二次接线电阻对电流互感器误差的影响
【摘要】本文简单阐述了电流互感器的误差特性,并对其误差影响因素进行了科学合理的分析,为了能更准确的检定测量用电流互感器准确度等级,对二次连接线实际电阻提出了要求,避免其因连接线电阻的接入较大的增长了二次侧的实际负荷,造成了电流互感器的超差,尤其是一些误差裕度不大的,更易误判为不合格,给生产厂家以及企业客户造成经济损失。
【关键词】电流互感器;误差;准确度等级;二次负荷
1.前言
电流互感器是电力系统运行中必不可少的电流测量设备,其安全稳定可靠运行是电力系统安全稳定可靠运行的保证,电磁感应定律是电流互感器工作的最基本原理,它是利用互感器的变比关系将一次侧的大电流转化为二次侧的小电流,以达到满足计量、继电保护、自动控制等方面的要求,由于涉及到防护安全、计量贸易结算等,所以需要进行强制检定,它必须运行在允许误差范围内,满足规程要求,才能投入使用,影响电流互感器误差的因素很多,其中二次实际负荷对电流互感器的影响也是一个非常重要的因素,二次实际负荷包括负载箱给定值以及连接线的电阻负荷值,因此能更准确的判断电流互感器的准确等级是否满足其给定变比要求,当出现电流互感器超差不多时,需要检测连接线的电阻是否过大,以免造成误判。
2.电流互感器的工作原理
一次电流I1流过一次绕组,建立一次磁动势(N1I1),亦被称为一次安匝,其中N1为一次绕组的匝数;一次磁动势分为两部分,其中小一部分用于励磁,在铁心中产生磁通,另一部分用来平衡二次磁动势(N2I2),亦被称为二次安匝,其中N2为二次绕组的匝数。励磁电流设为I0,励磁磁动势(N1I0),亦被称为励磁安匝。平衡二次磁动势的这部分一次磁动势,其大小与二次磁动势相等,但方向相反。磁势平衡方程式如下:
2-1
在理想情况下,励磁电流为零,即互感器不消耗能量,则有
2-2
若用额定值表示,则
2-3
其中为一次、二次绕组额定电流。
2-4
额定一次、二次电流之比为电流互感器额定电流比。
3.电流互感器误差因素分析
电流互感器由于励磁电流的存在,使得乘以匝数比后的二次电流不仅数值与一次电流不等,而且相位也产生了差异,即误差。误差有两种,分别是电流误差(比值差)和相位差(角差)。
4.二次负荷对电流互感器
误差的影响
由公式3-3及3-4可知,误差与二次负荷成一定的正比关系。实际上当二次负荷增大,铁心的磁密增大,铁心的磁导率也略有增大。所以互感器的误差所二次负荷的增大而增大。
二次负荷的功率因数角增大,Sin(φ+α)增大,cos(φ+α)减小,因此二次负荷的功率因数角增大,比值差增大,相位差减小。二次负荷对电流互感器的比差和角差影响很大,其中电流互感器比差与二次负荷关系曲线见图4-1,电流互感器角差关系曲线见图4-2。
从电流互感器的误差曲线中,二次负荷的变化会直接影响到电流互感器的误差,但是在电流互感器的校验中,往往只注意了接入某一数值的标准负荷,而没有注意到互感器与标准负荷相连接的电阻(电抗可忽略不计)。这样,当连接电阻较大时,就使总的二次负荷超过了电流互感器的额定负荷,因而降低了电流互感器的准确度,甚至出现超差不合格的现象。
5.实验数据比对
以LQG一0.5型(300/5A)穿心一匝电流互感器为例,用不同电阻的连接线作了一些实验,数据见表5-1
上述实验表明,在电流互感器的校验中,,虽然采用同一标准器和校验方法,但由于二次接接线电阻各不相同,实验第2组的二次连接线电阻已大于0.06欧(参考值)很多,而又未将此电阻到二次负荷中去。因而实际上接入被测电流互感器二次负荷巳大于其额定值,致使比差向负值偏移,出现不合格现象,影响到合格产品不能正常传递和使用,使用户对产品质量产生怀疑,也给国家资产造成损失。
6.结束语
电流互感器邻牌上所规定的二次负荷是指所有连接到互感器二次线圈的仪表、继电器、连接线阻抗和接触电阻的总和。因此,电流互感器在运行中必须使这个总阻抗不大于铭牌上的额定负荷,才能保证在使用中满足准确级次的要求。同样,在电流互感器校验中接入二次线圈的总负荷也应符合铭牌规定的额定负荷,所以在检定或者测量中,采用的负荷应按规定的数值(欧)偏差不大子土3%,负荷的功率因数应在指定范围之内。
参考文献
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