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电流互感器知识简介

来源:http://www.whguoli.com 浏览次数:442 日期:2013-8-14 17:13:46

    为了确保电力体系安全经济运转,有必要对电力设备的运转状况进行监督和丈量。但通常的丈量和维护装置不能直接接入一次高压设备,而需要将一次体系的高电压和大电流按份额改换成低电压和小电流,供应丈量外表和维护装置运用。履行这些改换使命的设备,最常见的即是咱们通常所说的互感器。进行电压变换的是电压互感器(voltagetransformer),而进行电流变换的互感器为电流互感器(currenttransformer),简称为CT。这篇文章将评论电流互感器的有关根本知识。
    1、电流互感器的根本原理
    1.1、电流互感器的根本等值电路如图1所示。
    图1电流互感器根本等值电路
    图中,Es—二次感应电势,Us—二次负荷电压,Ip—一次电流,Ip/Kn—二次全电流,Is—二次电流,Ie—励磁电流,N1—一次绕组匝数,N2—二次绕组匝数,Kn—匝数比,Kn=N2/N1,Xct—二次绕组电抗(低漏磁互感器可疏忽),Rct—二次绕组电阻,Zb—二次负荷阻抗(包含二次设备及衔接导线),Ze—励磁阻抗。
    电流互感器的一次绕组和二次绕组绕在同一个磁路闭合的铁心上。若是一次绕组中有电流流过,将在二次绕组中感应出相应的电动势。在二次绕组为通路时,则在二次绕组中发作电流。此电流在铁心中发作的磁通趋于抵消一次绕组中电流发作的磁通。在抱负条件下,电流互感器两边的励磁安匝持平,二次电流与一次电流之比等于一次绕组与二次绕组匝数比。即:IpN1=IsN2
    Is=Ip×N1/N2=Ip/Kn
    1.2、电流互感器极性标示
    电流互感器选用减极性标示的办法,即一起从一二次绕组的同极性段通入一样方向的电流时,它们在铁芯中发作的磁通方向一样。当从一次绕组的极性端通入电流时,二次绕组中感应出的电流从极性端流出,以极性端为参阅,一二次电流方向相反,因而称为减极性规范。由于电流方向相反,且铁心中组成磁通为零。因而得下式:
    N1Ip-N2Is=0(正本励磁安匝的和为零,但思考到两个电流的活动方向相关于极性端不一样,因而两者为减的联系)。
    推出:Is=N1/N2*Ip
    可见,一二次电流的方向是共同的,是同相位的,因而咱们能够用二次电流来表明一次电流(思考变比折算)。这正是减极性标示的长处。
    1.3、电流互感器的差错
    在抱负条件下,电流互感器二次电流Is=Ip/Kn,不存在差错。但实践上不管在幅值上(思考变比折算)和视点上,一二次电流都存在差异。这一点咱们能够在图1中看到。实践流入互感器二次负载的电流Is=Ip/Kn-Ie,其间Ie为励磁电流,即树立磁场所需的作业电流。这样在电流幅值上就呈现了差错。正常运转时励磁阻抗很大,励磁电流很小,因而差错不是很大常常能够被疏忽。但在互感器饱满时,励磁阻抗会变小,励磁电流增大,使差错变大。思考到励磁阻抗通常被作为电抗性质处置,而二次负载通常为阻抗性质,因而在二次感应电势Es的效果下,Is和Ie不一样相位,因而形成了一次电流Ip=Is+Ie与二次电流Is存在视点差错δ,且角差错与二次负载性质有关。图2表明了二次负载为纯阻性的状况。
    图中,二次感应电势Es抢先铁芯中磁通Фm90度。能够近似以为励磁电流Ie与Фm同相。Es加在Xct、Rct、Zb上发作二次电流Is。Is与Ie组成Ip。可见,图中Is与Ip不一样相位,两者夹角即为视点差错。
    对互感器差错的需求通常为,幅值差错小于10%,视点差错小于7度。
    1.4、电流互感器的简略分类
    依据用处电流互感器通常可分为维护用和计量用两种。两者的差异在于计量用互感器的精度要相对较高,别的计量用互感器也更简单饱满,以避免发作体系毛病时大的短路电流形成计量表计的损坏。
    依据对暂态饱满疑问的不一样处置办法,维护用电流互感器又可分为P类和TP类。P(protection,维护)类电流互感器不特别思考暂态饱满疑问,仅按经过互感器的最大稳态短路电流选用互感器,能够答应呈现必定的稳态饱满,而对暂态饱满导致的差错主要由维护装置自身采纳办法避免能够呈现的过错动作行动(误动或拒动)。TP(transientprotection,暂态维护)类电流互感器需求在最严峻的暂态条件下不饱满,互感器差错在规则范围内,以确保维护装置的正确动作。
    关于其它类型的互感器,比方光互感器,电子式电流互感器等实践使用还很少,因而这里不作介绍。
    2、电流互感器的饱满
    前面咱们讲到电流互感器的差错主要是由励磁电流Ie导致的。正常运转时由于励磁阻抗较大,因而Ie很小,以至于这种差错是能够疏忽的。但当CT饱满时,饱满程度越严峻,励磁阻抗越小,励磁电流极大的增大,使互感器的差错成倍的增大,影响维护的正确动作。最严峻时会使一次电流悉数成为励磁电流,形成二次电流为零的状况。导致互感器饱满的缘由通常为电流过大或电流中含有很多的非周期重量,这两种状况都是发作在事端状况下的,这时正本需求维护正确动作疾速切除毛病,但若是互感器饱满就很简单形成差错过大导致维护的不正确动作,进一步影响体系安全。因而关于电流互感器饱满的疑问咱们有必要认真对待。互感器的饱满疑问若是进行详细分析是非常复杂的,因而这里仅进行定性分析。
    所谓互感器的饱满,实践上讲的是互感器铁心的饱满。咱们晓得互感器之所以能传变电流,即是由于一次电流在铁芯中发作了磁通,进而在缠绕在同一铁芯中上的二次绕组中发作电动势U=4.44f*N*B*S×10-8。式中f为体系频率,HZ;N为二次绕组匝数;S为铁芯截面积,m2;B为铁芯中的磁通密度。若是此刻二次回路为通路,则将发作二次电流,完结电流在一二次绕组中的传变。而当铁芯中的磁通密度到达饱满点后,B随励磁电流或是磁场强度的改变趋于不明显。也即是说在N,S,f断定的状况下,二次感应电势将根本保持不变,因而二次电流也将根本不变,一二次电流按份额传变的特性改变了。咱们晓得互感器的饱满的本质是铁芯中的磁通密度B过大,超过了饱满点形成的。而铁芯中磁通的多少决定于树立该磁通的电流的巨细,也即是励磁电流Ie的巨细。当Ie过大导致磁通密度过大,将使铁芯趋于饱满。而此刻互感器的励磁阻抗会明显降低,然后形成励磁电流的再增大,所以又进一步加重了磁通的添加和铁芯的饱满,这其实是一个恶性循环的进程。从图1中咱们能够看到,Xe的减小和Ie的添加,将表现为互感器差错的增大,以至于影响正常的作业。

 

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