電磁�電流互感�即通過(guò)電磁感應(yīng)原理�(shí)�(xiàn)電流變換�互感�,它的工作原理和變壓�相似。在電力系統(tǒng)中已被廣泛應(yīng)�,是一次系�(tǒng)和二次系�(tǒng)間的�(lián)�(luò)元件,其�(cè)量和保護(hù)的作��
電力系統(tǒng)中廣泛采用的是電磁式電流互感�(以下�(jiǎn)稱電流互感器或TA),它的工作原理和變壓器相似�
由于一次線圈串�(lián)在電路中,并且匝數(shù)很少;因此,一次線圈中的電流完全取決于被測(cè)電路的負(fù)荷電流而與二次電流�(wú)�(guān)。而且電流互感器二次線圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很�,所以正常情況下,電流互感器在近于短路狀�(tài)下運(yùn)��
電流互感器一、二次額定電流之�,稱為電流互感器的額定互感�,�:
kn=I1n/I2n
�?yàn)橐淮尉€圈額定電流I1n已標(biāo)�(zhǔn)�,二次線圈額定電流I2n�(tǒng)一�5(1�0.5)�,所以電流互感器額定互感比亦已標(biāo)�(zhǔn)�。k還可以近似地表示為互感器一、二次線圈的匝數(shù)�,即k = N1 /N2。式中N1、N2為一、二次線圈的匝數(shù)。電流互感器的二次側(cè)不能開路,�(dāng)�(yùn)行中電流互感器二次側(cè)開路�,一次側(cè)電流仍然不變,二次�(cè)電流等于�,則二次電流產(chǎn)生的去磁磁通也消失�。這時(shí),一次電流全部變成勵(lì)磁電�,使互感器鐵芯飽和,磁通也很高,將產(chǎn)生以下后�:
1. 由于磁通飽�,其二次側(cè)將產(chǎn)生數(shù)千伏高壓且波形改�,�(duì)人身和設(shè)備造成危害�
2. 由于鐵芯磁通飽�,使鐵芯損耗增�,�(chǎn)生高�,�(huì)損壞絕緣�
3. 將在鐵芯中產(chǎn)生剩�,使互感器比差和角差增�,失去�(zhǔn)確��
所�,電流互感器二次側(cè)是不允許開路的�
?�?)按功能:測(cè)量用電流互感�、保�(hù)用電流互感器
?�?)按安裝地點(diǎn):戶�(nèi)式、戶外式
?�?)按安裝方式:穿墻式、支持式、套管式�
?�?)按絕緣方式:干式、澆注式、油浸式
?�?)按一次繞組匝�(shù)�?jiǎn)卧咽健⒍嘣咽?/FONT>
?�?)按變流比:?jiǎn)巫兞�?、多變流?/FONT>
1.單相式:用于�(cè)量對(duì)稱三相負(fù)荷的一相電��
2. 星形接線:用于測(cè)量三相負(fù)荷電流,以監(jiān)� 每相�(fù)荷的不對(duì)稱情��
3.兩相式接線:其中一相電流表連接在回線中,回線電流等于A相與C相電流之�,即等于B相電流�
1.一次繞組串�(lián)在電路中,并且匝�(shù)很少,故一次繞組中的電流完全取決于被測(cè)電路中的�(fù)荷電�,而與二次電流大小�(wú)�(guān)�
2.電磁式電流互感器的二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小,正常情況下接近短路狀�(tài)�(yùn)�,所以,一次側(cè)電流I1等于二次�(cè)的測(cè)量電流乘以額定互感比K1。額定互感比近似等于二次�(cè)和一次側(cè)之間的匝�(shù)比Kk�
1)電流誤差(比誤差) fi
fi為二次電流的�(cè)量值I2乘以額定電流比KI所得的值KI I2與實(shí)際一次電流Il之差,以后者的百分?jǐn)?shù)表示,即
?�?)相角誤差δi
相位差為旋轉(zhuǎn)180。的二次電流相量- I2,與一次電流相� Il之間的夾角δi,并�(guī)�- I2,超前Il �(shí),相位差δi 為正��
隨著電壓等級(jí)的提高和傳輸容量的增�,電磁式電流互感器呈現(xiàn)出以下缺�(diǎn):
