电流互感器的稳态特性及现场分析

王 瑞,杨朋威,2,陈 颖,庞 健,3,杨玉新（.国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院,00020；2.内蒙古工业大学，00080；3.东北电力大学,3202）



电流互感器的稳态特性及现场分析

王 瑞1,杨朋威1,2,陈 颖1,庞 健1,3,杨玉新1
（1.国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院,010020；2.内蒙古工业大学，010080；3.东北电力大学,132012）

摘要：在中低压电力系统工程应用中，经常需要判断现场的电流互感器特性是否满足保护装置的要求，但是由于运维人员技术薄弱，往往不能正确判断保护用电流互感器特性是否符合要求，基于此，通过对电流互感器的稳态特性及现场分析，得到中低压电力系统现场快速简洁判断保护用电流互感器的实用方法。

关键词：电流互感器；稳态；保护

0　引言

继电保护装置通过电流互感器反应被保护元件所通过的电流。在系统故障时，继电保护的动作正确性在很大程度上取决于故障电流传变的准确性，微机继电保护装置的广泛使用大大提高了保护动作的可靠性、灵敏性、速动性。同时电流互感器的特性对保护动作的影响也在不断增大。在实际工程应用中，我们可能会将仪表用电流互感器绕组错用于继电保护装置，在故障状态下，错用的绕组将过早饱和导致保护装置误动。也可能在进行工程改造时增大了电流互感器的二次负载阻抗，使电流互感器的特性发生了变化影响到保护装置的正确动作。

1　基本概念

1.1 复合误差

在稳态情况下，按额定电流折算到一次侧的二次电流瞬时值与一次电流瞬时值之差的方均根值（有效值），，用于衡量保护用电流互感器（P级）的准确限值特性。

1.2 稳态误差

在理想状态下,以下电流变换等式成立：在实际应用中，通过图1可以看出：

因此，建立磁场的励磁电流是电流互感器产生误差的根源

图1　等效电路图

1.3 二次电动势

根据电磁感应原理，电流互感器二次电动势为与线圈相链的磁链对时间的导数，即有下式：

Es位二次电压方均根值，B为铁心中磁通密度，Ac为铁心截面积

在确定铁心材料即确定了磁通密度后，选择更大的铁心截面积，能得到更高的二次极限电动势；在铁心截面积确定后，将得到一个确定的二次极限电动势，这是铁心磁通饱和所能提供的二次电动势。在图1中，励磁电压为励磁支路上的电压，二次极限电动势为在励磁支路上的最高的励磁电压。

1.4 误差限值

在图1中，若电流互感器的二次电流为IECT，则电流流过负载R所需要的电压为

电流互感器励磁电压Vc所对应的励磁电流损耗可以通过励磁特性曲线查出。因此，电流互感器励磁电流的大小受一次电流和二次负载参数的影响。并有：

2　误差校核

2.1 误差限值ALF

工程应用中，可采用误差限值ALF依据以下两个条件进行校验：

保护校验用最大故障电流与额定电流之比应小于误差限值系数ALF；电流互感器实际二次负载应小于额定二次负载；注：复合误差要求一般为5%

误差限值ALF系数可以方便的进行工程设计及应用分析判断，但不提供实际工况下的电流互感器误差。如果遇到ALF系数不够，但二次负载有调整裕度的情况，则需要重新进行ALF系数核算，可考虑采用二次极限电动势来校核。

2.2 误差限值曲线

在现场，也可参考由制造厂提供的误差限值曲线（5%或10%误差曲线）。根据实际的二次负载，从曲线上查出电流互感器的误差限值ALF系数。

2.3 二次极限电动势

我们可以通过计算电流互感器的二次极限电动势进行校核。电流互感器额定的二次极限电动势：

Esl = Kalf Ie ( Rct + Rbn ) (2-7)

Kalf ——ALF准确限值系数

Ie ——二次额定电流

Rct——电流互感器二次绕组电阻

Rb——电流互感器额定负载

电流互感器实际的二次极限电动势：

Es = Kpcf Ie ( Rct + Rb ) (2-8)

Kpcf ——实际一次电流与额定电流之比

校核判断依据：

Esl > Es

即电流互感器的额定二次极限电动势应大于实际的二次极限电动势。

3　实例分析

校验一条220KV线路的电流互感器

Kalf = 30，Rbn = 10，Rb = 15，Rct = 6，短路电流为35KA，变比为1250/1，则Kpcf = 35/1.25 = 28。

Esl = Kalf Ie ( Rct + Rbn )

Esl = 480V

Es = Kpcf Ie ( Rct + Rb )

Es = 588V

Esl < Es 电流互感器不满足要求

措施一，选用Kalf为40的电流互感器，则Esl = 640V，可以满足要求。

措施二，将二次实际负荷降低为Rb = 10，则Es = 448V，可以满足要求。

4　结论

通过本文分析可知电流互感器的稳态特性可以通过误差限值参数进行分析与校核。二次负载阻抗的调整是现场改善电流互感器特性的有效措施。

参考文献

[1] IEC60044-1

[2] IEC60044-6

[3] GB/T 1208-1997

[4] DL/T 866-2004

[5]《高压互感器技术手册》中国电力出版社

[6]《电力用互感器和电能计量装置设计选型与应用》中国电力出版社

Steady state characteristics and field analysis of current transformer

Wang Rui1,Yang Pengwei1,2,Chen Ying1,Pang Jian1,3,Yang Yuxin1
（1.Electric Power Research Institute, Eastern Inner Mongolia Electric Power Co., Ltd., 010020；2.Inner Mongolia University Of Technology，010080；3.Northeast Dianli University，132012）

Abstract：In the low voltage power system engineering application, often need to determine whether or not the site of the current transformer characteristics to meet the requirements of protection device,but due to the poor operation and maintenance personnel technology,often can not be correctly judge protection current transformer characteristics of compliance with the requirements,based on this,through the steady state characteristics and the in-situ analysis of the current transformer,low voltage power system field fast and simple to judge the practical method of current transformer for protection.

Keywords：current transformer;steady state protection