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电流互感器铁芯饱和问题分析

发布时间:2017-09-26 08:53      浏览次数:
    电流互感器的误差主要是由励磁电流Ie引起的。正常运行时由于励磁阻抗较大,因此Ie很小,以至于这种误差是可以忽略的。但当CT饱和时,饱和程度越严重,励磁阻抗越小,励磁电流极大的增大,使互感器的误差成倍的增大,影响保护的正确动作。最严重时会使一次电流全部变成励磁电流,造成二次电流为零的情况。引起互感器铁芯饱和的原因一般为电流过大或电流中含有大量的非周期分量,这两种情况都是发生在事故情况下的,这时本来要求保护正确动作快速切除故障,但如果互感器铁芯饱和就很容易造成误差过大引起保护的不正确动作,进一步影响系统安全。因此对于电流互感器铁芯饱和的问题我们必须认真对待。  

    互感器铁芯的饱和问题如果进行详细分析是非常复杂的,因此这里仅进行定性分析。我们知道互感器之所以能传变电流,就是因为一次电流在铁芯中产生了磁通,进而在缠绕在同一铁芯中上的二次绕组中产生电动势U=4.44f*N*B*S×10-8。式中f为系统频率,HZ;N为二次绕组匝数;S为铁芯截面积,m2;B为铁芯中的磁通密度。如果此时二次回路为通路,则将产生二次电流,完成电流在一二次绕组中的传变。而当铁芯中的磁通密度达到饱和点后,B随励磁电流或是磁场强度的变化趋于不明显。也就是说在N,S,f确定的情况下,二次感应电势将基本维持不变,因此二次电流也将基本不变,一二次电流按比例传变的特性改变了。我们知道互感器铁芯的饱和的实质是铁芯中的磁通密度B过大,超过了饱和点造成的。而铁芯中磁通的多少决定于建立该磁通的电流的大小,也就是励磁电流Ie的大小。当Ie过大引起磁通密度过大,将使铁芯趋于饱和。而此时互感器的励磁阻抗会显著下降,从而造成励磁电流的再增大,于是又进一步加剧了磁通的增加和铁芯的饱和,这其实是一个恶性循环的过程。从图1中我们可以看到,Xe的减小和Ie的增加,将表现为互感器误差的增大,以至于影响正常的工作。      

    电流互感器铁芯的饱和一般可以分成两种情况来了解。其一是稳态饱和,其二为暂态饱和。 

    对于稳态饱和,从上面的分析可以知道,Ie和二次电流Is是按比例分流的关系。假设励磁阻抗Ze不变。当一次电流由于发生事故等原因增大时,Ie也必然会按比例增大,于是电流互感器铁芯磁通增加。如果一次电流过大,也会引起Ie的过大,从而又会走入上面我们所说的那种循环里去,进而造成互感器铁芯饱和。    

    暂态饱和,是指发生在故障暂态过程中,由暂态分量引起的互感器铁芯饱和。我们知道,任何故障发生时,电气量都不是突变的。故障量的出现必然会伴随着或多或少的非周期分量。而非周期分量,特别是故障电流中的直流分量是不能在互感器一二次间传变的。这些电流量将全部作为励磁电流出现。因此当事故发生时伴有较大的暂态分量时,也会造成励磁电流的增大,从而造成互感器铁芯饱和。