電流互感器的應(yīng)用 演示文稿PPT課件

1、討論內(nèi)容 1.磁路的基本知識(shí) 2.電流互感器基本原理及二次回路問題 3.電流互感器的誤差及影響誤差的因素 4.220kv及以下保護(hù)用電流互感器選型、校驗(yàn)、運(yùn)行中存在問題及解決方法 5.保護(hù)裝置抗電流互感器飽和的一些對(duì)策 6.事故附錄第1頁(yè)/共69頁(yè)1.1.磁路的基本知識(shí) 第2頁(yè)/共69頁(yè) 磁滯回線測(cè)試示意圖 鐵磁物質(zhì)的磁化過(guò)程1.1 1.1 鐵磁物質(zhì)的磁特性- - 鐵磁物質(zhì)的磁化過(guò)程第3頁(yè)/共69頁(yè)1.2 1.2 極限磁滯回線和局部磁滯回線 第4頁(yè)/共69頁(yè)1.3 1.3 鐵磁物質(zhì)特性的表征 第5頁(yè)/共69頁(yè)1.4 1.4 幾種軟磁材料的典型磁滯回線 第6頁(yè)/共69頁(yè)1.5 1.5 非線性交變

2、磁通磁路第7頁(yè)/共69頁(yè)1.6 1.6 磁滯特性對(duì)線圈電流的影響磁滯損失第8頁(yè)/共69頁(yè)eiiu+-1.8 1.8 鐵心中的渦流- -渦流損耗 eeUIP 第9頁(yè)/共69頁(yè)1.9 1.9 鐵損 UIIICE交流磁路中各電磁量等值相量圖 磁滯損耗和渦流損耗都是鐵心中的功率損耗，統(tǒng)稱為鐵心損耗。用 表示。cpcmemhehcuivBfkfBkppp)(2第10頁(yè)/共69頁(yè)2.2. 電流互感器基本原理及二次回路問題第11頁(yè)/共69頁(yè)2.1 2.1 電流互感器等值電路及相量圖 圖1) 第12頁(yè)/共69頁(yè)2.2 2.2 電流互感器二次決不允許開路電流互感器二次開路時(shí)的電壓和鐵芯磁通波形圖第13頁(yè)/共69

3、頁(yè)2.3 2.3 電流互感器的接地電流互感器二次回路必須一點(diǎn)接地。電流互感器二次回路只能有一點(diǎn)接地。電流互感器二次回路的接地點(diǎn)應(yīng)在何處接地。 國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施（試行）繼電保護(hù)專業(yè)重點(diǎn)實(shí)施要求規(guī)定：公用電流互感器二次繞組二次回路只允許、且必須在相關(guān)保護(hù)柜屏內(nèi)一點(diǎn)接地。獨(dú)立的、與其他電壓互感器和電流互感器的二次回路沒有電氣聯(lián)系的二次回路應(yīng)在開關(guān)場(chǎng)一點(diǎn)接地。第14頁(yè)/共69頁(yè)2.4 電流互感器的極性不能同時(shí)倒換使用 反措8.8 多繞組電流互感器及其二次線圈接入保護(hù)回路的接線原則如下: (1)裝小套管的一次端子應(yīng)放在母線側(cè)。 (2)保護(hù)接入的二次線圈分配應(yīng)特別注意避免在停用（為了試

4、驗(yàn)）一套保護(hù)，而線路仍繼續(xù)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)電流互感器內(nèi)部故障時(shí)的死區(qū)。第15頁(yè)/共69頁(yè)第16頁(yè)/共69頁(yè)第17頁(yè)/共69頁(yè)3.3.電流互感器的穩(wěn)態(tài)誤差及影響誤差的因素第18頁(yè)/共69頁(yè)3.1 3.1 穩(wěn)態(tài)誤差相量圖 電流互感器穩(wěn)態(tài)誤差相量圖 第19頁(yè)/共69頁(yè) 電流誤差的百分?jǐn)?shù)用下式表示:%100112IIIKni%100)sin(010IIODACODADi 相位誤差（角誤差）： cradIIODBCi%100)cos(%100sin010復(fù)合誤差： TncdtiikTI021211100 -一次電流的有效值； -一次電流的瞬時(shí)值： -二次電流的瞬時(shí)值； -額定電流比；T-一個(gè)周波的時(shí)間。1I1

