从电流表读数偏差谈谈电流互感器的二次匹配.pdf

文章编号: 1004- 289X( 2007) 05- 0061- 02 从电流表读数偏差谈谈电流互感器的二次匹配 连玉英 ( 福建省第五建筑工程公司水电分公司, 福州 泉州 362000) 摘 要: 介绍了电流互感器二次阻抗的匹配问题, 分析了电流互感器误差。 关键词: 二次匹配; 电流互感器; 误差 中图分类号: TM93 文献标识码: B Secondary M atch of Current T ransformer from Ammeter Reading Error LIAN YU- ying ( Fujian Hydroelectric Company of No. 5 Civil Engineering Company, Quanzhou 362000, China) Abstract:T he match problem of secondary impedance of current transformer is presented and the error of the corrent transformer is analyzed. Key words:secondary match; current transformer; error 1 引言 泉州市某水厂电气工程中, 45kW 电动机电流测 量设计方案如图1 所示。 图 1 电流互感器选用 LQG 05 100/ 5 额定容量为 15VA, 电流表选用1T 1- A, 阻抗为0. 128 。 在调试时, 电机软起动柜处起动器液晶屏显示电动机工作电流读 数为53. 4A, 而在距35m 远处的机旁控制箱处安装的 电流表读数仅为32A。 经再次测量, 电机的工作电流也 是53. 8A。 从理论上推论, 电机轻载运行时, 电流53. 8A 是合理的。出现电流表A 读数为32A, 显然误差太大。 经分析, 把电流表与电流互感器之间的联络线设计是 kvv- 32. 5 改为kvv- 34, 再次送电运行, 则A 表 读数与软起动柜处的液晶屏上显示的电流读数基本一 致。可见, 产生误差的主要原因是设计选用的联络线 kvv- 32. 5 的线截面偏小, 线阻大, 致使电流互感器 的二次负载的阻抗偏大, 即二次负载消耗的功率大, 超 出电流互感器的额定容量, 从而降低电流互感的准确 等级, 才出现上述二处测量仪表的读数偏差极大的现 象。 鉴于上例, 下面谈谈关于电流互感器的二次阻抗 匹配问题。 我们知道, 继电保护装置与电气测量仪表对 电流互感器的准确度要求是不同的。继电保护要求电 流互感器在故障状态下保证必要的准确度, 就是要求 电流互感器在通过短路电流时变比误差不大于10% , 才能保证继电保护的可靠性、 灵敏性。 在电气测量回路 中, 为了达到测量准确的目的, 二次侧负载阻抗不得大 于电流互感的额定负载阻抗。 也就是说, 二次负载消耗 的功率, 不应超过电流互感器的额定容量( 即 S2e S2) 。否则, 互感器的准确等级将下降。 2 关于电流互感器的10%误差曲线 电流互感器的变比误差, 是用二次电流乘以额定 变比与一次电流的算术差, 对一次电流的百分数来表 示, 即: fi = ( n eI2 - I 1 ) / I 1100 % 在工程中, 要求fi不大于10%, 那么要使选择的电 流互感器、 二次器件( 包括继电器、 仪器仪表) 、 二次连 接导线的载面所组成的电路满足要求, 须利用电流互 感器的10% 误差曲线图来进行计算、 选择。 电流互感器的10%误差曲线是指当变比误差在 10%时, 一次电流最大倍数( m) 与二次负载阻抗( Z2) 的关系曲线。工程上, 电流互感器的二次电流I2是随 一次电流I1的大小而变化的, 在允许的范围内, 二者 61 电气开关 ( 2007.No. 5) 是线性关系( 即I1 = n eI2 ) 。 