CT伏安特性曲线及10%误差校验方法探讨

苏 果

（湖南五凌电力工程有限公司，湖南 长沙410004）

1 概述

CT伏安特性是指电流互感器一次侧开路，二次侧励磁电流与所加电压的关系曲线，实际上就是铁心的磁化曲线，因此也叫励磁特性。试验的主要目的是检查互感器的铁心质量，通过鉴别磁化曲线的饱和程度，并用以判断互感器的二次绕组有无匝间短路。

保护CT 10%误差曲线是指一次电流与其额定电流的比值m10与二次负荷Zen之间的关系曲线。变比误差不仅与电流互感器的本身特性有关，还与电流互感器所带二次负荷有关，保护用CT一般要求在最大短路电流下误差在额定电流的10%以内，因此，10%误差曲线校准与二次负荷测量是非常必要的。

2 伏安特性曲线测量方法

（1）用CT伏安特性综合测试仪测量伏安特性曲线，接线方法如图1所示。

图1 伏安特性曲线测量接线图

CT一次侧可靠开路，二次侧如图1所示接线，将二次侧接线断开，接地线拆除。选择磁化曲线测量功能，可自动测量曲线并打印。

（2）表1为湖南某水电站伏安特性试验数据。

表1 V-A特性试验数据

由表1数据可知，电流互感器正常工作时铁心的磁通密度很低，励磁电流很小，磁通密度与激磁电流成线性增加，当发生短路时，一次电流变得很大，磁通密度大大增加，增加到一定程度时出现铁心饱和，励磁电流急剧增加，导致电流互感器出现较大的传导误差。

拐点电压是指施加于电流互感器二次接线端子上的额定频率的电压，若其均方根值增加10%，励磁电流便增加50%时的电压。

图2 伏安特性曲线

高的励磁电压会产生很大的功率，使电流互感器产生大量热能，还可能烧毁电流互感器。

一般来说，电流互感器的伏安特性曲线试验只对继电保护有要求的二次绕组进行。将测得的伏安特性曲线与过去或出厂的伏安特性曲线比较，电压不应有显著降低，若有显著降低，则应检查二次绕组是否存在匝间短路，当有匝间短路时，其曲线开始部分电流较正常的略低。

3 CT 10%误差曲线校核

电流互感器的变比误差除了与互感器本身的特性有关外，还和互感器二次负荷阻抗有关；一般继电保护要求互感器的一次电流等于最大短路电流时，其变比误差应小于10%，从10%误差曲线上可以得出不同电流下允许的负荷阻抗，实际负荷阻抗应小于曲线上负荷阻抗值，否则不能满足10%误差曲线要求。

3.1 10%误差曲线绘制

（1）从一次侧加大电流，测量误差曲线（图3）

图3 一次侧加大电流误差曲线测量原理图

通过测量不同二次负担Zen下的一次电流I1和二次电流I2，可绘出10%误差曲线。当一次电流和二次电流满足：

则点（Zen, m10）在10%误差曲线上，据此可绘制出10%误差曲线。此方法能准确的测出误差曲线，但在现场难以实现，一般只在互感器出厂时由厂家制做并提供误差曲线（图4）。

图4 CT10%误差曲线图

（2）用伏安特性曲线推算10%误差曲线

1）伏安特性等效电路图（图5）

图5 伏安特性等效电路图

测试伏安特性曲线时，因一次绕组开路，故此时I2即为Ie，且有关系式

二次绕组内阻R2可直接测得，二次绕组漏抗Z2用经验公式计算：对于油浸式LCCWD型一般取Z2=（1.3～1.4）R2，对于套管式LRD型电流互感器一般取Z2=2R2

将测得的伏安特性数据代入式（3），可得到E-Ie互感器励磁特性数据。现场测试时要做到拐点。

2）CT接入负载后等效电路图（图6）

图6 接入二次负担后等效电路图

由图6可知:

当CT出现10%误差时

将（5）代入（4）式可得：

由CT一、二次侧的关系可得：

将（6）（8）代入（9），可得

由此可根据Zen和m10的值绘出10%误差曲线。

（3）用CT参数综合测试仪测量10%误差曲线

1）CT参数综合测试仪具有绘制误差曲线功能时，可用仪器直接测量误差曲线。先测量CT伏安特性曲线，然后选择误差曲线功能，如图7所示。

图7 用CT参数测试仪测误差曲线

2）选择误差曲线后，可选择5%误差曲线和10%误差曲线，如图8所示。

使用CT参数测试仪能很方便的绘出误差曲线，省去了大量的计算过程，大大提高了工作便捷度和工作效率，但是某些仪器可能存在算法上的缺陷，必要时应对曲线进行核算。

3.2 二次负荷测量

二次负荷测量接线如图9所示。

图9 二次负荷测量接线原理图

二次负荷测量方法：

将CT二次侧引线解开，在引线两端从零开始加交流电压，记录电压值U和电流表读数I，可算出二次负荷，即Zen=U/I。

使用CT伏安特性综合测试仪测量，如图10所示。

图10 互感器测试仪测量二次负荷

用CT参数综合测试仪可以方便的测出CT的二次负荷。

3.3 最大短路电流

最大短路电流可通过电流互感器安装处的设计参数计算得出，算出最大短路电流与额定电流倍数k，即k=I1d/I1N。根据误差曲线查出该电流下允许的最大负荷，实际的CT二次负荷应小于该值。

4 结束语

电流互感器在电力系统测量和保护方面有极其重要的作用，因此对CT是否正常做出准确判断有其重要意义。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的误差曲线能够检测CT的测量精度是否满足继电保护的使用要求，保证继电保护正确动作。

为了电流测量的准确及微机保护装置的正确动作，还需在互感器选型、参数选择、二次负荷等多方面综合考虑，采取最合理有效方案。