5、i2ink第20頁(yè)/共69頁(yè)3.3 GB1208-20063.3 GB1208-2006圖C3C3TA一次過(guò)電流并進(jìn)入飽和段時(shí)，一、二次及勵(lì)磁電流的波形示意圖第21頁(yè)/共69頁(yè) 如果忽略磁化曲線的非線性，復(fù)合誤差就是勵(lì)磁電流對(duì)一次電流的百分比。由于勵(lì)磁電流落后二次電流9090( (假若二次負(fù)載是電性的) )，復(fù)合誤差比按一次電流與二次電流（兩者歸算到同一側(cè)）幅值之差計(jì)算出的比差大得多。比如復(fù)合誤差為10%10%時(shí)，比差只有0.5%0.5%，反過(guò)來(lái)，若比差為10%10%，復(fù)合誤差為43.6%43.6%。按復(fù)合誤差規(guī)定的精度比按比誤差的精度高得多。反之若按比差計(jì)算差動(dòng)不保護(hù)的不平衡電流，保護(hù)有失去

6、選擇性的危險(xiǎn)。當(dāng)鐵芯未飽和時(shí)，復(fù)合誤差可以認(rèn)為是全誤差。全誤差為勵(lì)磁電流與一次電流之比的百分?jǐn)?shù)。 參考高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)-P289 朱聲石3.4 注意第22頁(yè)/共69頁(yè)3.5 P3.5 P級(jí)電流互感器的誤差標(biāo)定是復(fù)合誤差 第23頁(yè)/共69頁(yè)3.6 3.6 剩磁對(duì)電流互感器傳變的影響 (1)(1)剩磁的產(chǎn)生 如電流互感器鐵芯中存在剩磁，互感器可能在一次電流遠(yuǎn)低于正常飽和值時(shí)即早飽和。剩磁取決于上一次電流開斷瞬間鐵心中的磁通，磁通的數(shù)值由對(duì)稱一次電流值、直流偏移和二回路阻抗值確定。當(dāng)一次電流在互感器處于飽和狀態(tài)時(shí)斷開剩磁最大。由于斷路器一般在電流過(guò)零時(shí)開斷，殘留在互感器鐵心中的磁通與其二次

7、負(fù)荷的相角有關(guān)。對(duì)于純電感負(fù)荷，電流為零瞬間電壓最大，而磁通為零，故無(wú)剩磁。對(duì)于純電阻負(fù)荷，電流為零瞬間電壓為零，而磁通最大，故剩磁最大。大多數(shù)機(jī)電型繼電器的負(fù)荷阻抗角約為60滯后。剩磁約為峰值的50%。靜態(tài)和數(shù)字繼電器一般負(fù)荷為電阻型，故障電流斷開后，鐵心中的剩磁可能接近峰值。此外，試驗(yàn)時(shí)在互感器繞組中通過(guò)直流也將產(chǎn)生剩磁。第24頁(yè)/共69頁(yè) (2)(2)剩磁的產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)規(guī)律剩磁在鐵心中一直保留到有機(jī)會(huì)去磁才能消除。根據(jù)IEEE Std C.110導(dǎo)則12列舉230kV系統(tǒng)工程41組電流互感器的調(diào)查結(jié)果如表3-2，由于剩磁百分?jǐn)?shù)分布較分散，不易確定一個(gè)典型值。 剩磁系數(shù)表剩磁系數(shù)K r（%）

8、020214041606180互 感 器 百分?jǐn)?shù)（%）39181627K r 為剩磁通密度（B r）與飽和磁通密度（B S ）之比。即K r = B r / B S 。 第25頁(yè)/共69頁(yè) (3)(3)鐵心有剩磁時(shí)傳變負(fù)荷電流的小磁滯回線第26頁(yè)/共69頁(yè) (4)(4)不同剩磁對(duì)短路電流傳變的影響第27頁(yè)/共69頁(yè) (5)(5)控制電流互感器剩磁的方法-選擇不同型號(hào) 閉合鐵心（TPX）；鐵心帶抗剩磁氣隙（TPY）；線性鐵心（TPZ）選擇帶鐵心有氣隙的TP級(jí).或P級(jí)的PR型互感器第28頁(yè)/共69頁(yè) (6)TA(6)TA鐵心有剩磁和電流有直流分量時(shí)傳變說(shuō)明 理想B-H特性 剩磁與電流傳變 第29頁(yè)

9、/共69頁(yè)（7 7）剩磁與一次直流分量對(duì)互感器傳變的影響圖第30頁(yè)/共69頁(yè)(8)(8)鐵心有剩磁的互感器在系統(tǒng)故障時(shí)的二次電流波形第31頁(yè)/共69頁(yè)3.7 3.7 電流互感器對(duì)一次電流含有直流分量的傳變（1）研究必要性現(xiàn)代微機(jī)型保護(hù)，動(dòng)作速度很快，當(dāng)保護(hù)跳閘時(shí)一 次系統(tǒng)還有相當(dāng)?shù)闹绷鞣至看嬖?。為此需要研究電流互感器?duì)含有直流分量的一次電流的傳變。 短路的暫態(tài)電流中含有非周期性分量。大容量電廠在高壓母線出口短路時(shí)，短路電流中非周期性分量（簡(jiǎn)稱直流分量）的衰減時(shí)間常數(shù)T1達(dá)150300ms。單獨(dú)500線路本身的T130 ms。大容量變壓器T1130 ms甚至更大。 第32頁(yè)/共69頁(yè)電路名稱時(shí)間