1. 絕緣�(jié)�(gòu)�(fù)�、尺寸大、造價(jià)�。隨著電壓等�(jí)的提�,采用了油紙絕緣和氣體絕緣的方�,在超高壓(UHV)�,電磁式電流互感器又采用了串級(jí)絕緣的方�。顯�,電壓等級(jí)越高,電磁式電流互感器的絕緣結(jié)�(gòu)越來(lái)越復(fù)�,制造上越來(lái)越不方便,造價(jià)也越�(lái)越高,�(jià)格幾乎隨電壓等級(jí)作三次方上升�
2. �(cè)量準(zhǔn)確度�(wú)法滿�。由于一次線圈與高壓母線等電�,二次線圈在低壓側(cè)與二次低壓設(shè)備相�,兩者之間的線圈靠鐵心聯(lián)�。隨著電壓等�(jí)的提�,�、低壓之間的絕緣距離也相�(yīng)地提�。這時(shí)只能依靠增大磁路的辦法來(lái)加強(qiáng)一、二次線圈的�(lián)�。因?yàn)闇y(cè)量誤差與互感器的平均磁路�(zhǎng)度成正比,在增�(zhǎng)磁路的同�(shí),�(cè)量誤差也隨之增大。傳�(tǒng)的電磁式電流互感器二次側(cè)輸出的功率較�,一般達(dá)到幾�,而且由于一、二次側(cè)還有直接的電磁聯(lián)�,二次�(cè)�(duì)一次側(cè)也有影響,這些因素都會(huì)影響電流互感器的�(cè)量準(zhǔn)確度。在電力系統(tǒng)中使用的�(cè)量用電流互感器的�(zhǔn)確度大多限于0.3�(jí)。在暫態(tài)故障電流情況�,非周期分量電流使鐵心飽和也會(huì)影響到測(cè)量準(zhǔn)確度�
3. �(shè)備安�、檢修不方便,維護(hù)工作量大。由于電磁式電流互感器的體積龐大,重量較重,�(yùn)輸安裝極為不�,在正常運(yùn)行時(shí)需要絕緣支架支�,相應(yīng)地給維修帶來(lái)了不方便。對(duì)于油浸式電流互感器還要定期對(duì)絕緣油�(jìn)行化�(yàn)、測(cè)介質(zhì)損耗和解決滲漏油等問題�
4. 存在潛在的危�(xiǎn)。電磁式電流互感器的一、二次之間靠電磁變換原理�(shí)�(xiàn)能量傳遞,因此一、二次之間總是存在著電磁�(lián)系。如果二次側(cè)線圈由于某種原因出現(xiàn)了開�,一次側(cè)的大電流完全成為�(lì)磁電�,就會(huì)在二次線圈側(cè)感應(yīng)出高電壓,危及人身、設(shè)備的安全。還存在突然性爆炸及絕緣擊穿引起單相�(duì)地短路等系統(tǒng)的不�(wěn)定因��
5. 除此以外,傳統(tǒng)的電磁式電流互感器還具有鐵磁共振、磁滯效�(yīng)等不利于�(cè)量的因素�
(一)限制短路電流
在已建成中壓系統(tǒng)中可在較高一�(jí)的電壓等�(jí)中采取分列運(yùn)行的方式以限制短路電�。分列運(yùn)行后造成的供電可靠性的降低可通過(guò)備用電源自動(dòng)投入等方式補(bǔ)�。在新建系統(tǒng)中短路電流過(guò)大可采取串聯(lián)電抗器的做法�(lái)限制短路電流�
(�)增大保護(hù)�(jí)TA的變�
不能采用按負(fù)荷電流大小來(lái)確定保護(hù)�(jí)電流變比,必須用繼電保�(hù)裝置安裝處可能出�(xiàn)的短路電流和互感器的�(fù)載能力與飽和倍數(shù)�(lái)確定TA的變��
增大了保�(hù)�(jí)TA的變比后�(huì)給繼電保�(hù)裝置的運(yùn)行帶�(lái)一些負(fù)面影�,主要是不利于TA二次回路和繼電保�(hù)裝置的運(yùn)行監(jiān)�。例�:�10kV系統(tǒng)�,一�(tái)400 kVA的站用變壓器(這�(gè)容量已相�(dāng)大了),�60%�(fù)荷運(yùn)行時(shí)的電流為13.8 A,按短路電流核算選取的保護(hù)�(jí)電流互感器變比為600/5,則折算到二次�(cè)的負(fù)荷電流僅�0.115A。對(duì)于額定輸入電流為5A的繼電器�(lái)�,這�(gè)電流�(shí)在太小了,若發(fā)生二次回路斷線是難以�(jiān)視和判斷��
