CT伏安特性曲線及10%誤差校驗方法探討

蘇 果

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙410004）

1 概述

CT伏安特性是指電流互感器一次側開路，二次側勵磁電流與所加電壓的關系曲線，實際上就是鐵心的磁化曲線，因此也叫勵磁特性。試驗的主要目的是檢查互感器的鐵心質量，通過鑒別磁化曲線的飽和程度，并用以判斷互感器的二次繞組有無匝間短路。

保護CT 10%誤差曲線是指一次電流與其額定電流的比值m10與二次負荷Zen之間的關系曲線。變比誤差不僅與電流互感器的本身特性有關，還與電流互感器所帶二次負荷有關，保護用CT一般要求在最大短路電流下誤差在額定電流的10%以內，因此，10%誤差曲線校準與二次負荷測量是非常必要的。

2 伏安特性曲線測量方法

（1）用CT伏安特性綜合測試儀測量伏安特性曲線，接線方法如圖1所示。

圖1 伏安特性曲線測量接線圖

CT一次側可靠開路，二次側如圖1所示接線，將二次側接線斷開，接地線拆除。選擇磁化曲線測量功能，可自動測量曲線并打印。

（2）表1為湖南某水電站伏安特性試驗數據。

表1 V-A特性試驗數據

由表1數據可知，電流互感器正常工作時鐵心的磁通密度很低，勵磁電流很小，磁通密度與激磁電流成線性增加，當發生短路時，一次電流變得很大，磁通密度大大增加，增加到一定程度時出現鐵心飽和，勵磁電流急劇增加，導致電流互感器出現較大的傳導誤差。

拐點電壓是指施加于電流互感器二次接線端子上的額定頻率的電壓，若其均方根值增加10%，勵磁電流便增加50%時的電壓。

圖2 伏安特性曲線

高的勵磁電壓會產生很大的功率，使電流互感器產生大量熱能，還可能燒毀電流互感器。

一般來說，電流互感器的伏安特性曲線試驗只對繼電保護有要求的二次繞組進行。將測得的伏安特性曲線與過去或出廠的伏安特性曲線比較，電壓不應有顯著降低，若有顯著降低，則應檢查二次繞組是否存在匝間短路，當有匝間短路時，其曲線開始部分電流較正常的略低。

3 CT 10%誤差曲線校核

電流互感器的變比誤差除了與互感器本身的特性有關外，還和互感器二次負荷阻抗有關；一般繼電保護要求互感器的一次電流等于最大短路電流時，其變比誤差應小于10%，從10%誤差曲線上可以得出不同電流下允許的負荷阻抗，實際負荷阻抗應小于曲線上負荷阻抗值，否則不能滿足10%誤差曲線要求。

3.1 10%誤差曲線繪制

（1）從一次側加大電流，測量誤差曲線（圖3）

圖3 一次側加大電流誤差曲線測量原理圖

通過測量不同二次負擔Zen下的一次電流I1和二次電流I2，可繪出10%誤差曲線。當一次電流和二次電流滿足：

則點（Zen, m10）在10%誤差曲線上，據此可繪制出10%誤差曲線。此方法能準確的測出誤差曲線，但在現場難以實現，一般只在互感器出廠時由廠家制做并提供誤差曲線（圖4）。

圖4 CT10%誤差曲線圖

（2）用伏安特性曲線推算10%誤差曲線

1）伏安特性等效電路圖（圖5）

圖5 伏安特性等效電路圖

測試伏安特性曲線時，因一次繞組開路，故此時I2即為Ie，且有關系式

二次繞組內阻R2可直接測得，二次繞組漏抗Z2用經驗公式計算：對于油浸式LCCWD型一般取Z2=（1.3～1.4）R2，對于套管式LRD型電流互感器一般取Z2=2R2

將測得的伏安特性數據代入式（3），可得到E-Ie互感器勵磁特性數據。現場測試時要做到拐點。

2）CT接入負載后等效電路圖（圖6）

圖6 接入二次負擔后等效電路圖

由圖6可知:

當CT出現10%誤差時

將（5）代入（4）式可得：

由CT一、二次側的關系可得：

將（6）（8）代入（9），可得

由此可根據Zen和m10的值繪出10%誤差曲線。

（3）用CT參數綜合測試儀測量10%誤差曲線

1）CT參數綜合測試儀具有繪制誤差曲線功能時，可用儀器直接測量誤差曲線。先測量CT伏安特性曲線，然后選擇誤差曲線功能，如圖7所示。

圖7 用CT參數測試儀測誤差曲線

2）選擇誤差曲線后，可選擇5%誤差曲線和10%誤差曲線，如圖8所示。

使用CT參數測試儀能很方便的繪出誤差曲線，省去了大量的計算過程，大大提高了工作便捷度和工作效率，但是某些儀器可能存在算法上的缺陷，必要時應對曲線進行核算。

3.2 二次負荷測量

二次負荷測量接線如圖9所示。

圖9 二次負荷測量接線原理圖

二次負荷測量方法：

將CT二次側引線解開，在引線兩端從零開始加交流電壓，記錄電壓值U和電流表讀數I，可算出二次負荷，即Zen=U/I。

使用CT伏安特性綜合測試儀測量，如圖10所示。

圖10 互感器測試儀測量二次負荷

用CT參數綜合測試儀可以方便的測出CT的二次負荷。

3.3 最大短路電流

最大短路電流可通過電流互感器安裝處的設計參數計算得出，算出最大短路電流與額定電流倍數k，即k=I1d/I1N。根據誤差曲線查出該電流下允許的最大負荷，實際的CT二次負荷應小于該值。

4 結束語

電流互感器在電力系統測量和保護方面有極其重要的作用，因此對CT是否正常做出準確判斷有其重要意義。CT伏安特性可判斷CT的質量是否良好，CT是否存在匝間短路等故障。CT的誤差曲線能夠檢測CT的測量精度是否滿足繼電保護的使用要求，保證繼電保護正確動作。

為了電流測量的準確及微機保護裝置的正確動作，還需在互感器選型、參數選擇、二次負荷等多方面綜合考慮，采取最合理有效方案。