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電流互感器原理介紹及檢驗的原則

作者: 時間:2012-04-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/194150.htm

1 前言

  近幾年來,隨著我國電力工業(yè)中城網(wǎng)及農(nóng)網(wǎng)的改造,以及供電系統(tǒng)的自動化程度不斷提高,作為電力系統(tǒng)的一種重要電氣設(shè)備,已被廣泛地應(yīng)用于繼電保護、系統(tǒng)監(jiān)測和電力系統(tǒng)分析之中。

  作為一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)元件,起著將一次系統(tǒng)的大電流變換成二次系統(tǒng)的小電流,用以分別向測量儀表、繼電器的電流線圈供電,正確反映電氣設(shè)備的正常運行參數(shù)和故障情況,使測量儀表和繼電器等二次側(cè)的設(shè)備與一次側(cè)高壓設(shè)備在電氣方面隔離,以保證工作人員的安全。同時,使二次側(cè)設(shè)備實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、小型化,結(jié)構(gòu)輕巧,價格便宜,便于屏內(nèi)安裝,便于采用低壓小截面控制電纜,實現(xiàn)遠距離測量和控制。當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生短路故障時,能夠保護測量儀表和繼電器等二次設(shè)備免受大電流的損害。下面就有關(guān)的選擇和使用作一淺薄探討,以饗各位讀者朋友。

2電流互感器的

  互感器,一般W1≤W2,可見電流互流感器為一“變流”器,基本與變壓器相同,工作狀況接近于變壓器短路狀態(tài),原邊符號為L1、L2,副邊符號為K1、K2?;ジ衅鞯脑叴尤胫骶€路,被測電流為I1,原邊匝數(shù)為W1,副邊接內(nèi)阻很小的電流表或功率表的電流線圈,副邊電流為I2,副邊匝數(shù)為W2。原副邊電磁量及規(guī)定正方向由電工學(xué)規(guī)定。

  由可知,當(dāng)副邊開路時,原邊電流I1中只有用來建立主磁通Φm的磁化電流I0,當(dāng)副邊電流不等于零時,則產(chǎn)生一個去磁磁化力I2W1,它力圖改變Φm,但U1一定時,Φm是基本不變的,即保持I0W1不變,因為I2的出現(xiàn),必使原邊電流Il增加,以抵消I2W2的去磁作用,從而保證I0W1不變,故有:

  I1Wl=I0Wl+(-I2W2) (1)
  即I0=I1+W2I2/Wl (2)
  在理想情況下,即忽略線圈的電阻,鐵心損耗及漏磁通可得:
  I1W1=-I2W2
  有:Il/I2=-W2/W1

3 電流互感器的選擇

3.1 電流互感器選擇與檢驗的原則

  1)電流互感器額定電壓不小于裝設(shè)點線路額定電壓;
  2)根據(jù)一次負(fù)荷計算電流IC選擇電流互感器變化;
  3)根據(jù)二次回路的要求選擇電流互感器的準(zhǔn)確度并校驗準(zhǔn)確度;
  4)校驗動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。

3.2 電流互感器變流比選擇

  電流互感器一次額定電流I1n和二次額定電流I2n之比,稱為電流互感器的額定變流比,Ki=I1n/I2n≈N2/N1式中,N1和N2為電流互感器一次繞組和二次繞組的匝數(shù)。
  電流互感器一次側(cè)額定電流標(biāo)準(zhǔn)比(如20、30、40、50、75、100、150(A)、2Xa/C)等多種規(guī)格,二次側(cè)額定電流通常為1A或5A。其中2Xa/C表示同一臺產(chǎn)品有兩種電流比,通過改變產(chǎn)品頂部儲油柜外的連接片接線方式實現(xiàn),當(dāng)串聯(lián)時,電流比為a/c,并聯(lián)時電流比為2Xa/C。一般情況下,計量用電流互感器變流比的選擇應(yīng)使其一次額定電流I1n不小于線路中的負(fù)荷電流(即計算IC)。如線路中負(fù)荷計算電流為350A,則電流互感器的變流比應(yīng)選擇400/5。保護用的電流互感器為保證其準(zhǔn)確度要求,可以將變比選得大一些。

