差动保护用电流互感器知识分享

差动保护用电流互感器知识分享

01、电流互感器的10%误差曲线

设K为电流互感器的变比，其一次电流I1与二次电流I2有I2=I1/K的关系，在K为常数（电流互感器不饱和）时，是一条直线，如下图直线1所示：

当电流互感器铁芯开始饱和后，I2与I1/K就不再保持线性关系，而是如上图中曲线2所示，呈铁芯的磁化曲线状。

继电保护要求电流互感器的一次电流I1等于最大短路电流时，其变比误差小于或等于10%。因此，可以在上图中找到电流值I1,b，自I1,b点作垂线与曲线1、2分别相交于B、A点，且BA=0.1I1’（I1’为归算到二次侧的I1值）。

如果电流互感器的一次电流I1≤I1,b，其变比误差就不会大于10%；如果I1>I1,b，其变比误差就大于10%。

Tips：

CT的测量性能表现在它可以准确地根据一次电流生成二次电流，包括电流的波形和幅值。

分成两部分：对称交流（AC）分量和偏移的直流（DC）分量。

现代CT的主要作用是在CT不饱和的情况下再现波形。

另外，电流互感器的变比误差还与其二次负载阻抗有关。为了便于计算，制造厂对每种电流互感器提供了在m10下允许的二次负载阻抗值Zen，曲线m10=f(Zen)就成为电流互感器的10%误差曲线，如下图所示。

已知m10的值后，从该曲线上就可很方便地得出允许的负载阻抗。如果它大于或等于实际的负载阻抗，误差就满足要求，否则，应设法降低实际负载阻抗，直至满足要求为止。也可在已知实际负载阻抗后，从该曲线上求出允许的m10，用以与流经电流互感器一次绕组的最大短路电流作比较。

02、差动保护用电流互感器

1. 继电保护用电流互感器选用原则

①额定电压

电流互感器的一次额定电压应与安装母线额定电压一致。

②一次额定电流

当其与测量仪表用电流互感器共同组合时，只能选用相同的一次额定电流；单独使用时，应大于该电气设备的额定电流；对于Yd连接组的变压器差动回路的Y侧电流互感器，其一次额定电流应扩大√3倍。

③二次额定电流

一般有1A、5A、0.5A几种，应根据继电保护装置的要求来选择，使用最多的是5A。

Tips：

几乎所有CT的二次额定值均为5A。

其他额定值，存在但并不常见，例如1A，尽管在其他国家中可能得到普遍采用。当CT和继电器间的二次引线非常长时，这些更低额定值的CT具有优势，例如在高压互感器中。

然而，改变CT的额定值不一定会降低继电器运行所需的能量。

在伏安不变的前提下，更低的电流意味着需要更高的电压，并且一次、二次引线之间需要更好的绝缘。因额定值降低所表现出来的优势在极大程度上被它的缺点所抵消。

现在和不久的将来，负载极低的固态微处理器继电器将成为新的标准。

④按准确级选用

一般继电保护用的电流互感器选用3.0级；差动、距离及高频保护用的电流互感器宜选用D级（有些产品用“C”或“B”标注）。并按10%误差曲线进行校核。

2. 差动保护用D级电流互感器

变压器差动保护用的电流互感器，其型号和变比都不会完全相同，即使输电线路、发电机、电动机的纵联差动保护，两侧所用的电流互感器变比相同，其特性和剩磁也不可能完全相同，因此，正常运行时总有不平衡电流Ib流过差动继电器。铁芯饱和程度对不平衡电流I的影响十分明显，而且随着一次电流的增大而显著增大，如下图所示。

为了减小不平衡电流，需要在电流互感器的结构、铁芯材料等方面采取措施，使一次侧通过较大的短路电流时铁芯也不至于饱和，D级电流互感器就具有上述性能，它是专门用于纵联差动保护的特殊电流互感器。

03、电流差动保护对电流互感器和中间变流器的误差要求

低阻抗型电流差动保护装置的正确工作有赖于电流互感器的正确传变。为了防止保护装置在区外故障时发生误动作，必须检查差电流回路中，在最不利的区外故障条件下，因电流互感器误差所引起的最大差电流。此差电流应低于差电流继电器动作电流的1/Krel倍。

Krel为整定差电流继电器动作电流时所用的可靠系数，一般在1.5以上。

当电流互感器装有为统一变比而用的中间变流器时，则上述电流互感器误差应为主电流互感器与中间变流器的综合误差。由于差电流继电器接入了速饱和变流器，所述区外故障差电流值，可按稳态数值计算。

对母线保护用的电流互感器，一般要求在最不利的区外故障条件下（通过电流互感器的电流最大，相应的二次回路阻抗最大，尤其注意不要忘记包括中间变流器的阻抗以及接地故障时二次零序回路的阻抗在内），误差电流不超过最大故障电流的10%。

对中间变流器的误差要求，原则上与主电流互感器相同，但应比主电流互感器更严格，一般要求误差电流不超过最大区外故障电流的5%。

差电流元件的动作值应按大于区外故障时电流互感器与中间变流器的最大综合误差电流整定。

04、变压器差动保护用电流互感器

1. 影响变压器差动保护的因素

①励磁涌流，过励磁和CT饱和

这些情况会导致不平衡电流的产生。而在正常情况下，流入变压器的电流和流出变压器的电流是相等的。

②不同电压等级下的CT型号、变比和特性不同

③星三角联结的变压器组中存在的相位偏移

④用于电压控制的变压器抽头

⑤调节变压器的相位偏移和电压抽头

2. 防止变压器差动保护误动作

变压器差动保护用电流互感器，在最大穿越性短路电流时其误差超过10%，应采取以下措施来防止差动保护误动作。

①适当地增加电流互感器的变流比；

②将两组电流互感器按相串联使用；

③减小电流互感器二次回路负荷；

④在满足灵敏度要求的前提下，适当地提高保护动作电流。

05、母线差动保护用电流互感器

因为需要比较流入母线的总电流和流出母线的总电流，完全差动保护需包含所有连接于母线上的支路。

具有两个支路的母线除外，这意味着要比较多组电流互感器；这些互感器工作时能量水平不同，通常具有不同的特性。

最严重的故障刚好处于差动保护区外的故障。在此种故障支路中，该支路电流互感器会流过其他支路的所有电流。因此，就要求电流互感器必须能够在可能存在大电流时具有足够的准确度并将其传变到二次侧，避免误动作。

电流互感器的特性格外重要。

继电器和电流互感器都是这一系统的重要环节，其在差动保护范围内部故障时具有速动性和灵敏性，同时在外部故障时可靠不动作。

以下两种主要技术被用于解决电流互感器特性不一致问题：

①制动电流；

②高阻抗电压；

③第三种方法是采用空心变压器避免铁芯励磁饱和

这三种方法都已得到实际应用，因设计不同而展现出不同的特性，而每种特性都有不同的应用原则。必须严格遵循上述规定，因为编制这些规定的初衷在于解决传统电流互感器在处理对称和不对称电流时存在的固有缺陷。