如何在工程应用中判断电流互感器是否符合保护的要求-上海电frei.docx
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1、如何在工工程应用用中判断断电流互互感器是是否符合合保护的的要求Huanng WWenqqingg(OMIICROON eelecctrooniccs AAsiaa Lttd. Shaanghhai offficee)摘要: 在工程程应用中中,经常常需要判判断现场场的电流流互感器器特性是是否满足足保护装装置的要要求。基基于此,试试图通过过对电流流互感器器的稳态态特性、暂暂态特性性及差动动保护用用电流互互感器特特性要求求分析,以以得到现现场快速速简洁判判断保护护用电流流互感器器的实用用方法。关键词: 电流流互感器器;稳态态; 暂态;差动; 保保护目录第1章 引言 - 3第2章 电流互感感器的稳稳态
2、特性性及现场场分析 - 421 稳态误误差 - 5 22 误误差限值值 - 55 23 误误差校核核 - 88第3章 电流互感感器的暂暂态特性性及现场场分析 - 110 31 暂暂态特性性 - 100 32 误误差限值值 - 122 33 误误差校核核 - 122第4章 差动保护护用电流流互感器器的特性性要求及及现场分分析 - 14 41 稳稳态差流流 - 144 42 暂暂态饱和和时间 - 117 43 暂暂态衰减减差流 - 119 44 综综合说明明 - 211第5章 结论 - 22参考文献献 - 223第1章 引言继电保护护装置通通过电流流互感器器反应被被保护元元件所通通过的电电流。在在
3、系统故故障时,继继电保护护的动作作正确性性在很大大程度上上取决于于故障电电流传变变的准确确性,微微机继电电保护装装置的广广泛使用用大大提提高了保保护动作作的可靠靠性、灵灵敏性、速速动性。同同时电流流互感器器的特性性对保护护动作的的影响也也在不断断增大。在在超高压压5000KV电电力系统统中,由由于一次次时间常常数较大大,故障障时电流流突变产产生的非非周期分分量容易易使电流流互感器器饱和,将将降低电电流传变变的准确确度。而而对于差差动保护护用电流流互感器器,由于于电流来来自于不不同的安安装点或或不同厂厂家的电电流互感感器,在在不同的的工况下下由于特特性的不不一致都都会造成成一定的的差流。在实际工
4、工程应用用中,我我们可能能会将仪仪表用电电流互感感器绕组组错用于于继电保保护装置置,在故故障状态态下,错错用的绕绕组将过过早饱和和导致保保护装置置误动。也也可能在在进行工工程改造造时增大大了电流流互感器器的二次次负载阻阻抗,使使电流互互感器的的特性发发生了变变化影响响到保护护装置的的正确动动作。也也可能遇遇到在区区外发生生故障时时差动保保护发生生误动,如如下例:某厂的一一台发电电机组在在线路AAB相间间短路故故障时,发发电机AA相差动动保护误误动作,将将发电机机退出运运行。经经检查继继电保护护装置、整整定值、二二次回路路并模拟拟试验均均正常,后后对机组组A相差差动保护护用CTT进行试试验,并并
5、录制了了发电机机两侧CCT的伏伏安特性性曲线,数数据如表表1-11:表1-11 伏安安特性Tab. 1-1 VV-A datta二次电流流(A)0.20.40.8123468机端CTT电压(V)185190192198200202205210214中性点CCT电压压 (VV) 161718.5519.222224.55273237可以看出出,发电电机两侧侧差动保保护用CCT伏安安特性曲曲线差异异很大,我我们据此此判断,在在外部短短路情况况下,由由于发电电机两侧侧CT的的拐点电电压相差差很大,导导致出现现中性点点电流互互感器饱饱和,而而机端电电流互感感器仍正正常工作作的情况况,将产产生较大大的差
6、流流,造成成差动保保护的误误动作。因此,面面对现场场用于发发电机、变变压器、线线路等不不同场合合;用于于10KKV5000KV等等不同电电压等级级的各式式各样的的电流互互感器。在在工程应应用中,我我们应如如何简洁洁的分析析判断电电流互感感器是否否满足现现场保护护的要求求?我们希望望能够明明确以下下三个问问题,据据此在现现场分析析判断电电流互感感器性能能是否能能满足保保护的要要求,以以消除可可能存在在的隐患患。I 电电流互感感器的稳稳态特性性及现场场分析?II 电流互互感器的的暂态特特性及现现场分析析?III 差动动保护用用电流互互感器的的特性要要求及现现场分析析?第2章 电流互互感器的的稳态特
