从电流表读数偏差谈谈电流互感器的二次匹配

文章编号:1004-289X(2007)05-0061-02
从电流表读数偏差谈谈电流互感器的二次匹配

连玉英
(福建省第五建筑工程公司水电分公司,福州　泉州　362000)
摘　要:介绍了电流互感器二次阻抗的匹配问题,分析了电流互感器误差。
关键词:二次匹配;电流互感器;误差
中图分类号:TM93 文献标识码:
B

SecondaryMatchofCurrentTransformerfromAmmeterReadingError
LIANYU-ying
(FujianHydroelectricCompanyofNo.5CivilEngineeringCompany,Quanzhou362000,China)
Abstract
:
Thematchproblemofsecondaryimpedanceofcurrenttransformerispresentedandtheerrorofthe

correnttransformerisanalyzed.
Keywords
:
secondarymatch;currenttransformer;error

1　引言
泉州市某水厂电气工程中,45kW电动机电流测量设计方案如图1所示。图　1电流互感器选用LQG—05100/5额定容量为15VA,电流表选用1T1-A,阻抗为0.128。在调试时,电机软起动柜处起动器液晶屏显示电动机工作电流读数为53.4A,而在距35m远处的机旁控制箱处安装的电流表读数仅为32A。经再次测量,电机的工作电流也是53.8A。从理论上推论,电机轻载运行时,电流53.8A是合理的。出现电流表A读数为32A,显然误差太大。经分析,把电流表与电流互感器之间的联络线设计是kvv-3×2.5改为kvv-3×4,再次送电运行,则A表读数与软起动柜处的液晶屏上显示的电流读数基本一致。可见,产生误差的主要原因是设计选用的联络线kvv-3×2.5的线截面偏小,线阻大,致使电流互感器的二次负载的阻抗偏大,即二次负载消耗的功率大,超出电流互感器的额定容量,从而降低电流互感的准确等级,才出现上述二处测量仪表的读数偏差极大的现象。鉴于上例,下面谈谈关于电流互感器的二次阻抗匹配问题。我们知道,继电保护装置与电气测量仪表对
电流互感器的准确度要求是不同的。继电保护要求电
流互感器在故障状态下保证必要的准确度,就是要求
电流互感器在通过短路电流时变比误差不大于10%,
才能保证继电保护的可靠性、灵敏性。在电气测量回路
中,为了达到测量准确的目的,二次侧负载阻抗不得大
于电流互感的额定负载阻抗。也就是说,二次负载消耗
的功率,不应超过电流互感器的额定容量(即S2e≥
S2)。否则,互感器的准确等级将下降。

2　关于电流互感器的10%误差曲线
电流互感器的变比误差,是用二次电流乘以额定
变比与一次电流的算术差,对一次电流的百分数来表
示,即:
fi=(neI2-I1)/I
1

×100%

在工程中,要求fi不大于10%,那么要使选择的电
流互感器、二次器件(包括继电器、仪器仪表)、二次连
接导线的载面所组成的电路满足要求,须利用电流互
感器的10%误差曲线图来进行计算、选择。
电流互感器的10%误差曲线是指当变比误差在
10%时,一次电流最大倍数(m)与二次负载阻抗(Z2)
的关系曲线。工程上,电流互感器的二次电流I2是随
一次电流I1的大小而变化的,在允许的范围内,二者