10、常數(shù)備注電力系統(tǒng) 500kV系統(tǒng) 220kV系統(tǒng) 110kV系統(tǒng)約100ms約4060ms約4060ms包括電源阻抗和線路阻抗大中型發(fā)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)300600MW汽輪機(jī)組國(guó)產(chǎn)200210MW汽輪機(jī)組國(guó)產(chǎn)100125MW汽輪機(jī)組約150300ms約260ms約180ms約140ms國(guó)產(chǎn)個(gè)別100MW機(jī)組時(shí)間常數(shù)達(dá)400 ms 與發(fā)電機(jī)配套的升壓變壓器360750MVA120260MVA約210280 ms約100170 ms與發(fā)電機(jī)配套的升壓變壓器500/220/35kV降壓變高壓-中壓高壓-低壓中壓-低壓220kV降壓變110kV降壓變約180220ms約120200ms約80120ms約801

11、20ms約6090ms輸電線路500kV線路 X/R=1016 220kV線路 X/R=3.38.3約3050ms約1026ms實(shí)際上系統(tǒng)不同點(diǎn)短路時(shí),一次時(shí)間常數(shù)是變化的,通常離電源點(diǎn)愈近,時(shí)間常數(shù)愈大。電力回路時(shí)間常數(shù)表第33頁(yè)/共69頁(yè)（2）求解一次有直流分量時(shí)的勵(lì)磁電流變化112NNkn22RLTm第34頁(yè)/共69頁(yè)第35頁(yè)/共69頁(yè)在TA未飽和時(shí)求解勵(lì)磁電流和二次電流如下高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)P290tTIeeTTTItiSCTtTtSCmsin122)(21121112tIeTTTIeTTTItiSCTtSCTtSCcossin22)(112111221221式中:1sin22

12、22TT。第36頁(yè)/共69頁(yè)第37頁(yè)/共69頁(yè)勵(lì)磁電流說(shuō)明 高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)P290第38頁(yè)/共69頁(yè)勵(lì)磁電流出現(xiàn)最大值的時(shí)間及最大值第39頁(yè)/共69頁(yè)（3）電流互感器的暫態(tài)飽和系數(shù)-高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)P291第40頁(yè)/共69頁(yè)暫態(tài)飽和系數(shù)的最大值第41頁(yè)/共69頁(yè)瞬態(tài)保護(hù)用電流互感器的重要參數(shù) maxtfK第42頁(yè)/共69頁(yè)（4）非線性勵(lì)磁特性對(duì)TATA勵(lì)磁電流的影響第43頁(yè)/共69頁(yè)（5 5）一次直流分量對(duì)互感器傳變圖例說(shuō)明 一次電流有直流分量時(shí)，電流互感器的傳變情況a)鐵心中的磁通密度 b)一次與二次電流第44頁(yè)/共69頁(yè)（6 6）飽和互感器一、二次電流波形圖飽和的電流

13、互感器一、二次電流波形第45頁(yè)/共69頁(yè)3.83.8 TP類保護(hù)用電流互感器第46頁(yè)/共69頁(yè)TP類電流互感器的應(yīng)用 第47頁(yè)/共69頁(yè)保護(hù)用暫態(tài)互感器的誤差 互感器原理與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P105第48頁(yè)/共69頁(yè)第49頁(yè)/共69頁(yè) TP電流互感器誤差限值摘自GB/T168471997第50頁(yè)/共69頁(yè)4.4.保護(hù)用電流互感器類型及額定參數(shù)選擇原則 第51頁(yè)/共69頁(yè)4.1 保護(hù)用電流互感器的類型第52頁(yè)/共69頁(yè)4.2 電流互感器類型選擇原則1 摘自DL/T866-2004第53頁(yè)/共69頁(yè)電流互感器類型選擇原則2摘自DL/T866-2004第54頁(yè)/共69頁(yè)4.3 4.3 電流互感器額定參數(shù)選擇-

14、略 第55頁(yè)/共69頁(yè)4.4.電流互感器二次負(fù)載的計(jì)算 第56頁(yè)/共69頁(yè)第57頁(yè)/共69頁(yè)4.5.電流互感器的性能驗(yàn)算摘GB/T-866-2004第58頁(yè)/共69頁(yè)第59頁(yè)/共69頁(yè)第60頁(yè)/共69頁(yè) 4.6.4.6.失靈保護(hù)用電流互感器 摘電網(wǎng)繼電保護(hù)應(yīng)用P278 P278 王梅義第61頁(yè)/共69頁(yè)5.P5.P級(jí)電流互感器應(yīng)用中存在的問題及解決方法 5.1. 5.1. 存在問題 自從我國(guó)的制造業(yè)熔入國(guó)際化以來(lái)，電流互感器IEC標(biāo)準(zhǔn)早已成為我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，P級(jí)電流互感器在220KV系統(tǒng)中，已廣泛使用。由于P級(jí)電流互感器的鐵心是閉合的，在嚴(yán)重故障后可能有剩磁，將嚴(yán)重影響互感器的性能，故近期IEC關(guān)