7、特性及现现场分析析等效电路路图图2-11 等效效电路图图Fig. 2-1 EEquiivallentt Ciircuuit励磁特性性曲线图图图2-22 励磁磁曲线Fig. 2-2 EExciitattionn Cuurvee基本概念念复合误差差:在稳稳态情况况下,按按额定电电流折算算到一次次侧的二二次电流流瞬时值值与一次次电流瞬瞬时值之之差的方方均根值值(有效效值), c(%)= 1000/TT1 11/T11 0(Kni2-i1)2dt ,用于于衡量保保护用电电流互感感器(PP级)的的准确限限值特性性。2.1 稳态误误差在理想状状态下, 以下电电流变换换等式成成立:IP NN1 = IS N
8、2 (2-11) 在实际应应用中,通通过以上上等效电电路图可可以看出出:IP / Knn = IS Ie (2-2) 因此,建建立磁场场的励磁磁电流是是电流互互感器产产生误差差的根源源2.2 误差限限值2.2.1 二二次电动动势根据电磁磁感应原原理,电电流互感感器二次次电动势势为与线线圈相链链的磁链链对时间间的导数数,即有有下式:Es = 2221 NN2 BB Acc (2-3) Es 二二次电压压方均根根值B 铁铁心中磁磁通密度度Ac 铁心心截面积积I 通过过上式可可以看出出:在确定铁铁心材料料即确定定了磁通通密度后后,选择择更大的的铁心截截面积,能能得到更更高的二二次极限限电动势势;在铁
9、心截截面积确确定后,将将得到一一个确定定的二次次极限电电动势,这这是铁心心磁通饱饱和所能能提供的的二次电电动势。II 在在励磁特特性曲线线图中,二二次极限限电动势势为饱和和后的励励磁电压压。III 在等效效电路图图中,励励磁电压压为励磁磁支路上上的电压压,二次次极限电电动势为为在励磁磁支路上上的最高高的励磁磁电压。2.2.2 误误差限值值在等效电电路图中中,若电流互互感器的的二次电电流为IIECTT,则电电流流过过负载RR所需要要的电压压为 (2-4) 在励磁特特性图中中,电流互感感器励磁磁电压VVc所对对应的励励磁电流流损耗可可以通过过励磁特特性曲线线查出,如如图中的的绿线所所示。因此,电电
10、流互感感器励磁磁电流的的大小受受一次电电流和二二次负载载参数的的影响。并并有:Ipriim = N*(Ieext+IB) (2-5) 举例说明明:假定在上上述的等等效电路路图与励励磁特性性曲线中中,电流互感感器二次次负载RR = 5,二次次额定电电流I = 55A,当当电流互互感器工工作在短短路故障障状态时时,假定定短路电电流Ipp = 4 IIe,二二次电流流将为220A,电电流流过过负载RR所需要要的电压压Vc近似似为1000V,由由于已超超过了饱饱和电压压,其所所对应的的励磁电电流在励励磁特性性曲线中中将超过过 1AA ,如如励磁特特性曲线线中的红红线所示示 。此时,电电流互感感器的误误
11、差将超超过 55%。将将可能不不能满足足保护对对电流互互感器的的要求。因此,电电流互感感器的一一次电流流、二次次负载、励励磁电流流(误差差)三者者之间存存在函数数关系,任任意两个个参数确确定后,便便可以确确定第三三个参数数的大小小。 如下图,为为我们过过去常采采用的55或110误误差特性性曲线 M Z图2-33 误差差曲线Fig. 2-3Errrorr Cuurvee 该曲线是是在5或10的误差差情况下下,二次次负载阻阻抗与一一次电流流的倍数数之间的的对应关关系。也也是对电电流互感感器的一一次电流流、二次次负载、励励磁电流流(误差差)函数数关系的的一种表表达方式式。 为方便表表达这三三者之间间