3.3 電流互感器準(zhǔn)確度選擇及校驗

  所謂準(zhǔn)確度是指在規(guī)定的二次負(fù)荷范圍內(nèi),一次電流為額定值時的最大誤差。我國電流互感器的準(zhǔn)確度和誤差限值,對于不同的測量儀表,應(yīng)選用不同準(zhǔn)確度的電流互感器。
  準(zhǔn)確度選擇的原則:計費計量用的電流互感器其準(zhǔn)度為0.2~0.5級;用于監(jiān)視各進出線回路中負(fù)荷電流大小的電流表應(yīng)選用1.0—3.0級電流互感器。為了保證準(zhǔn)確度誤差不超過規(guī)定值,一般還校驗電流互感器二次負(fù)荷(伏安),互感器二次負(fù)荷S2不大于額定負(fù)荷S2n,所選準(zhǔn)確度才能得到保證。準(zhǔn)確度校驗公式:S2≤S2n。
  二次回路的負(fù)荷l:。取決于二次回路的阻抗Z2的值,則:
  S2=I2n2Z2≈I2n2(∑Zi+ RWl+RXC)
  或S2V1≈∑Si+I2n2(RWl+RXC)
  式中,Si、Zi為二次回路中的儀表、繼電器線圈的額定負(fù)荷和阻抗,RXC為二次回路中所有接頭、觸點的接觸電阻,一般取0.1Ω,RWL為二次回路導(dǎo)線電阻,
  計算公式化為:RWL=LC/(r×S)。
  式中,r為導(dǎo)線的導(dǎo)電率,銅線r=53m/(Ωmm2),鋁線r=32m(Ωmm2),S為導(dǎo)線截面積(mm2),LC為導(dǎo)線的計算長度(m)。設(shè)互感器到儀表單向長度為L1,


  則:
  L1互感器為星形接
  LC=L1兩相V形接線
  2L1一相式接線
  繼電保護用的電流互感器的準(zhǔn)確度常用的有5P和l0P。保護級的準(zhǔn)確度是以額定準(zhǔn)確限值一次電流下的最大復(fù)合誤差ε%來標(biāo)稱的(如5P對應(yīng)的ε%=5%)。所謂額定準(zhǔn)確限值一次電流即一次電流為額定一次電流的倍數(shù)(n=I1/I1n),也稱為額定準(zhǔn)確限值系數(shù)。即要求保護用的電流互感器在可能出現(xiàn)的范圍內(nèi),其最大復(fù)合誤差不超過ε%值。

  電流互感器ε%誤差曲線校驗步驟:
  (1)按照保護裝置類型計算流過電流互感器的一次電流倍數(shù);
  (2)根據(jù)電流互感器的型號、變比和一次電流倍數(shù),在10%誤差曲線上確定電流互感器的允許二次負(fù)荷;
  (3)按照對電流互感器二次負(fù)荷最嚴(yán)重的短路類型,計算電流互感器的實際二次負(fù)荷;
  (4)比較實際二次負(fù)荷與允許二次負(fù)荷。如實際二次負(fù)荷小于允許二次負(fù)荷,表示電流互感器的誤差不超過10%誤差:
  1)增大連接導(dǎo)線截面或縮短連接導(dǎo)線長度,以減小實際二次負(fù)荷;
  2)選擇比較大的電流互感器,減小一次電流倍數(shù),增大允許二次負(fù)荷;
  3)將電流互感器的二次繞組串聯(lián)起來,使允許二次負(fù)荷增大一倍。


3.4 電流互感器動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗

  廠家的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)中都給出了動穩(wěn)定倍數(shù)Kes和熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt,因此按下列公式分別校驗動穩(wěn)定和熱定度即可。
  1)動穩(wěn)定度校驗Kes×I1N≥iSh;
  2)熱穩(wěn)定度校驗(KtI1n)2t≥I(3)∞tima

4 電流互感器的正確使用

  1)電流互感器的接線應(yīng)遵守串聯(lián)原則:即一次繞阻應(yīng)與被測電路串聯(lián),而二次繞阻則與所有儀表負(fù)載串聯(lián);
2)按被測電流大小,選擇合適的變化,否則誤差將增大。同時,二次側(cè)一端必須接地,以防絕緣一旦損壞時,一次側(cè)高壓竄入二次低壓側(cè),造成人身和設(shè)備事故;
  3)二次側(cè)絕對不允許開路,因一旦開路,一次側(cè)電流I1全部成為磁化電流,引起φm和E2驟增,造成鐵心過度飽和磁化,發(fā)熱嚴(yán)重乃至燒毀線圈;同時,磁路過度飽和磁化后,使誤差增大。
  另外,二次側(cè)開路使E2達幾百伏,一旦觸及造成觸電事故。因此,電流互感器二次側(cè)都備有短路開關(guān),防止一次側(cè)開路。在使用過程中,二次側(cè)一旦開路應(yīng)馬上撤掉電路負(fù)載,然后,再停車處理。一切處理好后方可再用。
  4)為了滿足測量儀表、繼電保護、斷路器失靈判斷和故障錄波等裝置的需要,在發(fā)電機、變壓器、出線、母線分段斷路器、母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)具有2~8個二次繞阻的電流互感器。對于大電流接地系統(tǒng),一般按三相配置;對于小電流接地系統(tǒng),依具體要求按二相或三相配置;
  5)對于保護用電流互感器的裝設(shè)地點應(yīng)按盡量消除主保護裝置的不保護區(qū)來設(shè)置。例如:若有兩組電流互感器,且位置允許時,應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè),使斷路器處于交叉保護范圍之中;
  6)為了防止支柱式電流互感器套管閃絡(luò)造成母線故障,電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側(cè);
  7)為了減輕發(fā)電機內(nèi)部故障時的損傷,用于自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機定子繞組的出線側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障,用于測量儀表的電流互感器宜裝在發(fā)電機中性點側(cè)。



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