電流互感器二次負(fù)載阻抗校核實(shí)例

1、電流互感器二次負(fù)載阻抗校核實(shí)例摘 要：利用實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明了用計(jì)算法和測(cè)試法校核電流互感器二次負(fù)載阻抗的方法和過(guò)程，對(duì)兩種校核結(jié)果進(jìn)行了分析比較，找到了誤差產(chǎn)生的主要原因，并說(shuō)明了兩種方法的適用范圍和注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：電流互感器；準(zhǔn)確級(jí)；負(fù)載阻抗；校核1引言在高壓電網(wǎng)中，利用電流互感器把一次電流變換后通入電測(cè)儀表和繼電保護(hù)裝置中，以監(jiān)視電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和及時(shí)切除電網(wǎng)故障。為保證運(yùn)行參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量和繼電保護(hù)裝置正確動(dòng)作，電流互感器必須滿(mǎn)足一定的準(zhǔn)確級(jí)要求。同時(shí)，電流互感器的一次電流在正常運(yùn)行中不應(yīng)超過(guò)其額定電流，在故障情況下不應(yīng)超出與其額定準(zhǔn)確限值系數(shù)相對(duì)應(yīng)的電流值。電流互感器在標(biāo)稱(chēng)的準(zhǔn)確級(jí)下，有其對(duì)應(yīng)

2、的額定二次容量S2e(VA)或額定二次負(fù)載阻抗 Z2e (Q),只有當(dāng)二次實(shí)際阻抗 Z2滿(mǎn)足0. 2 Z2eWZ20Z2e時(shí)，電流互感器才能達(dá)到其標(biāo)稱(chēng)的準(zhǔn)確級(jí)。如果 Z2>Z2e,則電流互感器實(shí)際的準(zhǔn)確級(jí)就會(huì)低于其標(biāo)稱(chēng)值，這將會(huì)影響電測(cè)儀表指示和電能計(jì)量的準(zhǔn)確性，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)，甚至形成系統(tǒng)事故。因此，有必要校核電流互感器的二次實(shí)際負(fù)載阻抗值是否在允許范圍內(nèi)。最近，我局新建一座110 kVGIS(全封閉組合電器)變電站，其中用于主變差動(dòng)保護(hù)的110 kV 電流互感器主要技術(shù)參數(shù)為： 變比300 . 400 . 600 /5 A,準(zhǔn)確級(jí)5P30 ,額定容量20 VA

3、 。由此可計(jì)算出，該電流互感器額定二次負(fù)載阻抗為 3. 一 一0. 8Q。但電流互感器實(shí)際的二次負(fù)載阻抗是多大，能否滿(mǎn)足準(zhǔn)確級(jí)要求呢？我們采取計(jì)算和測(cè)試兩種方法，對(duì)其進(jìn)行了校核。以下是計(jì)算和測(cè)試的過(guò)程。2用計(jì)算法確定電流互感器的最大二次負(fù)載阻抗如圖1所示，用于主變差動(dòng)保護(hù)的電流互感器二次回路，從電流互感器的接線(xiàn)盒起，經(jīng)斷路器機(jī)構(gòu)柜 中的端子排后，再用電纜連接到差動(dòng)保護(hù)柜IM一機(jī)內(nèi)用內(nèi)蠲步禧；I電一革助保護(hù)他內(nèi)戰(zhàn)了指：4.,- -次導(dǎo)櫻網(wǎng)1匕CJ一汽動(dòng)端也器圖I主變差動(dòng)保護(hù)11。k德交流電流回路示意圖卜吟 11% At. 1,iuTfiifl cnoiil tm 110 k Mik (nr nu

4、i»inutdiimuT 小fkmilnil pn-fTtig由于采用全封閉組合電器，一次設(shè)備到繼電保護(hù)柜的距離較近，二次導(dǎo)線(xiàn)(電纜)全長(zhǎng)約25 m ,采用截面為4 mm2的多股或單股銅芯線(xiàn)，這樣可計(jì)算出導(dǎo)線(xiàn)阻抗為Z/，之代 1. = “九=!/57 x 25/4 二。J F 口接觸電阻凡取為oj n根據(jù)繼電保護(hù)裝置廠家提供的技術(shù)數(shù)據(jù)，差動(dòng)繼電器交流電流回路功率損耗不大于0. 8VA/相，若取為0. 8VA/相，則每相差動(dòng)繼電器的交流阻抗為乙二 S=0.8/5: = O+O32 Q式中S、Ie =5A ,分別是差動(dòng)繼電器的功耗和額定電流。當(dāng)電流互感器和二次負(fù)載的接線(xiàn)方式一定時(shí)，在不同

