電流互感器伏安特性試驗(yàn)及其應(yīng)用研究論文

　　摘要：本文介紹了通過(guò)電流互感器伏安特性試驗(yàn)確定其飽和特性的方法，并用試驗(yàn)驗(yàn)證了這種方法的可行性。最后提出了關(guān)于避免差動(dòng)保護(hù)因電流互感器飽和而誤動(dòng)的措施。

　　關(guān)鍵詞：電流互感器;伏安特性;試驗(yàn)技術(shù);飽和特性

　　一、前言

　　電流互感器是一種電流變換裝置。它將高壓和低壓大電流變成電壓較低的小電流供給儀表和繼電保護(hù)裝置并將儀表和保護(hù)裝置與高壓電路隔開。本文介紹了通過(guò)電流互感器伏安特性試驗(yàn)確定其飽和特性的方法，并用試驗(yàn)驗(yàn)證了這種方法的可行性。最后，提出了關(guān)于避免差動(dòng)保護(hù)因電流互感器飽和而誤動(dòng)的措施。

　　二、電流互感器伏安特性試驗(yàn)方法

　　(一)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　該型電流互感器為油浸、全密封式結(jié)構(gòu)，由底座、瓷套、器身、儲(chǔ)油柜及膨脹器等部分構(gòu)成。器身浸在變壓器油中，由一次繞組和二次繞組呈”8”字型鉸鏈而成。器身上部為一次繞組，下部為二次繞組，器身與瓷套均裝在底座上，瓷套內(nèi)充滿變壓器油，瓷套上部裝有儲(chǔ)油柜和膨脹器，瓷套與儲(chǔ)油柜及底座之間均以壓圈及螺栓連接固定，并用耐油膠墊密封。一次繞組的導(dǎo)線分兩段，共四個(gè)出線頭，連接到儲(chǔ)油柜經(jīng)導(dǎo)電桿引出，通過(guò)連接片在儲(chǔ)油柜外進(jìn)行串并聯(lián)換接，并可得到1：2兩種電流比。該型電流互感器為減極性，當(dāng)一次電流從Pl流向P2時(shí)，二次電流從Sl經(jīng)外部回路流向S2或S3，二次線從底座的接線盒引出。

　　(二)電流互感器伏安特性測(cè)量

　　在該新型電流互感器的伏安特性試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)試驗(yàn)條件進(jìn)行了如下規(guī)定：環(huán)境溫度為5℃～40℃，電流互感器與環(huán)境溫度應(yīng)無(wú)顯著差異，試驗(yàn)場(chǎng)地必須具有單獨(dú)工作接地和保護(hù)接地，并設(shè)置保護(hù)柵欄，互感器與接地或鄰近物體的距離，一般應(yīng)大于試品高壓部分與接地部分的最小空氣距離的1.5倍。測(cè)量電流互感器的伏安特性主要是檢查電流互感器有無(wú)層間短路，它是電流互感器交接試驗(yàn)不可缺少的項(xiàng)目。伏安特性是指電流互感器一次側(cè)開路，二次側(cè)勵(lì)磁電流與所加電壓的關(guān)系曲線，實(shí)際上就是鐵芯的磁化曲線，因此也叫勵(lì)磁特性。試驗(yàn)的主要目的是檢查互感器的鐵芯質(zhì)量，通過(guò)鑒別磁化曲線的飽和程度，計(jì)算10%誤差曲線，并用以判斷互感器的二次繞組有無(wú)匝間短路。

　　接線比較復(fù)雜，因?yàn)橐话愕碾娏骰ジ衅麟娏骷拥筋~定值時(shí)，電壓已達(dá)400V以上，單用調(diào)壓器無(wú)法升到試驗(yàn)電壓，所以還必須再接一個(gè)升壓變(其高壓側(cè)輸出電流需大于或等于電流互感器二次側(cè)額定電流)升壓和一個(gè)PT讀取電壓。試驗(yàn)前應(yīng)將電流互感器二次繞組引線和接地線均拆除。

　　試驗(yàn)時(shí)，一次側(cè)開路，從電流互感器本體二次側(cè)施加電壓，可預(yù)先選取幾個(gè)電流點(diǎn)，逐點(diǎn)讀取相應(yīng)電壓值。通入的電流或電壓以不超過(guò)制造廠技術(shù)條件的規(guī)定為準(zhǔn)。當(dāng)電壓稍微增加一點(diǎn)而電流增大很多時(shí)，說(shuō)明鐵芯已接近飽和，應(yīng)極其緩慢地升壓或停止試驗(yàn)。試驗(yàn)后，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出伏安特性曲線。

　　(三)注意事項(xiàng)

　　電流互感器伏安特性的測(cè)量是一項(xiàng)具有較高操作技巧的試驗(yàn)，在試驗(yàn)中有以下幾項(xiàng)應(yīng)特別注意：1、電流互感器的伏安特性試驗(yàn)，只對(duì)繼電保護(hù)有要求的二次繞組進(jìn)行：2、測(cè)得的伏安特性曲線與過(guò)去或出廠的伏安特性曲線比較，電壓不應(yīng)有顯著降低。若有顯著降低，應(yīng)檢查二次繞組是否存在匝間短路。當(dāng)有匝間短路時(shí)，其曲線開始部分電流較正常的略低。

