保护用电流互感器10%误差校核的实用计算方法

保护用电流互感器10%误差校核的实用计算方法

作者：曹升来

来源：《山东工业技术》2015年第22期

摘 要：保护用电流互感器误差校核是保证电力系统继电保护安全运行的重要手段。本文介绍的校核方法实用性强，通过对CT等值电路，依据CT的伏安特性数据，推导出10%误差下允许的二次负载阻抗计算方法。

关键词：电流互感器；10%误差校核；负载阻抗 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.005 1 引言

电流互感器饱和会导致微机继电保护装置误动或拒动而影响系统正常运行，因此校验保护CT是保证电力系统继电保护安全稳定运行的重要手段。在调试工作中，对影响电流互感器饱和的10%误差等项目的测试结果缺乏一种快速有效的方法来进行验算。本文介绍的这种CT校验方法依据CT的伏安特性数据，通过对CT等值电路推导出10%误差下允许的二次负载阻抗计算公式。文中还对CT二次负载的校验作了实例分析。 2 电流互感器工作原理及传导误差

（1）电流互感器的工作原理。电流互感器（CT）是变换电流的电气设备。CT基本结构与变压器相同并按照变压器工作原理工作。如下图

L1、L2和K1、K2表示CT一次、二次绕组。对于理想CT： I1：I2=N2：N1

当原方I1为I1电流时，副方产生I2=I1*N1/N2的电流。在此为方便起见，编者统一用I2表示归算后的I2’，其他参数也都是归算后的参数。 （2）CT的传导误差和误差曲线。有图2可知：I2=I1-Ij

I1=I2+Ij=I2+I2（ZL+Z2）/Zj，公式右边一项即为CT的传导误差，即原方传导到副方的电流I2≠I1，误差为Ij= I2（ZL+Z2）/Zj。

在理想CT中，Zj=，Ij=0，故I1=I2，无传导误差。

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在实际CT中，I1不大时，CT未饱和，Zj很大，误差也很小。但当I1越大时磁通B越饱和，这时Zj急剧减小，Ij急剧增大，误差增大。这就是I越大传导误差越大的原理。 在CT所带的实际回路中，回路负载ZL≠0，若ZL越大时， Ij= I2（ZL+Z2）/Zj也越大。即CT所带回路越多，误差越大。

10%误差曲线是当传导误差为10%时，CT一次电流倍数m10与CT二次所带负载ZL的关系曲线。

3 运用误差曲线分析或校核CT是否满足要求的方法

（1）通过整个一次系统的短路计算，计算出CT安装处最大短路电流I1max，计算m10 =I1max/I1n；（2）测量CT二次侧外接回路总阻抗ZL；（3）测量CT二次线圈内阻抗；（4）通过10%误差曲线可以查对应与m10=y（纵坐标）的点，其横坐标为x，若二次回路阻抗ZL≤x，则误差将小于10%，满足保护要求。 4 推导10%误差下允许的负载阻抗

（1）制作CT电势E和励磁电流Ij的曲线。由图2及伏安特性可知电势E=U2-IjZ2=U2-Ij（R2+jX2） （公式1）

R2由电桥测得，Z2根据经验公式求取， 近似Z2=R2；U2：为伏安特性试验数据中的电压，计算时取饱和点的电压；Ij：为伏安特性试验数据中的电流，计算时取对应于饱和点电压的电流。

（2）计算励磁阻抗Zj。Zj=E/Ij= （U2-IjZ2）/Ij （公式2）

（3）我们考虑的是：在电流互感器一、二次电流误差等于10%情况下允许的二次负载阻抗。因此，将一次电流折算到二次侧看成是10倍的励磁电流。如果一、二次电流误差等于10%时，二次电流就相当于9倍的励磁电流。计算在9倍励磁电流下、饱和点的允许二次负载阻抗。

由图2可知，Zj与Z2+ZL并联，故Zj/（Z2+ZL）=I2/Ij=9Ij/Ij=9， 即Zj=9（Z2+ZL），（公式3）

由公式1、2、3可以推导出10%误差下允许的二次负载阻抗ZL公式为：ZL=U2/9Ij-10Z2/9，式中U2为伏安特性饱和电压。ZL为饱和电压下的允许二次负载阻抗。

（4）计算最大短路电流倍数。计算电流互感器安装处所通过的最大短路电流I1d，除以电流互感器一次额定电流I1N，算出最大短路电流倍数K，即K=11d/I1N。电流互感器一次额定

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电流就是铭牌上规定的，如：2500/1，额定电流就是2500A。最大短路电流要查看综合电抗计算表或电厂实际计算的数值。

（5）根据饱和电压下的允许负载阻抗计算出保护用电流互感器的10%误差允许二次负载阻抗。用计算出的饱和电压下的允许二次负载阻抗ZL，除以最大短路电流倍数，得出误差允许的二次负载阻抗Zen，即Zen=ZL/K。与实测二次负担的阻值比较，应大于实测二次负担实测值，10%误差即满足要求。 5 计算方法的实际应用

下面以某电厂升压站母联一组CT为例，应用上述计算方法校核保护CT是否满足误差要求。（1）原始数据。CT参数：CT变比2500/1，准确度5P30，直流电阻8.8Ω，回路阻抗0.762Ω；互感器伏安特性：饱和点对应电压电流：I=60mA，U=938V；CT安装点最大短路电流：46.04kA；（2）计算。由公式饱和点的允许二次负载阻抗：ZL=1727.26Ω；最大短路电流倍数：K=46.04/2.5=18.41；最大短路电流下的允许二次负载阻抗：Zen=ZL/K=93.82>0.762；远大于实际测试的二次负载阻抗。结论：电流互感器二次阻抗可以满足10%误差的要求。 6 结语

本文介绍的这种方法是根据CT等值电路推导的，有很高的可靠性。在实际应用中，寻找制造厂10%误差曲线比较困难或者曲线粗燥，查找曲线也不便于取得对应的允许阻抗；而且这种计算方法只需比较少的伏安特性数据就能校验允许的负载阻抗，计算量少，使用起来非常方便。

参考文献：

[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答（第二版）[R]，1999（11）. [2]郭刚，吴春蓓.电流互感器10%误差曲线的测试与应用校核[J].山东煤炭科技，2002（06）.

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