5、的短路形式下， 電流互感器的二次負(fù)載是不同的。在三相電流互感器完全星接的情況下，當(dāng)單相接地短路時(shí)，接地相的電流互感器二次負(fù)載阻抗最大，其值為1鼠，2x(Ll1 +0.032 + 0.1 =0,352 0當(dāng)相間短路和三相對(duì)稱(chēng)短路時(shí)，電流互感器二次負(fù)載阻抗為2產(chǎn) =九 十 Z# =0J1 + 0.032 + 0,1 = 0.2420由這些計(jì)算結(jié)果可以看出，差動(dòng)保護(hù)用電流互感器的實(shí)際二次負(fù)載阻抗是在其允許范圍內(nèi)的。如果采用截面為 2. 5 mm2 的銅導(dǎo)線(xiàn)，則可計(jì)算出 Zdx =0. 175Q , Z2 ( 1 ) = 0 . 482Q , Z2 (2) =0. 307Q ,也是可以滿(mǎn)足要求的。3

6、用測(cè)試法確定電流互感器的最大二次負(fù)載阻抗3.1 實(shí)測(cè)導(dǎo)線(xiàn)電阻和接觸電阻如圖1所示，測(cè)t前先在 GIS電流互感器的接線(xiàn)盒中，拆除三相電流互感器S1端子的引出線(xiàn)，在差動(dòng)保護(hù)柜的端子排上把從電流互感器來(lái)的二次線(xiàn)短接，用數(shù)字式萬(wàn)用表的2Q電阻檔實(shí)測(cè)每相S1端子的引出線(xiàn)和N端(實(shí)際為每相的S6端子)間的直阻，再實(shí)測(cè)每?jī)蓚€(gè)S1端子引出線(xiàn)間的直阻，其結(jié)果如下：從這些測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，在被測(cè)回路同為兩段導(dǎo)線(xiàn)的情況下，測(cè)得的阻值并不相同，這主要是因?yàn)樵趦纱螠y(cè)試回路中各連接導(dǎo)體接觸面數(shù)量不同，也就是說(shuō)接觸電阻不同。利用上面已計(jì)算出的Zdx的值，可計(jì)算出兩次測(cè)試回路中接觸電阻的值，Rjc1 =0. 18Q , Rj

7、c2 =0. 08Q 。由此看到，接觸電阻 Rjc1的值甚至比導(dǎo)線(xiàn)電阻 Zdx還要大，兩次測(cè)試僅接觸電阻的差值就達(dá) 0. 1Q ,基本上就等于Zdx的值。因此， 當(dāng)電流互感器的二次回路距離較短時(shí)，接觸電阻在其二次阻抗所占比重較大，其影響是絕對(duì)不能忽略的。3. 2 模擬不同短路方式，實(shí)測(cè)并計(jì)算電流互感器的最大二次負(fù)載阻抗在差動(dòng)保護(hù)柜上恢復(fù)電流回路正常接線(xiàn)，模擬單相接地短路，在三個(gè)相地回路中各通入5A電流，實(shí)測(cè)相應(yīng)的外加電壓，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。表I模報(bào)單相接地短路的窩試數(shù)據(jù)I 1 hitii id 出產(chǎn) inintir s|k>rt-rin'(ii| 疝】51代|0甲/通通回熔油人電流小逋

8、人電壓八452由表1計(jì)算出單相接地短路時(shí)接地相的電流互感器所負(fù)擔(dān)的二次負(fù)載阻抗為:Z/1 = 2/5 = 0.40表2模擬相間短路的窩試數(shù)據(jù)Tab. 2 Duca of I he niiinic 4wrt-ciTmit bctwern lines通澈同路詡?cè)穗娛?，A通人電壓八IH52J1或5(：A52.10表2是模擬相間短路時(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)。因?yàn)橄嚅g短路時(shí)的二次負(fù)載是由兩相電流互感器共同負(fù)擔(dān)的，所以相間短路時(shí)每相電流互感器的負(fù)載阻抗應(yīng)為實(shí)測(cè)計(jì)算值的一半。因此，若取實(shí)測(cè)的最大值來(lái)計(jì)算，則有測(cè)試結(jié)果也表明，電流互感器的實(shí)際負(fù)載阻抗能夠滿(mǎn)足其準(zhǔn)確級(jí)的要求。4兩種方法所得負(fù)載阻抗值的分析從以上采用兩種方法

