电流互感器特性与仿真

电流互感器特性及仿真俞国宾镇海石化建安公司2011-4-22目录1电流互感器分类2电流互感器原理3仿真方法4饱和现象5负载的影响6误差分析7伏安特性试验8二次回路故障引起的现象1电流互感器分类按原理分为常规式CT电子式ECT半常规式：铁芯线圈低功率式LPCT独立式空心线圈（罗戈夫斯基线圈）光效应式：磁光变换（法拉第效应）1电流互感器分类按用途分为测量用保护用P类互感器准确限值由一次电流为稳态对称时的复合误差，或励磁特性的拐点来确定。PPR（小剩磁）PX（低漏磁）TP类互感器（暂态保护）TPE类互感器（暂态保护电子式）2电流互感器原理基本电路公式原理N1I1-N2I2=ILI2=I1/N+IL/N2≈I1/N基本参数饱和电压Us,准确限值系数Kalf,内阻RCT,漏感抗XCTN1：N2阻抗Zb一次电流I1二次电流I23仿真方法仿真原理图磁化曲线及仿真中值曲线CT回路等效电感L回路等效电阻RCT一次电流I1CT二次电流I200.511.522.505001000150020002500A/mT3仿真方法磁化曲线仿真函数基尔霍夫公式运用磁动势：二次回路电压和为零：规化求解法数值离散化]2)(95.0[7321maxHkHkarctg21NIIH0)(2222dtdILRIdtHdNdtdItIdtdt22,代替用代替用3仿真方法多变量函数求解（EXCEL演示）4饱和现象铁芯磁通限制是饱和现象存在的根本因素一次电流过大引起(N=120,R=1.2,I1=13000、24000A）-250-200-150-100-50050100150200250理想二次电流CT二次电流I2磁通Φ一/二次电流对比-150-100-50050100150励磁电流IΦ磁通Φ磁通Φ一/二次电流对比-150-100-50050100150励磁电流IΦ磁通Φ磁通Φ-200-150-100-50050100150200理想二次电流CT二次电流I2磁通Φ4饱和现象二次负荷过大引起(N=120,I1=13000A）-150-100-50050100150理想二次电流CT二次电流I2R=0.6Ω磁通Φ-0.0035-0.00150.00050.0025R=0.6Ω-150-100-50050100150理想二次电流CT二次电流I2R=2.4Ω磁通Φ-0.0035-0.00150.00050.0025R=2.4Ω4饱和现象一次电流直流分量引起暂态冲击-150-100-50050100150200理想二次电流CT二次电流I2R=0.6Ω励磁电流IΦ-500005000100001500020000磁通Φ-0.0035-0.00150.00050.0025R=0.6Ω4饱和现象励磁涌流引起-10-505101520253035理想二次电流CT二次电流I2R=0.6Ω励磁电流IΦ0500100015002000磁通Φ-0.00050.00050.00150.00250.0035R=0.6Ω4饱和现象剩磁引起磁滞现象-2-1.5-1-0.500.511.52-400-2000200400TA/m磁化曲线中值-2-1.5-1-0.500.511.52-400-2000200400TA/m矫顽力Hc=60A4饱和现象剩磁形成-150-100-50050100150200理想二次电流CT二次电流I2R=0.6Ω励磁电流IΦ-500005000100001500020000磁通Φ-0.0035-0.00150.00050.0025R=0.6Ω4饱和现象剩磁影响比较-60-40-20020406080理想二次电流CT二次电流I2无剩磁磁通Φ-0.0035-0.00150.00050.0025无剩磁-60-40-20020406080理想二次电流CT二次电流I2剩磁75%磁通Φ-0.0035-0.00150.00050.0025剩磁75%5负载的影响阻性负载的传变-150-100-50050100150理想二次电流CT二次电流I2R=2.4Ω磁通Φ-0.0035-0.00150.00050.0025R=2.4Ω5负载的影响感性负载的传变-100-80-60-40-20020406080100理想二次电流CT二次电流I2纯感性负载磁通Φ-0.0035-0.00150.00050.0025纯感性负载5负载的影响容性负载的传变-400-300-200-1000100200300400理想二次电流CT二次电流I2容性负载磁通Φ-0.0035-0.00150.00050.0025容性负载6误差分析准确性能一般要求额定时误差不超过要求短路时误差不超过要求误差定义比值差相位差以理想CT相位为零，通常误差为正。复合误差注释：Is二次电流；Ip一次电流；Kn变比%100ppsniIIIKTpsnpcdtiiKTI02)(1%1006误差分析P类及PR类电流互感器误差限值复合误差与比值差由于大电流下电流互感器二次输出不再是正弦波，采用复合误差表示误差的大小，但它往往远大于比值差。型号与误差型号：5P15，5P为准确级，15为准确限值系数准确级额定电流下的电流比差额定电流下的相位差准确限值电流下的复合误差5P，5PR±1%±1°5%10P，10PR±3%——10%6误差分析误差原因分析励磁损耗(I1=13000A,R=1.2Ω,比值误差=1.4%，复合误差=9.6%)-150-100-50050100150理想二次电流CT二次电流I2剩磁0%励磁电流IΦ-4000-20000200040006误差分析剩磁影响(7.6%与0.3%)-6-4-20246理想二次电流CT二次电流I2剩磁87%励磁电流IΦ-100-50050100150200-6-4-20246理想二次电流CT二次电流I2剩磁0%励磁电流IΦ-300-200-10001002003007伏安特性试验试验原理7伏安特性试验确定饱和电压7伏安特性试验伏安特性仿真曲线7伏安特性试验饱和前后电流波形比较-4-3-2-101234第1点电流波形-0.6-0.4-0.200.20.40.6第2点电流波形8二次回路故障引起的现象电阻增大-6-4-20246理想二次电流CT二次电流I2二次回路电阻变为36Ω磁通Φ-0.0035-0.0025-0.0015-0.00050.00050.00150.00250.00358二次回路故障引起的现象二次开路-6-4-20246理想二次电流CT二次电流I2二次回路电阻变为1MΩ-400-2000200400二次反电势E28二次回路故障引起的现象零线不通-15-10-505101520二次电流Ia二次电流Ib二次电流Ic二次电流In-15-10-505101520二次电流Ia二次电流Ib二次电流Ic二次电流In8二次回路故障引起的现象零线不通-6-4-20246810二次反电势Ea二次反电势Eb二次反电势Ec-1000-500050010001500二次反电势Ea二次反电势Eb二次反电势Ec-0.0008-0.0006-0.0004-0.000200.00020.00040.00060.0008磁通ΦA磁通ΦB磁通ΦC-0.0008-0.0006-0.0004-0.000200.00020.00040.00060.0008磁通ΦA磁通ΦB磁通ΦC