1、電流互感器伏安特性和10%誤差曲線的原理和分析方法一、電流互感器的工作原理電流互感器（CT）是變換電流的電氣設備，它的主要功能是向二次系統提 供電流信號以反映一次系統的工作情況。目前，電力系統應用比較廣泛的是帶鐵 芯的無氣隙式電流互感器，其基本結構與變壓器相同并按照變壓器工作原理工 作。（如下圖）U1IIZ1Ij724U2圖1圖2CT一次側繞組串接于電網，二次側繞組與測量儀表或繼電器的電流線圈相串聯。圖中L1、L2和K1、K2表示電流互感器一次、二次繞組。此為一般CT的簡單原理圖。CT的額定變比K= 11/12 = N2/N1，為原方與付方的匝數比。對于理想 CT:11 X N仁 I2 X N

2、2,11 : 12 = N2 N1當原方11為1個電流時，付方產生I2 =（ 11 X N1/N2）個電流。但在理論 計算中常將付方電流I2進行歸一化，即將I2歸一化為歸算電流I2 ':I2 '= I2 X K= I2 X N2/N1這樣當原方電流I1為1個電流時，付方I2 '也為1個電流，這樣可以將 CT簡化為圖2所示的T型網路等效電路用于計算。下面為了描述方便歸算電流 I2 '用符號I2來表示。電流互感器的磁飽和特性帶鐵芯的電流互感器的結構形式是原方繞組和副方繞組通過一個共同的鐵B很低，激磁電流Ij很小，故I2芯進行互感耦合。正常工作時鐵芯的磁通密度=11

3、Ij11 ,12與11的誤差極小。當發生短路時原方短路電流將變得很大，使磁通密 度B大大增加，Ij也相應增加。在磁通密度 B不很大 時，Ij基本與B成線性增長，但B增加到一定程度后 將出現飽和現象，磁通增加將變得困難，這時增加 Ij 并不能使磁通成線性增加，而是增加 Ij時B增加越來 越少。磁通密度B與激磁電流Ij的關系曲線如圖3, 當B增加到一定程度后將出現飽和，這時 Ij將急劇增大，于是I2 = 11 Ij就會出現較大誤差。這就是鐵心飽和導致互感器出現大的傳導誤差的原理大的激磁電流Ij將會產生很大的功率Ij X U1,這個功率會使CT產生高的熱 量，達到一定程度還可能燒毀電流互感器； 磁場

4、由小變大產生的磁場交變引起大 的磁力，從而導致鐵心和硅鋼片震動，所以我們經常能聽到CT發出嗡嗡的聲音。、CT伏安特性曲線CT伏安特性曲線其實質描述的就是上節所述的B Ij的關系曲線。CT伏安特性曲線的測試方法如圖4。將CT的原方開路，從付方加入交流電 壓U2,測量電流I2，U2與I2的關系曲線即為伏安特性曲線。圖4圖5由圖2可見，由于原方開路，故所加電壓U2產生的電流I2等于激磁電流Ij，即I2 = Ij而：U2= l2(Zj+Z2) = Ij(Zj+Z2)由于Z2是線圈內阻抗，其數值遠小于激磁阻抗Zj，故：U2= I2(Zj+Z2) = Ij(Zj+Z2) Ij X Zj = Uj由此可見，

5、U2與12的關系曲線就是Uj與Ij的關系曲線。根據磁感應定律，線圈的感應電壓 Uj與磁通的變化率成正比，在固定頻率 的交流磁場中，Uj與B成正比，故Uj與Ij的關系曲線即描述的是B與Ij的關 系曲線，也就是說根據此測試方法測得的伏安特性曲線描述的就是B與Ij的關系曲線。從真實試驗測出的伏安特性曲線圖 5與圖2形狀相同，數值成比例。三、CT的傳導誤差和誤差曲線由圖2可知： I2 = 11 Ij11 = 12+lj = I2 + l2(Z2+ZI)/Zj公式右邊一項E= Ij = I2(Z2+ZI)/Zj 即為CT產生的傳導誤差，即原方 11 傳導到付方的電流I2工11，誤差為Ij 。在理想CT中