9、所得到的電流互感器實(shí)際負(fù)載阻抗來(lái)看，與測(cè)試值相比，用計(jì)算法求出的值偏小,值偏大，這主要是因?yàn)樵谟?jì)算法中將兩種短路方式下的接觸電阻均取為0. 1Q，而實(shí)際上經(jīng)過(guò)測(cè)試和計(jì)算,已求得Rjc1 =0. 18Q , Rjc2 =0. 08Q ,若用這些接觸電阻的實(shí)際值對(duì)用計(jì)算法求得的負(fù)載阻抗進(jìn)行修 正，則有=2x0.11 + 0,032+= 0.432 flZ/: =0.11 + 0.032 + 0.OH = 0.222 Q這樣計(jì)算值就與測(cè)試值比較接近了。表3給出了用計(jì)算法和測(cè)試法所求得數(shù)據(jù)的對(duì)比情況。費(fèi)3計(jì)算法和測(cè)試法數(shù)據(jù)對(duì)比Tuh, 3(liiiiu inf rnlt?ulaLion Aiid DH

10、uniTic ni汁雷桃 惻 ul泣 訂書(shū)侑君=0.352 口右；二也工心口實(shí)始后悔正nnfi即”支nZ/2r =0,222 n我君什算值=oj»n心=o.osa實(shí)surwjft(Z= t Hl-0 40Z:1:, = 0.215 fl從表 3 可以看到，通過(guò)測(cè)試計(jì)算出的電流互感器實(shí)際負(fù)載阻抗有的與實(shí)測(cè)所得到的二次回路導(dǎo)線(xiàn)電阻 （含接觸電阻）相等，這是為什么呢？這一方面是因?yàn)椴顒?dòng)繼電器的交流阻抗非常小，與導(dǎo)線(xiàn)電阻和接觸電阻相差一個(gè)數(shù)量級(jí)，它在整個(gè)二次負(fù)載阻抗中所占的比例相當(dāng)小，它所產(chǎn)生的壓降之小甚至可以忽略不計(jì)；另一方面，測(cè)試儀表的準(zhǔn)確級(jí)、儀表的使用和數(shù)據(jù)獲得的方法（直接測(cè)得還是經(jīng)測(cè)

11、試后計(jì)算求得）等對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)造成的影響也是不能忽略的。在測(cè)試導(dǎo)線(xiàn)電阻（含接觸電阻）時(shí)，我們用的是數(shù)字式萬(wàn)用表的電阻檔，直接顯示出測(cè)量結(jié)果。而通過(guò)測(cè)試U 和 I 在計(jì)算出二次負(fù)載阻抗值時(shí)，要同時(shí)采用電壓表和電流表進(jìn)行測(cè)量，電流表用的是繼電保護(hù)校驗(yàn)裝置中的數(shù)字式電流表，測(cè)電壓用的是滿(mǎn)刻度為10V 的指針式交流電壓表。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)字式表計(jì)的準(zhǔn)確級(jí)較高，指針式表計(jì)的準(zhǔn)確級(jí)較低。同時(shí)，因被測(cè)電壓較低，指針示數(shù)在起始值附近，測(cè)試精度又要打折扣，若考慮到讀數(shù)時(shí)也存在一定偏差。這樣，通過(guò)測(cè)量計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)就會(huì)產(chǎn)生一些誤差。但即使是按照計(jì)算和測(cè)試所得到的最嚴(yán)重的情況來(lái)看，二次負(fù)載阻抗也是可以滿(mǎn)足要求的。5 結(jié)論（ 1 ）為保證電流互感器按標(biāo)稱(chēng)的準(zhǔn)確級(jí)工作，有必要對(duì)其二次負(fù)載阻抗進(jìn)行校核，校核可采用計(jì)算和測(cè)試兩種方法。計(jì)算法適用于在設(shè)計(jì)階段選擇電流互感器參數(shù)時(shí)采用，測(cè)試法用于對(duì)在裝的電流互感器容量進(jìn)行校核。（ 2 ） 由于微機(jī)保護(hù)裝置交流電流回路的功耗也可以說(shuō)是交流阻抗非常小，因此在選用微機(jī)保護(hù)的情況下，電流互感器的負(fù)載阻抗主要是二次回路中導(dǎo)線(xiàn)的電阻和接觸電阻，這一點(diǎn)與以前的電磁式保護(hù)裝置有很大不同，在設(shè)計(jì)中根據(jù)負(fù)載阻抗選擇電流互感器參數(shù)時(shí)應(yīng)考慮到。（ 3 ）當(dāng)電流互感器二次回路電纜較短時(shí)，接觸電阻可能和導(dǎo)線(xiàn)阻抗為同一數(shù)量