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电流互感器饱和引起的保护误动分析及试验方法
更新时间:2019-08-18 发布:www.sancheng-trading.com

摘要:近年来,广东省内多个发电厂泛起太高压厂用变压器或起动-备用变压器在区外故障时或厂用年夜容量电念头起动时差动庇护误动作的情况。为此,介绍了经由过程电流互感器伏安特征实验肯定其饱和特征的方式,并用实验验证了这类方式的可行性。最后提出了关于避免差动庇护因电流互感器饱和而误动的措施。关头词:电流互感器饱和差动庇护误动作伏安特征实验


  近年来,广东省内多个发电厂泛起太高压厂用变压器或起动-备用变压器在区外故障时或厂用年夜容量电念头起动时差动庇护误动作的情况。究其缘由,除个体是由于整定值的问题外,年夜大都是因电流互感器特征不理想甚至饱和而致使的。

  众所周知,设计规程中对电流互感器的选型有严酷的划定,要求庇护用的电流互感器在经由过程15倍甚至是20倍额定电流的情况下,误差不跨越5或10,即不泛起饱和。而上面说起的泛起差动庇护误动的情况,无一破例地都选用了庇护级的电流互感器。经过对几个电厂的年夜容量电念头起动电流的核算,最年夜容量的电念头起动时电流年夜概是变压器额定电流的3~5倍,远达不到电流互感器额定电流的15倍。那为什么差动庇护还会由于电流互感器饱和而误动呢?

  下面就电流互感器的工作原理、工作特征对庇护的影响及其检验方式进行探讨。

1电流互感器工作原理简述

  电流互感器的工作原理与变压器基底细同,是以可以使用变压器的等值电路分析电流互感器。电流互感器的等值电路如图1所示[1]。图1中,Z1为电流互感器原方漏抗,Z2为电流互感器副方漏抗,ZL为电流互感器二次回路的负载阻抗,其


次侧的参量。

  正常运行时,漏抗Z1和Z2很小,负载阻抗ZL也很小,而励磁阻抗Zm由于电流互感器铁心磁通不饱和而很年夜。是以,可疏忽励磁电流Im。凭据磁势平衡原理,原、副方电流成固定的比例关系为其中N1和N2划分为原、副方绕组匝数。

  当铁心磁通密度增年夜至饱和时,励磁阻抗Zm会随着饱和的水平而年夜幅下降。此时Im已不成疏忽,即I1与I2不再是线性的比例关系。

  电流互感器饱和的缘由有两种[2]:一是一次电流过年夜引发铁心磁通密渡过年夜;二是二次负载(即ZL)过年夜,在一样的一次电流下,要求二次侧的感应电动势增年夜,也即要求铁心中的磁通密度增年夜,铁心是以而饱和。原、副方绕组感应电动势有用值与磁通的关系为

  

2肯定电流互感器饱和点的方式

  要研究电流互感器的工作特征,确认其在庇护外部故障经由过程年夜电流时是否会饱和而影响庇护动作的准确性,可经由过程一些实验方式进行检测。

  显然,最直接的实验方式就是二次侧带现实负载,从一次侧通进电流,观察二次电流找出电流互感器的饱和点。可是,对于庇护级的电流互感器,其饱和点可能跨越15~20倍额定电流,当电流互感器变比力年夜时,在现场进行该项实验会有坚苦。

  除此之外,还可经由过程伏安特征实验测出电流互感器的饱和点。如前所述,电流互感器饱和是由于铁心磁通密渡过年夜酿成的,而铁心的磁通密度又可经由过程电流互感器的感应电动势反映出来。是以由伏安特征曲线上的饱和电压值,经由过程式[3](1)可以计较出电流互感器的饱和电流。伏安特征的实验方式为:原方开路,从副方通进电流,丈量副方绕组上的电压降。由于电流互感器的原方开路,没有原方电流的往磁作用,在不年夜的电流作用下,铁心很容易就会饱和。是以,伏安特征实验其实不需要加很年夜的电流,在现场较容易实现。

3实验

  以一次电流互感器的实验为例,说明经由过程伏安特征实验肯定电流互感器饱和点的方式。

  实验的电流互感器的额定变比为300A/5A,二次额定负载为0.2Ω。

3.1电流互感器变比实验

  用电阻约为0.2Ω的导线短接电流互感器副方绕组,从原方通进电流并逐渐加年夜直至副方电流较着呈饱和状态。实验中除丈量原、副方电流外,同时丈量副方绕组的端口电压。实验接线如图2,其中的电压表为高内阻表。实验数据见表1,图3是凭据表1数据所描的曲线。




  从实验数据可知,当一次电流到达800A(2.67In)时,电流互感器起头饱和,此时副方的端口电压为3.7V。

3.2电流互感器伏安特征实验

  电流互感器原方开路,从副方绕组通进电流,丈量副方绕组上的电压降。实验数据见表2,图是凭据表2数据所描的曲线。




  从图可知,饱和电动势Esat约为V。亦即该电流互感器在带约0.3Ω负载时,未计电流互感器内阻Z2,其饱和电流倍数约为4V/(0.3Ω×5A)=2.76。此计较的饱和倍数与电流互感器变比实验的数据是吻合的,伏安特征实验饱和时的端口电压比变比实验的饱和电压略高是由于后者有电流互感器内阻(Z2)分压致使的。

  由上述实验可知,经由过程伏安特征实验找到电流互感器的饱和电势E2后,可由式(1)算出饱和电流,此时ZL为电流互感器二次回路上现实的负载阻抗,Z2可近似看成是电流互感器的内阻。该内阻数据可由生产厂家提供,也可按变压器短路阻抗的实验方式测得。显然,对于一样的电流互感器参数,负载阻抗越年夜,其饱和电流的倍数就越小。

4结论

  为了不变压器差动庇护的电流互感器在区外故障时或年夜容量电念头起动时因电流过年夜泛起饱和而致使差动庇护误动作,除在装备选型上要确保选用容量足够的庇护级电流互感器外,还可凭据电流互感器的伏安特征曲线和现场实测的电流互感器二次回路负载阻抗计较出电流互感器的饱和点,以此推算出在最年夜可能泛起的穿越电流作用下,电流互感器是否会饱和和差动庇护是否会误动作。如计较成效显示电流互感器确会因较年夜穿越电流而饱和,则应更换更年夜容量的电流互感器,或将电流互感器二次回路的电缆截面加粗,以减小二次负载的阻抗,保证差动庇护的靠得住性。

参考文献

[1]周鹗.机电学[2][M].修订版.北京:水利电力出书社,1988.

[2]贺家李,宋从矩.电力系统继电庇护原理[M].第2版.北京:水利电力出书社,1985

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