保护用电流互感器的实际应用

1、保护用电流互感器的实际应用讨论内容 2.电流互感器基本原理及二次回路问题 3.电流互感器的误差及影响误差的因素 及以下保护用电流互感器选型、校验、运行中存在问题及解决方法 5.保护装置抗电流互感器饱和的一些对策 1.磁路的基本知识 磁滞回线测试示意图 铁磁物质的磁化过程1.1 铁磁物质的磁特性- 铁磁物质的磁化过程1.2 极限磁滞回线和局部磁滞回线 1.3 铁磁物质特性的表征 1.4 几种软磁材料的典型磁滞回线 1.5 非线性交变磁通磁路1.6 磁滞特性对线圈电流的影响磁滞损失1.8 铁心中的涡流-涡流损耗 1.9 铁损 交流磁路中各电磁量等值相量图 磁滞损耗和涡流损耗都是铁心中的功率损耗，统

2、称为铁心损耗。用 表示。2. 电流互感器基本原理及二次回路问题2.1 电流互感器等值电路及相量图 图1)2.2 电流互感器二次决不允许开路电流互感器二次开路时的电压和铁芯磁通波形图2.3 电流互感器的接地电流互感器二次回路必须一点接地。电流互感器二次回路只能有一点接地。电流互感器二次回路的接地点应在何处接地。 国家电网公司十八项电网重大反事故措施（试行）继电保护专业重点实施要求规定：公用电流互感器二次绕组二次回路只允许、且必须在相关保护柜屏内一点接地。独立的、与其他电压互感器和电流互感器的二次回路没有电气联系的二次回路应在开关场一点接地。2.4 电流互感器的极性不能同时倒换使用 反措8.8 多

3、绕组电流互感器及其二次线圈接入保护回路的接线原则如下: (1)装小套管的一次端子应放在母线侧。 (2)保护接入的二次线圈分配应特别注意避免在停用（为了试验）一套保护，而线路仍继续运行时出现电流互感器内部故障时的死区。3.电流互感器的稳态误差及影响误差的因素3.1 稳态误差相量图 电流互感器稳态误差相量图 电流误差的百分数用下式表示: 相位误差（角误差）： 复合误差： -一次电流的有效值； -一次电流的瞬时值： -二次电流的瞬时值； -额定电流比；T-一个周波的时间。3.2 稳态误差3.3 GB1208-2006图C3TA一次过电流并进入饱和段时，一、二次及励磁电流的波形示意图 如果忽略磁化曲线

4、的非线性，复合误差就是励磁电流对一次电流的百分比。由于励磁电流落后二次电流90(假若二次负载是电性的)，复合误差比按一次电流与二次电流（两者归算到同一侧）幅值之差计算出的比差大得多。比如复合误差为10%时，比差只有0.5%，反过来，若比差为10%，复合误差为43.6%。按复合误差规定的精度比按比误差的精度高得多。反之若按比差计算差动不保护的不平衡电流，保护有失去选择性的危险。当铁芯未饱和时，复合误差可以认为是全误差。全误差为励磁电流与一次电流之比的百分数。 参考高压电网继电保护原理与技术-P289 朱声石3.4 注意3.5 P级电流互感器的误差标定是复合误差 3.6 剩磁对电流互感器传变的影响

5、 (1)剩磁的产生 如电流互感器铁芯中存在剩磁，互感器可能在一次电流远低于正常饱和值时即早饱和。剩磁取决于上一次电流开断瞬间铁心中的磁通，磁通的数值由对称一次电流值、直流偏移和二回路阻抗值确定。当一次电流在互感器处于饱和状态时断开剩磁最大。由于断路器一般在电流过零时开断，残留在互感器铁心中的磁通与其二次负荷的相角有关。对于纯电感负荷，电流为零瞬间电压最大，而磁通为零，故无剩磁。对于纯电阻负荷，电流为零瞬间电压为零，而磁通最大，故剩磁最大。大多数机电型继电器的负荷阻抗角约为60滞后。剩磁约为峰值的50%。静态和数字继电器一般负荷为电阻型，故障电流断开后，铁心中的剩磁可能接近峰值。此外，试验时在互

6、感器绕组中通过直流也将产生剩磁。 (2)剩磁的产生的统计规律剩磁在铁心中一直保留到有机会去磁才能消除。根据导则12列举230kV系统工程41组电流互感器的调查结果如表3-2，由于剩磁百分数分布较分散，不易确定一个典型值。 剩磁系数表剩磁系数K r（%）020214041606180互感器百分数（%）39181627K r 为剩磁通密度（B r）与饱和磁通密度（B S ）之比。即K r = B r / B S 。 (3)铁心有剩磁时传变负荷电流的小磁滞回线 (4)不同剩磁对短路电流传变的影响 (5)控制电流互感器剩磁的方法-选择不同型号 闭合铁心（TPX）；铁心带抗剩磁气隙（TPY）；线性铁心（

7、TPZ）选择带铁心有气隙的TPP级的PR型互感器 (6)TA铁心有剩磁和电流有直流分量时传变说明 理想B-H特性 剩磁与电流传变 （7）剩磁与一次直流分量对互感器传变的影响图(8)铁心有剩磁的互感器在系统故障时的二次电流波形3.7 电流互感器对一次电流含有直流分量的传变（1）研究必要性现代微机型保护，动作速度很快，当保护跳闸时一 次系统还有相当的直流分量存在。为此需要研究电流互感器对含有直流分量的一次电流的传变。 短路的暂态电流中含有非周期性分量。大容量电厂在高压母线出口短路时，短路电流中非周期性分量（简称直流分量）的衰减时间常数T1达150300ms。单独500线路本身的T130 ms。大容