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《电气开关》(2007.No.5)
是线性关系(即I1=neI2)。随I1的增大,I2也增大,那么
互感器二次感应电动势E2=I2Z2也随之增加。由此铁
芯中的磁通󰀁也增加。当电力系统发生短路故障时,流
过电流互感器的电流可能比其额定电流大许多倍。在
一次电流I1增加到一定值时,互感器铁芯将饱和,励磁电流迅速增大,此时一次电流I1中有相当数量的电流变为励磁电流,使得一、二次电流的关系变为非线性关系。当I1增加达到这一极限值时,使I1与I2不再为线性关系,那么这时一次电流的这个电流值(I1A)称为电流互感器的饱和电流,电流互感器的变比误差刚为10%。从上分析,电流互感器误差的大小,取决于一次电流(I1)和二次负载的阻抗值(Z2),工程上,采用一次电流I1对一次额定电流I1e的倍数m=I1/I1e和二次负载Z2为坐标绘出误差曲线,即电流互感器的10%误差曲线。每个电流互感器均由产品厂家通过做试验得出此10%误差曲线,附在产品上。设计在计算时,电流互感器的m值必须在曲线范围内才能保证变比误差不超过10%,从而保证了继电器正确动作。3　关于m值、Z2值的计算设计时,首先要计算出电流互感器的最大一次电流Imax,从而计算出一次电流倍数m值,m=KImax/I1e(Imax一次计算电流,K—可靠系数)。值得注意,对于Imax值的计算,对于用在不同保护电路的互感器,其计算方法是不同的。用于差动保护应取外部短路时流过互感器一次侧的最大短路电流的周期分量,用于电流速断和过流保护应取保护装置的动作电流。K值则与电路保护有关,视具体情况而定。当m值计算完,可根据电流互感器10%误差曲线,纵坐标点出m,那么可以对应查出二次负载阻抗的最大值Zmax。Zmax值是实际所有二次器件的阻抗的极限值。下一步进行计算实际二次阻抗值的计算。Z2=K2Zj+K1Zdx+ZjeK2、K1—接线系数Zj—继电器、测量仪表线圈阻抗Zdx—连接导线电阻Zje—连接导线接触电阻(一般取0.05～18)若Z2Zmax值,则这个设计方案不可行,须另行选择。4　在测量回路中Z2值的匹配电流互感器二次侧的负载阻抗不得大于电流互感器的额定负载阻抗Zmax。也就是说,二次负载所消耗的功率,不应超过电流互感器的额定容量,否则互感器的
准确等级将下降。因此在工程上,应满足如下条件:
S2e≥S2(S2e—互感器额定容量,S
2

—二次负载功

率)
S2=I2e2Z2(I2e—二次额定电流)
对上例设计中的电流互感器二次负载阻抗进行计
算。
Z2=K2Zj+K1Zdx+Z
je

=0.12+0.7×0.711+0.05

=0.6677(8)
(查知2.5线的线阻7.118/km,4线的线阻4.
618/km)
则S2=
I2e2Z

2

=52×0.6677

=16.69(VA)
明显看见:S2=16.69(VA)　S2e=15(VA)
这就是电流表A读数偏差很大的原因,现场把二
次联络线更换为kvv—3×4后,其Z2=0.4927(8),则
S2=12.31(VA)。那么更换后的二次负载容量小于互
感器的额定容量,符合电流互感器的测量回路中二次
负载阻抗的匹配要求,所以电流表A的读数正确。

5　对上述方案的改进
在继保电路及电流测量电路中,电流互感器是一
个很重要的元件,在设计时,电流互感器的准确等级及
二次负载的匹配要详细计算,然后定出电路方案。施工
现场按照设计要求安装电器件,现场的操作工艺也是
一个十分重要的环节,如互感器接线、压线端子松动,
接触面粗糙、螺帽拧不紧等导致接触电阻偏大,这些均
会影响电流互感器的准确度的下降。所以这些因素对
于电路的准确、安全是至关重要的。
如果现场出现如上例现象,也可采用下列方法进
行补救:¹加大二次联结导线的截面,减少导线的线
阻;º可串联一只同样的电流互感器,可以增加一倍的
电流互感器的容量;»尽量减少导线的连接点,改善导
线的连接工艺(如导线焊锡处理、端子压紧等)以减少
导线的接触电阻。
收稿日期:2005-08-15
作者简介:连玉英,山东科技大学电气工程系,水电工程师,从事电气安装工作。

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