(�)減小電流互感器的二次�(fù)�
1. 選用交流功耗小的繼電保�(hù)裝置
一般的電磁型的電流差動(dòng)繼電器的交流電流功耗每回路可達(dá)8VA,而微�(jī)型繼電器(如MDM-B1系列)的交流電流功耗每回路�0.5VA,相差一�(gè)�(shù)量級(jí),�(yīng)選用交流功耗小的繼電保�(hù)裝置�
2. 盡可能將繼電保護(hù)裝置就地安裝
TA的負(fù)載主要是二次電纜的阻�,將繼電保�(hù)裝置就地安裝,大大縮短了二次電纜長(zhǎng)�,減小了互感器的負(fù)�(dān),避免了飽和。另�,就地安裝�,還簡(jiǎn)化了二次回路,提高了供電可靠�。就地安裝方式對(duì)繼電保護(hù)裝置本身有更高的要求,特別是在惡劣氣候環(huán)境下�(yùn)行的能力和抗�(qiáng)電磁干擾的性能要好�
的長(zhǎng)度很�,�(xiàn)�(chǎng)的電磁干擾水平又比較�,仍以選用二次額定電流�5A的互感器為好�
(�)采用杭飽和能力強(qiáng)的繼電保�(hù)裝置
1. 采用�(duì)電流飽和不敏感的保護(hù)原理或保�(hù)判據(jù)
例如,采用相位判別原理的繼電器比采用幅值判別原理的繼電器的抗TA飽和的性能要好,�?yàn)榧词乖趪?yán)重飽和狀�(tài),正確地恢�(fù)電流的相位還是比較容易的;又如,采用�(fù)序過(guò)電流判據(jù)比采用正相過(guò)電流判據(jù)的抗飽和性能要好,�?yàn)轱柡蜖顟B(tài)下剩余電流的�(fù)序分量相�(duì)于靈敏的�(fù)序電流整定值是足夠大的。當(dāng)�,�(fù)序電流保�(hù)存在著TA二次回路斷線�(shí)容易誤動(dòng)�、三相對(duì)稱故障時(shí)�(huì)拒動(dòng)、不易整定配合的缺點(diǎn),要增加附加判�(jù)�(lái)克服�
2. 用對(duì)TA飽和不敏感的�(shù)字式保護(hù)裝置
如前所�,瞬時(shí)值判別比平均值判別或有效值判別的抗TA飽和的性能要好。對(duì)于帶�(shí)限的保護(hù),電流的非周期分量�(duì)繼電器的�(dòng)作正確性和�(zhǔn)確性的影響不大,采用全電流判別比采用工頻分量判別的抗TA飽和性能要好�
3. 有效地利用電流不飽和段的信息
TA在電流換向后的一段時(shí)間內(nèi)不飽�,在短路開始的1/4周期�(nèi)也不飽和,可以有效地加以利�。采用快速保�(hù)判據(jù),在電流飽和前就正確地作出判斷(例如高阻抗電流差�(dòng)繼電�)是一種典型的抗TA飽和做法。采用貯能電容或�(wú)源低通濾波器�(duì)飽和電流波形�(jìn)行削峰填谷以縮小電流波形的間斷角也是一種簡(jiǎn)單有效的辦法�
鑒于電子式電流互感器的優(yōu)�(diǎn),�20世紀(jì)70年代�,大部分國(guó)家就已集中精力�(jìn)行無(wú)源式電子電流互感器的研制工作,著名的公司有ABB、Trench�;近年�(lái),各國(guó)也非常重視有源式電子電流互感器研�,特別是RITZ、ABB等公司。其�,Trench公司開發(fā)出了適用于中壓開�(guān)�(shè)備的低功率電子互感器。其�(chǎn)品符合IEC60044-8電子電流互感器標(biāo)�(zhǔn),能滿足所有測(cè)量和保護(hù)的要�,�(wú)二次回路問題,采用金屬外殼,�(yùn)行時(shí)接地。此�,還具有體積小、重量輕、環(huán)�、高可靠性等特點(diǎn)�
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