8、量变压器T1130 ms甚至更大。 电路名称时间常数备注电力系统 500kV系统 220kV系统 110kV系统约100ms约4060ms约4060ms包括电源阻抗和线路阻抗大中型发电机组国产300600MW汽轮机组国产200210MW汽轮机组国产100125MW汽轮机组约150300ms约260ms约180ms约140ms国产个别100MW机组时间常数达400 ms 与发电机配套的升压变压器360750MVA120260MVA约210280 ms约100170 ms与发电机配套的升压变压器500/220/35kV降压变高压-中压高压-低压中压-低压220kV降压变110kV降压变约18022

9、0ms约120200ms约80120ms约80120ms约6090ms输电线路500kV线路 X/R=1016 220kV线路 X/R=3.38.3约3050ms约1026ms实际上系统不同点短路时,一次时间常数是变化的,通常离电源点愈近,时间常数愈大。电力回路时间常数表（2）求解一次有直流分量时的励磁电流变化在TA未饱和时求解励磁电流和二次电流如下高压电网继电保护原理与技术P290式中:。励磁电流说明 高压电网继电保护原理与技术P290励磁电流出现最大值的时间及最大值（3）电流互感器的暂态饱和系数-高压电网继电保护原理与技术P291暂态饱和系数的最大值瞬态保护用电流互感器的重要参数 （4）非

10、线性励磁特性对TA励磁电流的影响（5）一次直流分量对互感器传变图例说明 一次电流有直流分量时，电流互感器的传变情况a)铁心中的磁通密度 b)一次与二次电流（6）饱和互感器一、二次电流波形图饱和的电流互感器一、二次电流波形 TP类保护用电流互感器TP类电流互感器的应用 保护用暂态互感器的误差 互感器原理与设计基础P105 TP电流互感器误差限值摘自GB/T1684719974.保护用电流互感器类型及额定参数选择原则 4.1 保护用电流互感器的类型4.2 电流互感器类型选择原则1 摘自DL/T866-2004电流互感器类型选择原则2摘自DL/T866-20044.3 电流互感器额定参数选择-略 4

11、.4.电流互感器二次负载的计算 4.5.电流互感器的性能验算摘GB/T-866-2004 4.6.失灵保护用电流互感器 摘电网继电保护应用P278 王梅义级电流互感器应用中存在的问题及解决方法 5.1. 存在问题 自从我国的制造业熔入国际化以来，电流互感器IEC标准早已成为我国的标准，P级电流互感器在220KV系统中，已广泛使用。由于P级电流互感器的铁心是闭合的，在严重故障后可能有剩磁，将严重影响互感器的性能，故近期IEC关于电流互感器标准的修正单规定了PR类电流互感器，规定这类电流互感器的剩磁系数小于10%。自从微机保护广泛使用以来，继电器负荷大大减小，二次负荷电阻性分量大大增加，几乎不再考

12、虑电感分量，加之断路器过电流零点断开，至使剩磁更加严重。 快速动作的微机保护，可能在一次系统含有直流分量时出口跳闸的断开断路器。 为适应以上形势的变化，04年出台新的电流互感器选择及计算导则。由于出台较晚，还未能被广泛学习和贯彻，社会上广泛流传的还是老的苏联式资料，因此在运行中出现了不少问题。突出表现在纵联保护停用时，距离保护的延时动作和差动保护的区外故障误动和误选相。这些后面均有事例说明。 5.2.从二次回路解决差动保护误动问题 关于差动保护由于电流互感器特性不一致线起误动问题，虽已引起高度注意，但具体施实仍有困难。主要是变压器低压侧的电流互感器不容易选取。国家电网公司十八项电网重大反事故措

13、施（试行）继电保护专业重点实施要求8.3.3指出：应对已运行的母线、变压器和发变组差动保护电流互感器二次回路负载进行10%误差计算和分析，校核主设备各侧二次负载的平衡情况，并留有足够裕度。不符合要求的电流互感器应安排更换。对各侧二次负载的平衡情况如何理解和操作，这里谈谈自已的看法：即在正常额定负荷运行时，应使各侧互感器磁感应电势与各侧饱和电势的比例应相等，我们则认为是达到了负荷平衡。对三侧变压器，可只考虑短路电流量大的两侧负载的平衡，另一短路电流量小侧能平衡则好。5.3 RCS-900保护装置的应对措施 RCS-978变压器保护 RCS-978变压器保护灵敏的差动特性，选各侧各相电流中的二次和

14、三次谐波闭锁。RCS-978变压器保护高值差动特性用差电流定值躲过不平衡电流。RCS-978变压器保护工频变压器差动没有抗TA饱和措施，因为它的制动量选取各侧电流的绝对值和，没有1/2系数，且制动量比较大时，比率制动系数高，不会误动；当高阻接地或小匝间故障时，特性工作在起始的灵敏段，也是我们的应用段，电流不会饱和。RCS-915母线差动保护 对工频变化量差动元件: 采用自适应加权阻抗TA饱和闭锁，故障起始时间段，差电流元件动作出口权力大，随后的差电流元件动作，出口权力减小。区外故障后只要有2ms的线性段时间，即可保证不误动作。区内故障快速出口。 对电流差动选取谐波抗区处故障TA饱和闭锁。RC985发电机差动保护-异步法TA饱和判据性能 根据差动保护制动电流工频变化量与差电流工频变化量的关