　　因此，在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，在開始部分應(yīng)多測(cè)幾點(diǎn);3、電流表宣采用內(nèi)接法;4、為使測(cè)量準(zhǔn)確，可先對(duì)電流互感器進(jìn)行退磁，即先升至額定電流值，再降到0，然后逐點(diǎn)升壓。

　　三、通過(guò)伏安特性試驗(yàn)確定飽和點(diǎn)

　　要研究電流互感器的工作特性，確認(rèn)其在保護(hù)外部故障通過(guò)大電流時(shí)是否會(huì)飽和而影響保護(hù)動(dòng)作的正確性，可通過(guò)一些試驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)。顯然，最直接的試驗(yàn)方法就是二次側(cè)帶實(shí)際負(fù)載，從一次側(cè)通入電流，觀察二次電流找出電流互感器的飽和點(diǎn)。但是，對(duì)于保護(hù)級(jí)的電流互感器，其飽和點(diǎn)可能超過(guò)15倍～20倍額定電流，當(dāng)電流互感器變比較大時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)會(huì)有困難。

　　除此之外，還可通過(guò)伏安特性試驗(yàn)測(cè)出電流互感器的飽和點(diǎn)。電流互感器飽和是由于鐵心磁通密度過(guò)大造成的，而鐵心的磁通密度又可通過(guò)電流互感器的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反映出來(lái)。伏安特性的試驗(yàn)方法為：一次側(cè)開路，從二次側(cè)通入電流，測(cè)量二次側(cè)繞組上的電壓降。由于電流互感器的一次側(cè)開路，沒有一次側(cè)電流的去磁作用，在不大的電流作用下，鐵心很容易就會(huì)飽和。因此，伏安特性試驗(yàn)并不需要加很大的電流，在現(xiàn)場(chǎng)較容易實(shí)現(xiàn)。

　　(一)電流互感器變比試驗(yàn)

　　以一次電流互感器的試驗(yàn)為例，說(shuō)明通過(guò)伏安特性試驗(yàn)確定電流互感器飽和點(diǎn)的方法。試驗(yàn)的電流互感器的額定變比為300N5A，二次額定負(fù)載為0.2(1。用電阻約為0.2fl的導(dǎo)線短接電流互感器二次側(cè)繞組，從一次側(cè)通入電流并逐漸加大直至二次側(cè)電流明顯呈飽和狀態(tài)。試驗(yàn)中除測(cè)量原、二次側(cè)電流外，同時(shí)測(cè)量二次側(cè)繞組的端口電壓。試驗(yàn)接線如圖2，其中的電壓表為高內(nèi)阻表;圖3是根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)所描的曲線。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)一次電流達(dá)到800A時(shí)，電流互感器開始飽和，此時(shí)二次側(cè)的端口電壓為3.7V。

　　—次電流/A

　　圖3電流變比曲線

　　(二)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與特性曲線

　　表1伏安特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　電流JmA 電壓，V 電流/mA 電壓，V  0  0.11 350 4.80 80 2.60 390 4.96 110 3.16 435 5 .11 135 3.47 480 5.26 192 4.00 520 5.36 265 4.45 585 5.55 300 4.60 690 5.80 320 4.68

　　電流互感器一次側(cè)開路，從二次側(cè)繞組通入電流，測(cè)量二次側(cè)繞組上的電壓降。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1，圖4是根據(jù)表1數(shù)據(jù)所描的曲線。從圖4可知，飽和電動(dòng)勢(shì)約為4V。亦即該電流互感器在帶約0.3fl負(fù)載時(shí)，未計(jì)電流互感器內(nèi)阻，其飽和電流倍數(shù)約為4V/(0.3 T1q5A)=2.76.。此計(jì)算的飽和倍數(shù)與電流互感器變比試驗(yàn)的數(shù)據(jù)是吻合的，伏安特性試驗(yàn)飽和時(shí)的端口電壓比變比試驗(yàn)的飽和電壓略高是因?yàn)楹笳哂须娏骰ジ衅鲀?nèi)阻分壓導(dǎo)致的。

　　由上述試驗(yàn)可知，通過(guò)伏安特性試驗(yàn)找到電流互感器的飽和電勢(shì)后，可計(jì)算出飽和電流，此時(shí)電流互感器二次回路上實(shí)際的負(fù)載阻抗，可近似看成是電流互感器的內(nèi)阻。該內(nèi)阻數(shù)據(jù)可由生產(chǎn)廠家提供，也可按變壓器短路阻抗的試驗(yàn)方法測(cè)得。顯然，對(duì)于同樣的電流互感器參數(shù)，負(fù)載阻抗越大，其飽和電流的倍數(shù)就越小。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　為了避免變壓器差動(dòng)保護(hù)的電流互感器在故障時(shí)因電流過(guò)大出現(xiàn)飽和而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，除了在設(shè)備選型上要確保選用容量足夠的保護(hù)級(jí)電流互感器外，還可根據(jù)電流互感器的伏安特性曲線和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的電流互感器二次回路負(fù)載阻抗計(jì)算出電流互感器的飽和點(diǎn)，以此推算出在最大可能出現(xiàn)的穿越電流作用下，電流互感器是否會(huì)飽和以及差動(dòng)保護(hù)是否會(huì)誤動(dòng)作。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]趙乃九，電流互感器之原理與設(shè)計(jì)[M]，上海：電世界出版社，1990.

　　[2]彭時(shí)雄，交流電能(電功率)測(cè)量綜合誤差的測(cè)試計(jì)算及改進(jìn)技術(shù)[M]，中國(guó)電力出版社，2002.

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