差動保護用電流互感器知識分享
差動保護用電流互感器知識分享
01、電流互感器的10%誤差曲線
設K為電流互感器的變比，其一次電流I1與二次電流I2有I2=I1/K的關係，在K為常數（電流互感器不飽和）時，是一條直線，如下圖直線1所示：
當電流互感器鐵芯開始飽和後，I2與I1/K就不再保持線性關係，而是如上圖中曲線2所示，呈鐵芯的磁化曲線狀。
繼電保護要求電流互感器的一次電流I1等於最大短路電流時，其變比誤差小於或等於10%。因此，可以在上圖中找到電流值I1,b，自I1,b點作垂線與曲線1、2分別相交於B、A點，且BA=0.1I1’（I1’為歸算到二次側的I1值）。
如果電流互感器的一次電流I1≤I1,b，其變比誤差就不會大於10%；如果I1>I1,b，其變比誤差就大於10%。
Tips：
CT的測量性能表現在它可以準確地根據一次電流生成二次電流，包括電流的波形和幅值。
分成兩部分：對稱交流（AC）分量和偏移的直流（DC）分量。
現代CT的主要作用是在CT不飽和的情況下再現波形。
另外，電流互感器的變比誤差還與其二次負載阻抗有關。為了便於計算，製造廠對每種電流互感器提供了在m10下允許的二次負載阻抗值Zen，曲線m10=f(Zen)就成為電流互感器的10%誤差曲線，如下圖所示。
已知m10的值後，從該曲線上就可很方便地得出允許的負載阻抗。如果它大於或等於實際的負載阻抗，誤差就滿足要求，否則，應設法降低實際負載阻抗，直至滿足要求為止。也可在已知實際負載阻抗後，從該曲線上求出允許的m10，用以與流經電流互感器一次繞組的最大短路電流作比較。
02、差動保護用電流互感器
1. 繼電保護用電流互感器選用原則
①額定電壓
電流互感器的一次額定電壓應與安裝母線額定電壓一致。
②一次額定電流
當其與測量儀表用電流互感器共同組合時，隻能選用相同的一次額定電流；單獨使用時，應大於該電氣設備的額定電流；對於Yd連接組的變壓器差動回路的Y側電流互感器，其一次額定電流應擴大√3倍。
③二次額定電流
一般有1A、5A、0.5A幾種，應根據繼電保護裝置的要求來選擇，使用最多的是5A。
Tips：
幾乎所有CT的二次額定值均為5A。
其他額定值，存在但並不常見，例如1A，盡管在其他國家中可能得到普遍采用。當CT和繼電器間的二次引線非常長時，這些更低額定值的CT具有優勢，例如在高壓互感器中。
然而，改變CT的額定值不一定會降低繼電器運行所需的能量。
在伏安不變的前提下，更低的電流意味著需要更高的電壓，並且一次、二次引線之間需要更好的絕緣。因額定值降低所表現出來的優勢在極大程度上被它的缺點所抵消。
現在和不久的將來，負載極低的固態微處理器繼電器將成為新的標準。
④按準確級選用
一般繼電保護用的電流互感器選用3.0級；差動、距離及高頻保護用的電流互感器宜選用D級（有些產品用“C”或“B”標注）。並按10%誤差曲線進行校核。
2. 差動保護用D級電流互感器
變壓器差動保護用的電流互感器，其型號和變比都不會完全相同，即使輸電線路、發電機、電動機的縱聯差動保護，兩側所用的電流互感器變比相同，其特性和剩磁也不可能完全相同，因此，正常運行時總有不平衡電流Ib流過差動繼電器。鐵芯飽和程度對不平衡電流I的影響十分明顯，而且隨著一次電流的增大而顯著增大，如下圖所示。
為了減小不平衡電流，需要在電流互感器的結構、鐵芯材料等方麵采取措施，使一次側通過較大的短路電流時鐵芯也不至於飽和，D級電流互感器就具有上述性能，它是專門用於縱聯差動保護的特殊電流互感器。
03、電流差動保護對電流互感器和中間變流器的誤差要求
低阻抗型電流差動保護裝置的正確工作有賴於電流互感器的正確傳變。為了防止保護裝置在區外故障時發生誤動作，必須檢查差電流回路中，在最不利的區外故障條件下，因電流互感器誤差所引起的最大差電流。此差電流應低於差電流繼電器動作電流的1/Krel倍。
Krel為整定差電流繼電器動作電流時所用的可靠係數，一般在1.5以上。
當電流互感器裝有為統一變比而用的中間變流器時，則上述電流互感器誤差應為主電流互感器與中間變流器的綜合誤差。由於差電流繼電器接入了速飽和變流器，所述區外故障差電流值，可按穩態數值計算。
對母線保護用的電流互感器，一般要求在最不利的區外故障條件下（通過電流互感器的電流最大，相應的二次回路阻抗最大，尤其注意不要忘記包括中間變流器的阻抗以及接地故障時二次零序回路的阻抗在內），誤差電流不超過最大故障電流的10%。
對中間變流器的誤差要求，原則上與主電流互感器相同，但應比主電流互感器更嚴格，一般要求誤差電流不超過最大區外故障電流的5%。
差電流元件的動作值應按大於區外故障時電流互感器與中間變流器的最大綜合誤差電流整定。
04、變壓器差動保護用電流互感器
1. 影響變壓器差動保護的因素
①勵磁湧流，過勵磁和CT飽和
這些情況會導致不平衡電流的產生。而在正常情況下，流入變壓器的電流和流出變壓器的電流是相等的。
②不同電壓等級下的CT型號、變比和特性不同
③星三角聯結的變壓器組中存在的相位偏移
④用於電壓控製的變壓器抽頭
⑤調節變壓器的相位偏移和電壓抽頭
2. 防止變壓器差動保護誤動作
變壓器差動保護用電流互感器，在最大穿越性短路電流時其誤差超過10%，應采取以下措施來防止差動保護誤動作。
①適當地增加電流互感器的變流比；
②將兩組電流互感器按相串聯使用；
③減小電流互感器二次回路負荷；
④在滿足靈敏度要求的前提下，適當地提高保護動作電流。
05、母線差動保護用電流互感器
因為需要比較流入母線的總電流和流出母線的總電流，完全差動保護需包含所有連接於母線上的支路。
具有兩個支路的母線除外，這意味著要比較多組電流互感器；這些互感器工作時能量水平不同，通常具有不同的特性。
最嚴重的故障剛好處於差動保護區外的故障。在此種故障支路中，該支路電流互感器會流過其他支路的所有電流。因此，就要求電流互感器必須能夠在可能存在大電流時具有足夠的準確度並將其傳變到二次側，避免誤動作。
電流互感器的特性格外重要。
繼電器和電流互感器都是這一係統的重要環節，其在差動保護範圍內部故障時具有速動性和靈敏性，同時在外部故障時可靠不動作。
以下兩種主要技術被用於解決電流互感器特性不一致問題：
①製動電流；
②高阻抗電壓；
③第三種方法是采用空心變壓器避免鐵芯勵磁飽和
這三種方法都已得到實際應用，因設計不同而展現出不同的特性，而每種特性都有不同的應用原則。必須嚴格遵循上述規定，因為編製這些規定的初衷在於解決傳統電流互感器在處理對稱和不對稱電流時存在的固有缺陷。