12、的函数数关系,常常采用误误差限值值ALFF系数。ALF(aaccuuraccy llimiit ffacttor)误差限值值系数AALF为为额定准准确限值值一次电电流(保保证复合合误差不不超过限限值的最最大一次次电流)与与额定一一次电流流的比值值。对于同一一个电流流互感器器,在不不同的误误差要求求、或不不同的二二次负载载下,将将有不同同的ALLF系数数。误差差限值AALF系系数能帮帮助我们们在现场场对保护护用电流流互感器器进行初初步的分分析与判判断2.2.3 剩剩磁的影影响 参阅下面面的磁滞滞回线图图,其剩剩磁系数数Kr = 剩剩磁通 / 饱饱和磁通通参阅现场场实测的的电流互互感器的的剩磁系系
13、数列表表。因此,考考虑剩磁磁对误差差限值的的最大影影响,误误差限值值ALFF系数修修正为:Kallf = Kaalf / (1 Kr ) (22-6) 磁滞回线线图1图图2-44 磁滞滞回线1FFig. 2-4 BB-H looop表2-11剩磁列列表Tab. 2-1 LListt off Reemannencce剩磁系数数列表800/5 CTA相B相C相Kr52%53%58%600/5 CTA相B相C相Kr79%86%87%250000/55 CCTA相B相C相Kr89%87%86%2.3 误差校校核2.3.1 误误差限值值ALFF工程应用用中,可可采用误误差限值值ALFF依据以以下两个个条
14、件进进行校验验:I 保护护校验用用最大故故障电流流与额定定电流之之比应小小于误差差限值系系数ALLF;II 电电流互感感器实际际二次负负载应小小于额定定二次负负载;注:复合合误差要要求一般般为5误差限值值ALFF系数可可以方便便的进行行工程设设计及应应用分析析判断,但但不提供供实际工工况下的的电流互互感器误误差。如如果遇到到ALFF系数不不够,但但二次负负载有调调整裕度度的情况况,则需需要重新新进行AALF系系数核算算,可考考虑采用用二次极极限电动动势来校校核。2.3.2 误误差限值值曲线在现场,也也可参考考由制造造厂提供供的误差差限值曲曲线(55或110误误差曲线线)。如如下图。根据实际际的
15、二次次负载,从从曲线上上查出电电流互感感器的误误差限值值ALFF系数。Kalff Rbb图2-55 误差差曲线Fig. 2-5 EErroor ccurvve2.3.3 二二次极限限电动势势我们可以以通过计计算电流流互感器器的二次次极限电电动势进进行校核核。电流互感感器额定定的二次次极限电电动势:Esl= Kaalf Ie ( Rcct + Rbbn) (2-7)Kalff ALFF准确限限值系数数 Iee 二次额额定电流流 Rcct电流互互感器二二次绕组组电阻 Rbb电电流互感感器额定定负载电流互感感器实际际的二次次极限电电动势:Es=KKpcffIe( Rctt + Rb) (2-8)Kp
16、cff实实际一次次电流与与额定电电流之比比 校核判断断依据:Esl EEs即电流互互感器的的额定二二次极限限电动势势应大于于实际的的二次极极限电动动势2.3.4 实实例分析析例一,校校验一条条2200KV线路路的电流流互感器器Kalff= 330,RRbn= 100,Rb = 15,Rctt = 6,短短路电流流为355KA,变变比为112500/1,则则Kpcff = 35/1.25 = 228。Esl= KKalff Iee ( Rctt + Rbnn) Esl=480VEs=KKpcffIe( Rctt + Rb) Es=5588VVEsl EEs 电电流互感感器满足足要求因此,采采用二
17、次次极限电电动势法法,可以以方便的的进行校校验,并并可进行行相应的的工程应应用调整整。第3章 电流互互感器的的暂态特特性及现现场分析析3.1 暂态特特性电流互感感器的稳稳态特性性反映的的是电流流互感器器对称分分量的传传变特性性;电流互感感器的暂暂态特性性反映的的是电流流互感器器非周期期分量的的传变特特性。出于对继继电保护护的可靠靠性、选选择性、速速动性、灵灵敏性的的更高要要求,特特别是对对于超高高压系统统,要求求电流互互感器在在短路后后的暂态态过程中中,正确确传变短短路电流流(包含含非周期期分量)。暂态系数数Ktff7图图3-11 磁通通密度随随时间变变化曲线线7FFig. 3-1 BB-t
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