電流互感器鐵芯飽和問題分析
作者:威博特鐵芯 發(fā)布時(shí)間:2019-03-30 15:05:36 瀏覽次數(shù): 電流互感器的誤差主要是由勵(lì)磁電流Ie引起的。正常運(yùn)行時(shí)由于勵(lì)磁阻抗較大,因此Ie很小,以至于這種誤差是可以忽略的。但當(dāng)CT飽和時(shí),飽和程度越嚴(yán)重,勵(lì)磁阻抗越小,勵(lì)磁電流極大的增大,使互感器的誤差成倍的增大,影響保護(hù)的正確動(dòng)作。嚴(yán)重時(shí)會(huì)使一次電流全部變成勵(lì)磁電流,造成二次電流為零的情況。引起互感器鐵芯飽和的原因一般為電流過大或電流中含有大量的非周期分量,這兩種情況都是發(fā)生在事故情況下的,這時(shí)本來要求保護(hù)正確動(dòng)作快速切除故障,但如果互感器鐵芯飽和就很容易造成誤差過大引起保護(hù)的不正確動(dòng)作,進(jìn)一步影響系統(tǒng)安全。因此對(duì)于電流互感器鐵芯飽和的問題我們必須認(rèn)真對(duì)待。
互感器鐵芯的飽和問題如果進(jìn)行詳細(xì)分析是非常復(fù)雜的,因此這里僅進(jìn)行定性分析。我們知道互感器之所以能傳變電流,就是因?yàn)橐淮坞娏髟阼F芯中產(chǎn)生了磁通,進(jìn)而在纏繞在同一鐵芯中上的二次繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)U=4.44f*N*B*S×10-8。式中f為系統(tǒng)頻率,HZ;N為二次繞組匝數(shù);S為鐵芯截面積,m2;B為鐵芯中的磁通密度。如果此時(shí)二次回路為通路,則將產(chǎn)生二次電流,完成電流在一二次繞組中的傳變。而當(dāng)鐵芯中的磁通密度達(dá)到飽和點(diǎn)后,B隨勵(lì)磁電流或是磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化趨于不明顯。也就是說在N,S,f確定的情況下,二次感應(yīng)電勢(shì)將基本維持不變,因此二次電流也將基本不變,一二次電流按比例傳變的特性改變了。我們知道互感器鐵芯的飽和的實(shí)質(zhì)是鐵芯中的磁通密度B過大,超過了飽和點(diǎn)造成的。而鐵芯中磁通的多少?zèng)Q定于建立該磁通的電流的大小,也就是勵(lì)磁電流Ie的大小。當(dāng)Ie過大引起磁通密度過大,將使鐵芯趨于飽和。而此時(shí)互感器的勵(lì)磁阻抗會(huì)顯著下降,從而造成勵(lì)磁電流的再增大,于是又進(jìn)一步加劇了磁通的增加和鐵芯的飽和,這其實(shí)是一個(gè)惡性循環(huán)的過程。從圖1中我們可以看到,Xe的減小和Ie的增加,將表現(xiàn)為互感器誤差的增大,以至于影響正常的工作。
電流互感器鐵芯的飽和一般可以分成兩種情況來了解。其一是穩(wěn)態(tài)飽和,其二為暫態(tài)飽和。
對(duì)于穩(wěn)態(tài)飽和,從上面的分析可以知道,Ie和二次電流Is是按比例分流的關(guān)系。假設(shè)勵(lì)磁阻抗Ze不變。當(dāng)一次電流由于發(fā)生事故等原因增大時(shí),Ie也必然會(huì)按比例增大,于是電流互感器鐵芯磁通增加。如果一次電流過大,也會(huì)引起Ie的過大,從而又會(huì)走入上面我們所說的那種循環(huán)里去,進(jìn)而造成互感器鐵芯飽和。
暫態(tài)飽和,是指發(fā)生在故障暫態(tài)過程中,由暫態(tài)分量引起的互感器鐵芯飽和。我們知道,任何故障發(fā)生時(shí),電氣量都不是突變的。故障量的出現(xiàn)必然會(huì)伴隨著或多或少的非周期分量。而非周期分量,特別是故障電流中的直流分量是不能在互感器一二次間傳變的。這些電流量將全部作為勵(lì)磁電流出現(xiàn)。因此當(dāng)事故發(fā)生時(shí)伴有較大的暫態(tài)分量時(shí),也會(huì)造成勵(lì)磁電流的增大,從而造成互感器鐵芯飽和。