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誤差分析和計算
 

更新時間:2009-7-10 16:30:24
 

電流互感器的誤差分析和計算:
      當我們知道電流互感器的誤差主要是由于勵磁電流Ie引起的之后,就有必要根據實際運行情況來檢驗所使用的電流互感器的誤差是否符合要求;ジ衅鞯恼`差包括角度誤差和幅值誤差。就繼電保護專業而言,角度誤差的測量過于繁復且實際情況下誤差也極少出現超標的情況,我們更關注的是幅值的誤差。我們一般要求一次電流Ip等于保護安裝處可能的最大短路電流時,幅值誤差小于等于10%,這也就說我們平時所說的10%誤差分析中的要求。
      根據一般的電路原理我們可知,在圖一中,為滿足10%誤差的要求(Ie小于等于10%的Ip/Kn),則必須保證勵磁阻抗Ze大于等于9倍的二次回路總負載阻抗(Xct+Rct+Zb)。因此為了進行10%誤差分析,我們必須知道保護安裝處的最大短路電流、對應于該電流的互感器勵磁阻抗值和電流互感器的二次回路總負載阻抗。下面我們分別進行討論。3.1.勵磁阻抗的測量
勵磁阻抗的測量試驗就是我們平時所說的伏安特性試驗,試驗一般以圖二所示的互感器簡化示意圖為基礎。我們自互感器二次測施加電壓U,測得勵磁電流Ie(因為此時互感器一次側開路,因此電流只能流過勵磁阻抗Ze,所以此電流一定是勵磁電流。另外,還需注意此項試驗一般應在一次開路的情況下進行,以防止一次回路分流,產生誤差)。改變外加電壓U,會得到不同的Ie。多組U和Ie的組合,就構成了我們的伏安特性試驗數據。將這些數據所對應的點在U-Ie坐標系中繪出并連成曲線,就是互感器的伏安特性曲線。該曲線上任一點的切線,就近似是該點的數據所對應的勵磁阻抗。
      圖二電流互感器伏安特性示意圖
      圖三電流互感器伏安特性曲線
      圖三是比較典型的伏安特性曲線。由圖中可見,勵磁阻抗并不是一個恒定的值,而是隨著Ie的變化不斷變化的。曲線在初始階段基本為一條直線,勵磁阻抗的值基本保持不變,這對應著互感器的線性工作區。而當超過飽和點O點后,曲線急劇趨于水平,U很小的變化都會帶來Ie極大的增加。說明此時勵磁阻抗的值突然變得很小,這對應于互感器的飽和工作區。
這種U-Ie曲線,我們說只能近似表示勵磁阻抗的特性。因為從圖一中可以看到,真正加在勵磁阻抗Ze上的電壓并不是U,而是E。用U來計算勵磁阻抗實際上是將二次繞組電阻Rct和二次繞組電抗Xct包含在內了。實際工作中,我們一般用二次繞組電阻來近似代替整個二次繞組阻抗Zct(底漏磁互感器,Xct可忽略)。
繼電保護技術問答提供數據如下:對于110KV以上電壓等級的互感器一般取Zct=R,35KV貫串式或常用饋電線互感器取Zct=3R,R為互感器二次繞組直流電阻值。
這樣以來我們就可以得出勵磁電壓E=U-Ie×Zct
從而的求得勵磁阻抗Ze=E/Ie
      然而,通過這種計算我們僅僅是將上面的伏安特性試驗數據變成了一組勵磁阻抗的數值。為了確定在最大短路電流情況下互感器是否滿足10誤差要求,還必須確認哪一個勵磁阻抗的數值是在最大短路電流情況下的勵磁阻抗。因此在進行下一步計算前,必須確定最大短路電流,從而確定伏安特性數據中用那一組數據來計算勵磁阻抗。
3.2.電流倍數m的確定
電流倍數m的確定,根據不同的保護類型有不同的計算方法。下面分別進行一些說明。
3.2.1縱差保護
      m=Krel*Ikmax/I1n
      式中Ikmax――最大穿越故障短路電流?v差保護的整定一般是對過區外故障時的最大不平衡電流的。因此,這里取最大穿越故障電流以考量這是互感器的誤差是否滿足要求。
      Krel――考慮非周期分量影響后的可靠系數。采用速飽和變流器的,因為對非周期分量有一定的抑止作用,因此取值較小一般為1.3。不帶速飽和變流器的,取較大值,一般為2。
      I1n――電流互感器的一次額定電流值
3.2.2距離保護
       m=Krel*Ik/I1n
       式中Ik――保護范圍一段末端故障時,流過本保護的最大短路電流。這是因為,距離保護一段式躲過末端故障進行整定的,同時,由于各段保護中第一短末端的故障電流一般為最大,因此要用末端最大短路電流來考核互感器誤差。
Krel――可靠系數。保護動作時間小于0.5秒時,考慮到暫態分量可能尚未衰減完畢,因此取較大值1.5;保護動作時間大于0.5秒時,考慮到暫態分量一般均已衰減完畢,其影響已很小,因此取較小值1.3。
3.2.3母差保護 
       m=Krel*Ikmax/I1n
      式中Ikmax――最大穿越故障短路電流。由于母線差動一般也是按躲過區外故障時的最大不平衡電流來整定,因此這里同樣用最大穿越故障電流來考核互感器誤差。
Krel――可靠系數取1.3。
3.2.4限時速斷保護
      m=Krel*Iop/I2n*Kcon
      式中Iop――繼電器動作電流。因為速斷保護反應的是故障電流超過動作電流的情況。因此只需用動作電流加可靠系數來考量即可。至于超過故障電流后互感器器產生的誤差,一般并不影響速斷保護的動作行為。
      Krel――可靠系數取1.1
      I2n――電流互感器二次額定電流
      Kcon――電流互感器接線系數。因為要反映的是互感器本身的實際感受,因此要考慮接線系數的影響,所以這里除以接線系數。
3.3.伏安特性數據的選取
      我們知道通過伏安特性試驗得到的數據為多個數據組,我們應該選擇那組電流電壓數據進行計算勵磁阻抗呢?我們一般借助下面的等式:
      m=I1/I1n=10Ie/I2n
      I1――為3.2中我們計算m值時所用的電流值
     10Ie――對應于I1的二次電流,考慮到10%誤差的極限要求,所以用10Ie表示。
     由于I1n、I1和I2n均已知,通過上式我們就可以在知道對應的保護型式時,計算勵磁阻抗所用的勵磁電流。
     這樣我們就可以選取一組伏安特性數據(U-Ie)利用3.1的公式計算出相應的勵磁阻抗了。
     當然,如果計算出的Ie值在試驗數據中沒有,則還要采用插值法近似求得。

 

 

 
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