6、，ZjIj = 0,故I1 = I2，無傳導誤差。在實際CT中，11不大時，CT未飽和，Zj很大，誤差也很小。但當I1越大 時磁通B越飽和，這時Zj急劇減小，這時Ij急劇增大，即誤差E急劇增大。這 就是I1越大傳導誤差越大的原理。在CT所帶的實際電路中，回路負載 ZI工0,若ZI越大時，E= I2(Z2+ZI)/Zj 也越大。即CT所帶回路越多，誤差也會越大。綜上所述，當一次電流I1增大時，誤差會越大，同樣回路負載 ZI越大時， 誤差也會越大。那么，若I1增大時，可以通過減小 ZI，或者，若ZI增大時， 可以通過減小I1，都可適當減小一些誤差。即是說，要將誤差控制在一定范圍 內，當I1增大時可

7、以通過減小 ZI來實現，反之當ZI增大時可以通過減小I1 來實現。這就是10%和5%誤差曲線的原理。10%誤差曲線，是當傳導誤差 E= 10%時，CT一次電流倍數mo與CT二次側ZI時，誤差E= 10%所帶負載ZI的關系曲線，如圖6所示。即CT一次電流倍數為m。、二次負載為曲線縱坐標為m°，m10= I1/I1e，即 原方額定電流的倍數。曲線橫坐標為ZI，為付方所帶負載。曲線上某點A(Ax, Ay)的意義是， 當阻抗Zl= Ax時，最大允許一次電流I1 = AyX I1e，此時誤差 E< 10%。若 I1 大于此值，或ZI大于Ax,誤差均大于5%誤差曲線的意義與10%誤差曲線類

8、似，只是允許誤差為 5%。10%(5 %)誤差曲線可以由CT伏安特性曲線通過遞歸計算得出，由于計算過10%。程比較復雜，將在其他文章中單獨結束，在此不再贅述。但在計算中要用到CT的二次線圈內阻抗 Z2,故在FA-102/103裝置中，在計算誤差曲線時要輸入Z2選項。Z2數值的測量相當困難，一般常用的簡化測量方法是測量其二次線圈直 流電阻R2,然后取Z2= 3X R2四、運用誤差曲線分析所安裝 CT是否合格的方法假設CT安裝于某線路中，如圖7,要分析該CT安裝是否正確合格，其方法 如下：1、通過整個一次系統的短路計算，計算Z1出CT所安裝的該線路最大短路電流llmax，計算 Ay= I1max/

9、I1e。一般是最大運行方式下，該線路出口出三相短路時的電流值。2、測量CT二次側所接外回路的總阻抗值Zl。即從CT二次繞組出口處測得的外回路總阻抗。該阻抗值可以用CTY/CTP型或FA-103型互感器測試儀測得。圖73、測量CT二次線圈內阻抗，方法見上節介紹。4、 通過10%誤差曲線可以查對應于 m°=Ay的點，其橫坐標為Ax，若二次回路阻抗Zl < Ax,則誤差將小于10%，該回路合格，可以正確投入使用；若Zl >Ax,則不合格，可以通過多種方法，如加大電纜線徑，減小回路 所帶元件數，縮短回路長度，更換更大容量CT等，解決問題。上述分析方法由于太過復雜，而且受各種實際條件制約，往往能成功進行分 析的不多，而通常的做法往往是采用對比法，對比法有多種：1、對比多條相似回線的CT的伏安特性曲線是否基本相同，可以判斷是否 某些CT性能不能滿足要求。2、 對比一條線的三相CT的曲線是否否基本相同，或變壓器高低測CT的 曲線是否基本相似，可以判斷是否某些 CT不能滿足要求。3、 保護CT 一般伏安