浅谈对CT伏安特性及10%误差特性曲线的认识
2017-09-14广东粤电流溪河发电有限责任公司吴泽鸿
广东粤电流溪河发电有限责任公司 吴泽鸿
浅谈对CT伏安特性及10%误差特性曲线的认识
广东粤电流溪河发电有限责任公司 吴泽鸿
介绍通过试验和计算获得CT的伏安特性曲线和10%误差特性曲线，浅析通过伏安特性曲线和10%误差特性曲线判断CT的质量好坏，判断CT是否满足使用要求，帮助电气初学者更好地理解和运用伏安特性曲线和误差特性曲线。
CT；伏安特性；10%误差特性曲线
引言
根据DL/T596《电力设备预防性试验规程》[1]规定当继电保护有要求时需进行CT伏安特性试验，一般在保护用的P级CT新安装时和保护动作后需要进行伏安特性的校验。CT伏安特性究竟是什么？为什么要做伏安特性校验？10%误差特性曲线的作用是什么？如何获得10%误差特性曲线？让我们一起来探讨一下这些问题。
一、CT伏安特性
1.定义
CT伏安特性指在一次侧开路的情况下，电流互感器二次侧励磁电流与二次侧所加电压的关系曲线（一般电压为纵坐标，电流为横坐标），实际上就是铁芯的磁化曲线[2]。
2.试验目的
a）检查新投产互感器的铁芯质量，留下原始数据（出厂试验）。
b）通过对比实测CT伏安特性曲线与出厂伏安特性曲线的饱和程度即拐点位置，以判断绕组有无匝间短路等缺陷。
c）以CT伏安特性曲线为依据作10%误差特性曲线，以校验继保用CT的精度是否满足运行要求。
3.试验方法
a）试验接线
b）试验步骤
1）试验前将二次绕组引线和接地线全部拆除，一次侧可靠开路，保证试验时CT各相可靠独立于应用设备。
2）对被试CT进行退磁操作，避免剩磁对试验结果造成不良影响。
3）进行伏安特性试验，从CT二次侧施加电压，参考CT二次额定电流值预先选取几个电流点（5%或10%额定电流为一个点），逐步增加电压，对应预选的几个电流点读取对应的电压值。注意试验时的电流不能超过CT的额定电流值。
4）当电压稍微增加一点而电流增加很多时，说明铁芯已接近饱和，该点电压即为拐点电压。一般认为当电压增加10%而电流增加50%时，该点即为拐点。
5）测量完所有数据后逐渐降低电压至零，切断试验电源，试验完成。
c）曲线绘制
以电压为纵坐标，电流为横坐标，将试验所得的测点标注在坐标系上，再用圆滑的曲线把这些点连接起来，最后标注拐点位置标明拐点电压。
4.关于试验的一些争议
有些文章认为选取的每个参考点都必须从零开始升压升流，以消除CT内的剩磁。我个人认为不必每个点都从零开始升压升流，而是连续地升压升流把所有选点一次性做完。因为剩磁的产生是铁磁材料固有的磁滞现象，只有当励磁电流不是交变地以由大到小降为零的方式对铁芯进行磁化才会导致铁芯产生剩磁。所以当我们在测量数据前先对CT进行退磁操作，然后在测量过程中连续测量不发生突然掉电或电流突变的情况，是不会产生剩磁的，也就不存在剩磁对测量结果的影响。
5.CT二次侧匝间短路的判断
如果CT二次侧发生匝间短路，则二次绕组的直阻将减小，二次绕组的阻抗也就减小，在CT铁芯饱和电流不变的情况下，根据，二次绕组电压将减小，从而在伏安特性曲线上表现为拐点电压明显降低，这样就可以初步判定CT二次绕组存在匝间短路。
二、10%误差特性曲线
1.误差校核的目的及误差曲线的定义
误差校核的目的是为了确定当一次电流达到最大短路电流值时，CT带现有二次负荷的情况下，测量的准确度是否能够满足继电保护的要求。
误差曲线的定义是当变比误差ef为一定值时，一次电流I1与一次额定电流I1e的比值m和二次负荷阻抗Zfh的关系[3]。即，其中。
2.造成变比误差的原因
电流互感器等值电路图
当一次电流I1增大，铁芯饱和后，磁导率变小，电感变小，阻抗Ze减小，Ie增大，误差也就增大；当二次负荷阻抗Zfh增大，并联时电流与阻抗成反比，那么I2减小，Ie增大，误差也就增大了。因此一次电流I1和二次负荷阻抗Zfh是影响误差的主要原因。误差曲线就反映了I1与Zfh的关系，所以做出误差曲线就可以判断被试CT是否满足使用要求。
3.误差曲线的推算（以10%误差曲线为例）
1）通过前面介绍的CT伏安特性试验方法测得CT伏安特性曲线，即
其中R2可用电桥或者直阻仪测量获得，Z2可根据经验公式求得。
3）计算励磁阻抗Ze
4）计算一次电流倍数m
当电流的比误差为10%时，Ie应为一次电流折算到二次侧的总电流I1的10%，则二次电流I2为一次电流折算到二次侧的总电流的 90%。一般电流互感器二次额定电流为5A，以此为例，则：
得m10与Ie的关系方程。
5）计算允许的二次负荷阻抗Zfh
如电流互感器等值电路图所示，Ze与并联，所以阻抗比等于电流的反比，即：
7）公式推导总结
8）曲线的绘制
9）示例
三、CT是否满足要求及不满足要求时的解决方法
1.判断是否满足要求的方法
1）计算一次电流倍数。用该点最大短路电流除以一次额定电流得到一次电流倍数m10；
2）查误差曲线m10所对应的最大允许二次负荷阻抗Zfh；
3）测量该CT实际所带二次负荷阻抗Zsj；
4）比较Zsj与Zfh的大小，如果则满足要求，说明在该短路电流下CT的误差不会大于10%；如果则不满足要求，说明在该短路电流下CT的误差大于10%。
2.不满足要求时的解决方法
1）改用伏安特性更高的CT，即改用饱和倍数更高的CT，提高带负荷的能力。
2）其他条件不变，提高CT变比，即采用一次额定电流大的CT，以减小一次电流倍数。从10%误差曲线可看出电流倍数越小所允许带的二次负荷越大。
3）增大二次电缆截面或采用消耗功率更小的继电器，以减小二次负荷大小。
4）将参数相同的CT二次绕组串联使用，变比不变，容量增加一倍。
四、结束语
综上所述，CT伏安特性可判断CT的质量是否良好，CT是否存在匝间短路等故障，CT的伏安特性曲线可理解为铁芯的磁化曲线。CT的误差曲线可检测CT的测量精度是否满足继电保护的使用要求，保证继电保护动作的正确性。CT的伏安特性及误差曲线对于电厂来说，在产品交接试验及设备检修时都具有重要意义。
[1]DL/T 596-1996,电力设备预防性试验规程[S].
[2]高占杰.CT伏安特性试验及10%误差校核[J].水电厂自动化,2008,29(1): 78-80.
[3]郭耀珠,石光,刘华,刘巍.保护用电流互感器10%误差曲线现场测试及其二次负载校核[J].电力系统保护与控制,2008,36(23):103.
吴泽鸿（1989—），男，广东从化人，现供职于广东粤电流溪河发电有限责任公司，助理工程师，电力工程电气专业。