随I 1的增大, I2也增大, 那么 互感器二次感应电动势E2= I2Z2也随之增加。由此铁 芯中的磁通也增加。 当电力系统发生短路故障时, 流 过电流互感器的电流可能比其额定电流大许多倍。在 一次电流I1增加到一定值时, 互感器铁芯将饱和, 励 磁电流迅速增大, 此时一次电流I1中有相当数量的电 流变为励磁电流, 使得一、 二次电流的关系变为非线性 关系。当I1增加达到这一极限值时, 使I1与I2不再为 线性关系, 那么这时一次电流的这个电流值( I1A) 称为 电流互感器的饱和电流, 电流互感器的变比误差刚为 10%。 从上分析, 电流互感器误差的大小, 取决于一次电 流( I1) 和二次负载的阻抗值( Z2) , 工程上, 采用一次电 流 I1对一次额定电流I1e的倍数m= I1/ I1e和二次负载 Z2为坐标绘出误差曲线, 即电流互感器的 10% 误差曲 线。每个电流互感器均由产品厂家通过做试验得出此 10%误差曲线, 附在产品上。设计在计算时, 电流互感 器的m 值必须在曲线范围内才能保证变比误差不超过 10%, 从而保证了继电器正确动作。 3 关于m 值、 Z2值的计算 设计时, 首先要计算出电流互感器的最大一次电 流Imax, 从而计算出一次电流倍数m 值, m= KImax/ I1e ( Imax一次计算电流, K 可靠系数) 。值得注意, 对于 Imax值的计算, 对于用在不同保护电路的互感器, 其计 算方法是不同的。用于差动保护应取外部短路时流过 互感器一次侧的最大短路电流的周期分量, 用于电流 速断和过流保护应取保护装置的动作电流。K 值则与 电路保护有关, 视具体情况而定。 当m 值计算完, 可根据电流互感器10% 误差曲线, 纵 坐标点出m, 那么可以对应查出二次负载阻抗的最 大 值Zmax。Zmax值是实际所有二次器件的阻抗的极限 值。下一步进行计算实际二次阻抗值的计算。 Z2= K2Zj+ K1Zdx+ Zje K2、 K1接线系数 Zj继电器、 测量仪表线圈阻抗 Zdx连接导线电阻 Zje连接导线接触电阻( 一般取0. 0518 ) 若Z2 Zmax值, 则这个设计方案不可行, 须另行选择。 4 在测量回路中Z2值的匹配 电流互感器二次侧的负载阻抗不得大于电流互感 器的额定负载阻抗Zmax。 也就是说, 二次负载所消耗的 功率, 不应超过电流互感器的额定容量, 否则互感器的 准确等级将下降。因此在工程上, 应满足如下条件: S2e S 2 ( S 2e互感器额定容量, S2二次负载功 率) S2= I2e 2 Z2( I2e二次额定电流) 对上例设计中的电流互感器二次负载阻抗进行计 算。 Z2= K2Zj+ K1Zdx+ Zje = 0. 12+ 0. 70. 711+ 0. 05 = 0. 6677( 8 ) ( 查知 2. 5 线的线阻 7. 118/ km, 4 线的线阻 4. 618/ km) 则 S 2 = I 2e2Z2 = 520. 6677 = 16. 69( VA) 明显看见: S2= 16. 69( VA) S2e= 15( VA) 这就是电流表A 读数偏差很大的原因, 现场把二 次联络线更换为kvv34 后, 其Z2= 0. 4927( 8) , 则 S2= 12. 31( VA) 。那么更换后的二次负载容量小于互 感器的额定容量, 符合电流互感器的测量回路中二次 负载阻抗的匹配要求, 所以电流表A 的读数正确。 5 对上述方案的改进 在继保电路及电流测量电路中, 电流互感器是一 个很重要的元件, 在设计时, 电流互感器的准确等级及 二次负载的匹配要详细计算, 然后定出电路方案。 施工 现场按照设计要求安装电器件, 现场的操作工艺也是 一个十分重要的环节, 如互感器接线、 压线端子松动, 接触面粗糙、 螺帽拧不紧等导致接触电阻偏大, 这些均 会影响电流互感器的准确度的下降。所以这些因素对 于电路的准确、 安全是至关重要的。 如果现场出现如上例现象, 也可采用下列方法进 行补救: 加大二次联结导线的截