來提供反電動勢,去補償內(nèi)阻上產(chǎn)生的壓降,這樣就不需要主互感器的磁通來提供電動勢了,實現(xiàn)零磁通目的。這種方法比較容易實現(xiàn)并比較精確。
③還有一種方法就是利用外部電路來提供,對外部電路的要求是必須能提供精確的同相位電動勢。
1、應避免繼電保護和電能計量用的電流互感器并用,否則會因繼電保護的要求而致使電流互感器的變比選擇過大,影響電能計量的準確度。對于計費用戶,應設置專用的計量電流互感器或選用有計量繞組的電流互感器。
2、電流互感器的一次繞組和被測線路串聯(lián),二次繞組和電測儀表串聯(lián),接線時必須注意電流互感器的極性,當電流互感器內(nèi)部線圈的引出線接錯位置、端鈕標志錯誤時,都屬于線圈極性接反。只有極性連接正確,才能準確測量和計量。
3、序及電流相別應正確。如在三相三線有功電能表的24種組合接線中,只有第一元件接入u、i和第二元件接入u、i時,電能計量才是正確的,其它接線方式都是錯誤的。
4、電流互感器二次繞組不允許開路,否則,將產(chǎn)生高電壓,危及設備和運行人員的安全,同時因鐵芯過熱,有燒壞互感器的可能,電流互感器的誤差也有所增大,因此,在二次回路上工作時,應先將電流互感器二次側(cè)短路。
5、電流互感器二次側(cè)應有一端可靠接地,且接地點只有一個。以防止一、二次側(cè)絕緣擊穿時,造成對人身和設備的損壞。
6、二次回路的連接導線應采用銅質(zhì)單芯絕緣線,嚴禁使用鋁線,且中間不得有接頭。電流二次回路的導線截面積應不小于4mm2。
7、當負荷變化范圍大,實際負荷電流小于30%時,應采用二次繞組具有抽頭的多變比電流互感器或0、5s、0、2s級電流互感器,或采用具有較高額定短時熱電流和動穩(wěn)定電流,并且接近實際負荷電流的小量程電流互感器。
為了保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行,必須對電力設備的運行情況進行監(jiān)視和測量。
但一般的測量和保護裝置不能直接接入一次高壓設備,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裝置使用。
執(zhí)行這些變換任務的設備,常見的就是我們通常所說的互感器.大電流試驗裝置應用于發(fā)電廠、變配電站、電器制造廠及科研院所等部門;
屬于短時或斷續(xù)工作制,具有體積小、重量輕、使用維修方便等特點。
進行電壓轉(zhuǎn)換的是電壓互感器(voltagetransformer),而進行電流轉(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用和計量用兩種。
兩者的區(qū)別在于計量用互感器的精度要相對較高,另外計量用互感器也更容易飽和,以防止發(fā)生系統(tǒng)故障時大的短路電流造成計量表計的損壞。
根據(jù)對暫態(tài)飽和問題的不同處理方法,保護用電流互感器又可分為P類和TP類。
P(protection,保護)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裝置本身采取措施防止可能出現(xiàn)的錯誤動作行為(誤動或拒動)。
TP(transientprotection,暫態(tài)保護)類電流互感器要求在嚴重的暫態(tài)條件下不飽和,互感器誤差在規(guī)定范圍內(nèi),以保證保護裝置的正確動作。
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際應用還很少,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磁電流Ie引起的。正常運行時由于勵磁阻抗較大,因此Ie很小,以至于這種誤差是可以忽略的。
但當CT飽和時,飽和程度越嚴重,勵磁阻抗越小,勵磁電流極大的增大,使互感器的誤差成倍的增大,影響保護的正確動作。
嚴重時會使一次電流全部變成勵磁電流,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;
這時本來要求保護正確動作快速切除故障,但如果互感器飽和就很容易造成誤差過大引起保護的不正確動作,進一步影響系統(tǒng)安全。
因此對于電流互感器飽和的問題我們必須認真對待。
互感器的飽和問題如果進行詳細分析是非常復雜的,因此這里僅進行定性分析。
所謂互感器的飽和,實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,就是因為一次電流在鐵芯中產(chǎn)生了磁通,進而在纏繞在同一鐵芯中上的二次繞組中產(chǎn)生電動勢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。
而當鐵芯中的磁通密度達到飽和點后,B隨勵磁電流或是磁場強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質(zhì)是鐵芯中的磁通密度B過大,超過了飽和點造成的。而鐵芯中磁通的多少決定于建立該磁通的電流的大小,也就是勵磁電流Ie的大小。
當Ie過大引起磁通密度過大,將使鐵芯趨于飽和。而此時互感器的勵磁阻抗會顯著下降;
從而造成勵磁電流的再增大,于是又進一步加劇了磁通的增加和鐵芯的飽和,這其實是一個惡性循環(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,電氣量都不是突變的。
故障量的出現(xiàn)必然會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磁電流出現(xiàn)。因此當事故發(fā)生時伴有較大的暫態(tài)分量時,也會造成勵磁電流的增大,從而造成互感器飽和。