電流互感器(通常簡稱CT或TA)是電力系統(tǒng)中常用的測量元件之一。廣泛應(yīng)用于400V以下的低壓電力系統(tǒng)到10kV、35kV、110kV、220kV甚至750kV的特高壓電力系統(tǒng)。它可靠隔離高壓,將一次回路的大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)必備的設(shè)備之一,提供繼電保護(hù)和二次儀表測量所需的安全等級標(biāo)準(zhǔn)的小電流。其重要性不亞于電力變壓器、高壓斷路器、避雷器、電壓互感器等電力系統(tǒng)部件。
次級電流通常有1A和5A兩種規(guī)格。一次電流范圍從通常的100A到5000A,**可達(dá)幾萬A。一般400V以內(nèi)低壓系統(tǒng)常用的電流互感器的一次電流不超過3000A。
運(yùn)行時嚴(yán)禁將電流互感器二次側(cè)開路,必須可靠接地。
電流互感器的伏安特性(也稱勵磁特性)是電流互感器*重要的交接試驗(yàn)之一,其變比、角度差、10%誤差試驗(yàn)、初級和次級繞組直流電阻與電流變壓器、工頻耐壓試驗(yàn)等項(xiàng)目也被列為GB50150-2016**標(biāo)準(zhǔn)要求的必要試驗(yàn)項(xiàng)目。
電流互感器的伏安特性是指變壓器二次繞組的電壓與電流的關(guān)系。試驗(yàn)時,次級繞組加交流電壓,初級繞組開路,電壓由小到大調(diào)整,記錄各施加電壓對應(yīng)的電流值,并繪制在同一直角坐標(biāo)系中,以電壓為縱坐標(biāo),電流為橫坐標(biāo),各點(diǎn)形成的曲線稱為伏安特性曲線(樣條法或擬合法)。試驗(yàn)過程中,電壓從零逐漸升高到**點(diǎn),以電流為基準(zhǔn),讀取電壓值直至達(dá)到額定電流。
電流互感器勵磁特性試驗(yàn)的目的如下:
1、檢測電流互感器鐵芯的磁性能:飽和點(diǎn),飽和點(diǎn)前的BH線性度,也可檢測磁滯回線;測量時,需要測量變壓器勵磁電壓和電流的對應(yīng)關(guān)系,以及飽和點(diǎn)(拐點(diǎn))處的電壓和電流值。
2、伏安特性是檢測CT飽和點(diǎn)的測試。對于繼電保護(hù)專用CT,在電網(wǎng)短路故障狀態(tài)下工作在高限流狀態(tài)時,其線性輸出要求較高,要求盡可能延時。飽和; 測量繞組或計量繞組在大電流情況下無需考慮工作條件,只需在額定電流范圍附近(額定電流的1.2倍以內(nèi)),輸出精度即可滿足需要.
3、由于電流互感器鐵心具有逐漸飽和的特性,當(dāng)短路電流通過初級側(cè)時,電流互感器鐵心趨于飽和,勵磁電流急劇上升,占初級電流中的勵磁電流大大增加。, 使比值差逐漸向負(fù)值移動并迅速增大。用作繼電保護(hù)的電流互感器應(yīng)保證外控制回路在幾倍于額定電流的短路電流下能可靠運(yùn)行。
4、測量電流互感器勵磁特性的一個重要目的是利用該特性計算出10%的誤差曲線,可以檢查用于繼電保護(hù)的電流互感器的特性是否符合要求,從勵磁特性曲線 繞組匝間是否短路。
電流互感器10%誤差曲線是指變比誤差為10%時一次電流倍數(shù)與二次負(fù)載的關(guān)系曲線。10%誤差曲線功能主要用于選擇繼電保護(hù)的電流互感器,或根據(jù)給定的電流互感器選擇二次電纜的截面積。
電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時,電流互感器的勵磁電流分量很小,比值差也很小。但是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時,初級電流很大,鐵芯飽和,電流互感器的誤差會超過次級繞組校準(zhǔn)的精度等級允許的值,繼電保護(hù)裝置此時需要正確操作。. 因此,對繼電保護(hù)專用電流互感器二次繞組提出了**允許誤差值的要求。當(dāng)變壓器一次電流等于系統(tǒng)**短路電流的計算值時,比例差不超過10%(角度差一般不超過7度左右)。當(dāng)誤差曲線在10%以下時,可以保證角度差小于7度。為滿足這些要求,在電流互感器使用前,按照**GB50150-2016標(biāo)準(zhǔn)的要求,對電流互感器進(jìn)行“10%誤差曲線”試驗(yàn),以確定其能否投入運(yùn)行。
在實(shí)際工作中,往往采用伏安特性法,先測量電流互感器的伏安特性曲線,然后畫出電流互感器的“10%誤差曲線”;同時,通過測量電壓-電流互感器的安培特性曲線,還可以檢查二次線圈匝間是否短路。
電流互感器的變比誤差不僅與互感器本身的特性有關(guān),還與互感器的二次負(fù)載阻抗有關(guān)。制造商一般為電流互感器提供10%誤差曲線下允許的二次負(fù)載阻抗。當(dāng)我們知道 M10(**短路電流)時,從 10% 誤差曲線可以很容易地得到允許的負(fù)載阻抗。如果大于等于實(shí)際負(fù)載阻抗,則誤差滿足要求!否則,嘗試降低實(shí)際負(fù)載阻抗,直到滿足要求。
知道實(shí)際負(fù)載阻抗后,可在曲線上計算出允許的M10(短路電流),并與流過電流互感器一次繞組的**短路電流的計算值進(jìn)行比較。如果小于或等于實(shí)際負(fù)載阻抗,則誤差滿足要求,否則,嘗試降低實(shí)際負(fù)載阻抗,直到滿足要求。
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