快速检定电流互感器准确度的方法探究

快速检定电流互感器准确度的方法探究

(云南电网有限责任公司临沧供电局云南临沧677000)

摘要:电流互感器根据用途不同,可分为两种:一种是测量用电流互感器,主要向测量和计量装置提供电网的电流信息,另一种是保护用电流互感器,在电网出现故障后,向继电保护装置提供电网故障电流信息。在电流互感器使用之前,为了保证其应有测量功能的发挥,需要进行一系列的检查工作,例如极性检查、退磁检查、准确度检查等。通常来说,测量用电流互感器的准确度为0.5级,保护用电流互感器的准确度为10P级或D级。因此,采用一种快速、有效的电流互感器准确度十分必要。

关键词:电流互感器;快速检定;准确级;校验方法

引言:准确度是用来表示电流互感器本身比差和角差大小的一个概念,现阶段电流互感器的准确度等级可分为0.001-1多个级别,应用于不同工作环境下的电流互感器,对其具体的精确度等级要求也不仅相同。文章首先对准确度等级和误差校验步骤进行了简单概述,随后结合断路器计量失准的原因分析,就如何快速检定电流互感器准确度提出了几点建议。

一、电流互感器的准确度等级

根据《测量用电流互感器检定规程》中的规定,以额定电流下互感器的比差和角差划分准确度等级,例如额定电流下,互感器最大比差在0.1%-0.2%之间,角差小于10°,则精确度等级为0.2。按照此计算方法,测量用电流互感器准确度划分为0.0001级、0.005级、0.2级、0.5级等若干种。而保护用的电流互感器准确度只有两个级别,分别是5P和10P。具体的等级划分如表1所示。

表1电流互感器准确度等级

二、断路器计量失准的原因分析

某电力系统中使用35KV六氟化硫断路器,其测量回路采用0.5级电流互感器。根据电流互感器性能要求:当设备内部二次回路流过正常负荷电流时,互感器能够提供相应精度的准确度等级,即0.5级;当系统发生短路故障时,二次回路流过故障电流,此时互感器内部保护装置动作,自动限制短路电流,达到保护断路器的效果。由于故障电流只在电力系统出现故障的瞬时产生,因此对仪表影响较小,计量精确度可以忽略不计。

35KV六氟化硫断路器的保护回路采用10P级电流互感器,在正常工作条件下,额定电流流经互感器内部铁芯时,铁芯如果处于过饱和状态,会产生一定的励磁电流,励磁电流的存在会影响计量精度,从而使得电流互感器计量误差增加,准确度下降。反之,当系统发生短路故障后,产生较大的瞬时故障电流,保护回路可以正常完整保护动作,但是继电回路由于故障不能做出相应的计量动作,导致计量差增大,从而影响最终电流互感器的准确度。

三、常规的电流互感器的检定方法

早期进行电流互感器准确度检测时,主要是采用比较直观的数值判断法,即在试验环境或使用过程中,通过检测电流互感器数值的变化,来确定是否符合标定的准确度。这种方法虽然比较简便,但是存在两种明显缺陷,其一是容易受到外界因素的干扰,导致最终的检测数值呈现出波动变化,精确度的上下限范围较广;其二是结果反馈速度慢,经常是投入使用后才发现准确度不合格,需要拆除重装,既浪费了时间,也不利于电力系统的安全运行。

1、电流法检定电流互感器准确度

在模拟环境下运行电流互感器,利用计算机软件对电流互感器内部电流数值的变化和精度进行测定。仅从理论上来说,电流法检定互感器准确度具有快速、准确的有点,但是在实际工作中,由于电力系统容量较大,尤其是随着电网覆盖面积的增加,因此电流互感器内部的电流也会成倍提升,最高情况下甚至能够超过1万安培。这对于电流互感器来说,由于远远超出了额定电流值,因此无法实现检定。此外,如果电流足够小,例如达到微安级别,又会因为测量准确度级别不够,而导致最终检定数值达不到标准。

2、电压法检定电流互感器准确度

该种方法使用的主要设备有调压器1个、电压表1块以及毫伏表1块,其优点在于操作方便,并且准确度较高。但是电压法检定互感器准确度也面临一些问题,例如二次线圈内的励磁电流不好控制,而励磁电流的存在将会直接影响调压器的精度,当励磁电流过大时,虽然调压器表面上已经显示互感器处于额定电压工作状态,但是受励磁电流影响,其实际电压会超出额定电压,因此最终检定的互感器准确度等级也要高于实际值。

四、电流互感器准确度快速检定方法

近年来关于电流互感器快速检定方法的探究一直在进行,快速检定电流互感器准确度需要具备两方面的基本要求,除了能够在不同场合完成快速、准确判断互感器准确度外,还必须要保证检定过程中不会发生保护回路与计量回路的错接,否则将会对电流互感器本身造成一定的损害。

1、快速检定原理

磁电系直流微安表的表针转动动力来源于线圈转动时产生的磁力,因此可得转动力矩Q的计算公式:

Q=BSIW

式中:B为磁感应强度,单位为T;S为线圈横截面积,单位为cm2;I为流经线圈的电流,单位为A;W为线圈匝数。

根据该公式,对于同一个电流互感器来说,其中的B、S、W数值均为恒定值,这样能够影响转动力矩的只有I。而根据电磁感应原理,线圈中电流的大小变化会直接反映到表针的摆动速度上。快速检定方法就是根据这一原理完成对电流互感器准确度的检定。在对测量回路进行准确度检定时,考虑到测量回路使用0.5级以下的互感器,初始磁导率较高,为了提高检定准确度等级,先用小电流测试反应灵敏度,然后在逐渐调大电流值,直到最后的测量结果稳定,此时测得的结果即为互感器准确度等级。

2、快速检定方法

为便于现场快速、正确地判断互感器的种类,避免发生保护回路与计量、测量回路互感器的错接,根据不同用途、不同准确度等级的互感器的特点,可选用C43型磁电系直流微安表作为测试元件,进行现场的简易测定。磁电系仪表由于结构上采用了永久磁铁,且工作气隙比较小,所以气隙中的磁感应强度比较高,可在很小的电流作用下产生较大的转矩;试验时,电流互感器一次侧通过1.5V直流电流相应二次侧感应出一个微安级直流电流,如果直流微安表所接电流互感器二次线圈为0.5级,直流微安表表针将迅速摆动;如果直流微安表所接电流互感器二次线圈为10P级或D级,表针摆动速度则远小于其接0.5级电流互感器时的表针摆动速度。

结语:本文提出的现场快速检定电流互感器准确度的方法已成功应用于多项电力工程,顺利完成了对施工现场电流互感器准确度的快速检定工作,取得了很好的效果;该方法操作简单,结果可靠,对于类似设备及问题的现场分析与处理有一定的参考价值。另外,在进行电气一次设备改造时,还要充分考虑影响电力系统安全运行的各种因素,从而达到一、二次设备可靠运行的目的。

参考文献:

[1]孙冲,耿建坡,崔海利,等.电流互感器误差测试大电流回路特性及改善方法研究[J].电测与仪表,2012,49(13):58-62.

[2]吕志强,田勇,路夏甲,等.现场电流互感器误差测试间接检定法的研究[J].工业仪表与自动化装置,2014(06):79-81.

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