15、于電流互感器標(biāo)準(zhǔn)的修正單規(guī)定了PR類電流互感器，規(guī)定這類電流互感器的剩磁系數(shù)小于10%。自從微機(jī)保護(hù)廣泛使用以來(lái)，繼電器負(fù)荷大大減小，二次負(fù)荷電阻性分量大大增加，幾乎不再考慮電感分量，加之?dāng)嗦菲鬟^(guò)電流零點(diǎn)斷開，至使剩磁更加嚴(yán)重。 快速動(dòng)作的微機(jī)保護(hù)，可能在一次系統(tǒng)含有直流分量時(shí)出口跳閘的斷開斷路器。 為適應(yīng)以上形勢(shì)的變化，04年出臺(tái)新的電流互感器選擇及計(jì)算導(dǎo)則。由于出臺(tái)較晚，還未能被廣泛學(xué)習(xí)和貫徹，社會(huì)上廣泛流傳的還是老的蘇聯(lián)式資料，因此在運(yùn)行中出現(xiàn)了不少問題。突出表現(xiàn)在縱聯(lián)保護(hù)停用時(shí)，距離保護(hù)的延時(shí)動(dòng)作和差動(dòng)保護(hù)的區(qū)外故障誤動(dòng)和誤選相。這些后面均有事例說(shuō)明。第62頁(yè)/共69頁(yè) 5.2. 5.

16、2.從二次回路解決差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)問題 應(yīng)對(duì)已運(yùn)行的母線、變壓器和發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)電流互感器二次回路負(fù)載進(jìn)行10%10%誤差計(jì)算和分析，校核主設(shè)備各側(cè)二次負(fù)載的平衡情況，并留有足夠裕度。不符合要求的電流互感器應(yīng)安排更換。對(duì)各側(cè)二次負(fù)載的平衡情況如何理解和操作，這里談?wù)勛砸训目捶ǎ杭丛谡ｎ~定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，應(yīng)使各側(cè)互感器磁感應(yīng)電勢(shì)與各側(cè)飽和電勢(shì)的比例應(yīng)相等，我們則認(rèn)為是達(dá)到了負(fù)荷平衡。對(duì)三側(cè)變壓器，可只考慮短路電流量大的兩側(cè)負(fù)載的平衡，另一短路電流量小側(cè)能平衡則好。第63頁(yè)/共69頁(yè)5.3 RCS-9005.3 RCS-900保護(hù)裝置的應(yīng)對(duì)措施 RCS-978變壓器保護(hù) lRCS-978變壓器保護(hù)靈敏的

17、差動(dòng)特性，選各側(cè)各相電流中的二次和三次諧波閉鎖。lRCS-978變壓器保護(hù)高值差動(dòng)特性用差電流定值躲過(guò)不平衡電流。lRCS-978變壓器保護(hù)工頻變壓器差動(dòng)沒有抗TA飽和措施，因?yàn)樗闹苿?dòng)量選取各側(cè)電流的絕對(duì)值和，沒有1/2系數(shù)，且制動(dòng)量比較大時(shí)，比率制動(dòng)系數(shù)高，不會(huì)誤動(dòng)；當(dāng)高阻接地或小匝間故障時(shí)，特性工作在起始的靈敏段，也是我們的應(yīng)用段，電流不會(huì)飽和。第64頁(yè)/共69頁(yè)RCS-915RCS-915母線差動(dòng)保護(hù) l 對(duì)工頻變化量差動(dòng)元件: 采用自適應(yīng)加權(quán)阻抗TA飽和閉鎖，故障起始時(shí)間段，差電流元件動(dòng)作出口權(quán)力大，隨后的差電流元件動(dòng)作，出口權(quán)力減小。區(qū)外故障后只要有2ms的線性段時(shí)間，即可保證不誤動(dòng)作。區(qū)內(nèi)故障快速出口。l 對(duì)電流差動(dòng)選取諧波抗區(qū)處故障TA飽和閉鎖。第65頁(yè)/共69頁(yè)RC985RC985發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)-異步法異步法TA飽和判據(jù)性能飽和判據(jù)性能 根據(jù)差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)電流工頻變化量與差電流工頻變化量的關(guān)系，明確判斷出區(qū)