测量用电流互感器仪表保安系数的计算和控制.pdf

第39卷第10期
Vol39 No10
2002年10月
のBEP
October 2002
测量用电流互感器仪表保安系数的计算和控制
李静,沙玉洲,张有和
(大连第一互感器厂,辽宁大连116200)
要:闻述了测量用电流互感器仪表保安系数的计算方法和半成品控制方法,并给出了计算实例
关键词:电流互感器;仪表保安系数;计算;控制
中国分类号:TM452
文献标识码:B
文章编号:1001-8425(200210-0005-05
1前
复合误差越大越好。通常仪表保安系数要求的大小
取决于二次仪表的过载能力。随着仪表测測量精度的
测量用电流互感器是一种专门用来测量电力系提高,仪表过载能力降低,因而要求互感器的仪表保
统的电流和电能的电流互感器。在正常工作条件下,安系数也要小。IEC和CB1208均规定仪表保安系
它应符合规定的准确级要求,以保证测量准确。然而数的标准值为5、10,在工程上FS一般取5。
电力系统中使用的电流互感器往往因系统故障或操
电流互感器的复合误差与仪表保安系数的
作会有很大的过电流流过一次绕组。在这种情況下
则希望二次电流不再严格按比例增长,以避免二次
关系
回路所接的仪器、仪表受到大电流冲击,因此对测量
从上述定义可知,仪表保安系数S=额定仪表
用电流互感器提出了仪表保安系数的要求。
保安电流/额定一次电流。在额定仪表保安电流作用
所谓仪表保安系数(FS)是指仪表保安电流与下,复合误差ec≥10%。因此可以看出仪表保安系数
额定一次电流之比。仪表保安电流则指测量用电流的计算与复合误差的计算密切相关。让我们首先分
互感器在额定二次负荷下,其复合误差不小于10%析一下复合误差的计算。
的最小一次电流值。这意味着,在仪表保安电流下的
复合误差的定义是:在稳态时,两个值(一次电
LIANG Zhen -guang, WANG Chuncheng, IANG Renyuan, HU Jia-xin
(1. Shandong University, Jinan 250061, China; 2. Shenyang University of Technology, Shenyang
110023. China)
Abstract: The large deformation geometric nonlinear theory is used to study radial stability of
transformer low-voltage windings. The regularity of the winding buckling critical loads is calculat
ed and anal yzed
Key words: Transformer, Low voltage winding, Stability, Geometric nonlinear
收稿目期:2002-05-08
作者简介:梁振光(1967-),男,山东济南人,山东大学讲师,博士,从事工程电磁场数值分析及变压器绕组短路强度
的研究
王春成(1975-),男,辽宁凌源人,沈阳工业大学硕士,从事工程电磁场数值分析及变压器绕组短路强度的
研究
唐任远(1931-),男,上海人,中国工程院院士,沈阳工业大学教授、博士生导师,从事水磁电机研究与开发
万方数丘程电磁场数值分析的研。
第39卷
流瞬时值与额定电流比的乘积)之差的方均根值。复越好。所以,仪表保安系数和测量准确度在设计参数
合误差ec通常以一次电流方均根值的百分数表示,选择上是相互矛盾的。因此,在设计上需要采取特殊
计算式如下:
的措施以满足两者的要求。通常这些措施有:误差补
偿法,外加辅助元件和采取特殊的铁心材料。其中误
ec(%)=
差补偿法系指匝数补偿以外的误差补偿方法,例如
式中
次电流方均根值,A
圆环磁分路补偿法,这种补偿方法可以使铁心在额
次电流瞬时值,A
定电流下的磁密选得较高,可达到0.4~0.5T,因而可
2ーー二次电流瞬时值,A
保证FS为5或10。但是这种方法在实际生产时需
个周波的时间,s
要调整匝数和磁分路的参数而返工量大,目前已不
实际上,当超过额定电流几倍或几十倍的短路采用了。因此以下仅就后两种方法加以论述
电流流过互感器一次绕组时,互感器铁心中磁密很3.1外加辅助元件法
高。,由于铁磁的非线性特征,此时的励磁电流中高
外加辅助元件法即在电流互感器二次绕组并接
次谐波含量很大,波形呈尖顶波形,与正弦波相差很
个铁心电感绕组。外加辅助元件接线图如图1。可
大。即使在一次电流是理想正弦波的情况下,二次电以把这种铁心电感绕组看作1:1的自耦互感器,因
流也不再是正弦的。如果励磁电流有幅值很大的高此也称其为辅助互感器(BCT)。铁心电感绕组的设
次谐波,那么K2与i的差值很大,复合误差就会増计是这样考虑的:在100%额定电流下,铁心磁密较
大很快。但这种状态不能用相量图来分析它与一次高,但其本身的励磁电流应尽量小(即辅助互感器的
电流关系,只能用复合误差的定义来分析。
误差小);在FS相应电流下,铁心应达到饱和。由图
在实际设计过程中,为简化计算,可假定在过电2可以看出,在⑧相应电流下,辅助互感器饱和,其
流情况下,认为一、二次电流波形实际上是正弦的。励磁阻抗很小,二次电流大部分被辅助互感器所分
复合误差则可直接出励磁电流的方均根值除以额定流,而输出到负荷的电流很小,所以满足了FS的要
次电流的方均根值来计算。
求
a(%)=x1
(2)
PI
即a(%)=4Px100
式中l。-一折算到一次側的励磁电流方均根值
BCT
A,其中I=2m
Hー一相应FS电流下的磁场强度,A/(cm
平均磁路长
M一额定一次匝数
图1外加辅助元件接线图
从上述叙述中我们可以看出,在过电流时为满
BCT一辅助互感器
足仪表保安系数要求,?有使铁心在仪表保安电流
在正常电流范围内,辅助互感器总有一定的误
下磁感应强度B超过饱和值,使相应的磁场强度H差。显然,就输出到二次负荷的二次电流而言,整个
增大到一定数值,才能使复合误差e=10%,但设计互感器的误差应为主互感器和轴助互感器两误差之
应同时满足正常状态下电流互感器的测量误差精和。其等值电路图如图2a,其误差相量图如图2b。出
度,所以在额定电流下又必须把铁心磁感应强度控图可见,辅助互.感器的误差计算和主互感器一样,只
制在较低范围内。在下述表2和表5的复合误差计是其二次内阻为0。出图2b很直观地看出
算中我们就是采用公式(3)米计算c值的。
E=pte
x=+δ
3保证仪表保安系数采取的措施
式中86、a一辅助互感器的比差(%)、相位差(
保证仪表保安系数的测量用电流互感器的设计
s、δ一主互感器的比差(%)、相位差(')
与普通测量用互感器的设计大不相同。从仪表保安
Ex、6x-一整个互感器的比差(%)、相位差
系数的定义可知,要保证FS要求,希望铁心截面应
越小越好燧駅测量准确度来讲,则希望铁心越大3.2采用特殊的铁心材料