ct剩磁原理及测量方法研究

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1、CT剩磁原理及测量方法研兜［摘要］剩磁是影响测量CT精度的一个重要因素，也是影响保护CT误操作主要因素，分析CT剩磁的产生机理以及剩磁对CT动态传变特性的影响，测量和计算出CT实际剩磁量，能够帮助消除目前事故分析中对于CT状态判断的死区，进而给出消除或抑制剩磁措施，非常有利于提高测量精度和继电保护动作的可靠性，能够降低由CT造成精度低和电气保护误操作所带来的经济损失，具有重要的工程实际意义。［关键词］CT剩磁测量剩磁消除中图分类号：TM774文献标识码：A文章编号:1009-914X(2016)23-0099-011引言CT作为电流信号传变元件，广泛应用于电力系统监控、保护、滤波和测距等技术

2、领域。在电力系统暂态过程中，如果一次电流很大，尤其是含有较大的非周期分量时，CT将严重饱和，CT的饱和会严重影响继电保护装置特别是差动保护正确动作。因此，判断事故时，CT是否处于饱和状态是极为重要的［1］，这也是长期以来继电保护领域的测试难点与困惑所在。由于事故后CT的实际剩磁能准确反映CT是否处于饱和状态，因此，实际剩磁的测试具有非常现实的价值，能够帮助消除目前事故分析中对于CT状态判断的死区［2］，非常有利于提高继电保护动作的可靠性。保证电网安全运行将为电力生产的安全经济运行发挥积极的作用，带来巨大的社会经济效益。2CT存在剩磁的原因剩磁产生的原因是由于铁磁材料固有的磁滞现象，图1是铁心

3、的磁化曲线，当励磁电流lm（或磁场强度H，对于低漏磁型互感器，可以认为HL=Nlm，N是绕组匝数）从0上升到lm，铁心沿Oa曲线被磁化，当lm从la下降到0时，磁化回线沿ab下降，由图可以看出，当lm下降到0,磁密B（或磁通O）不为0，而等于Br，Br（或Or）就是通常所说的“剩磁”。从理论上说，励磁电流lm若不是交变地以由大到小降为0的方式对铁心进行磁化，都会导致铁心存在剩磁。CT的剩磁大小用剩磁系数（Kr）来表示。Kr=Br/BsX100%,Bs是铁心饱和磁密根据剩磁产生的原因，CT在实际使用时，下述情况会产生剩磁。1）对断路器进行跳闸、合闸操作时；2）在系统发生短路时，往往会导致CT存

4、在较大的剩磁;3）曾经开路运行过的CT也可能存在较大的剩磁;4）在对CT进行试验时也可能会产生剩磁，例如:直流电阻测量、直流法检测互感器极性3剩磁的测量及计算剩磁不能直接通过仪器仪表直接测量，当CT中存在剩磁时，可使CT绕组中产生较大数值的励磁涌流。因此剩磁的识别，可以通过激励的瞬时测量电流的变化来体现。存在与激励产生磁通方向一致的剩磁时，测量线圈电流中电流幅值增大，存在与激励产生磁通方向相反的剩磁时，测量线圈电流中电流幅值相对变压器没有剩磁时要减小。因而测量电流的变化是存在剩磁的标志。因此可通过测量电流变化来判断剩磁存在并分析确定剩磁方向。测量示意图如图2所示。根据图2中线路结构，定义产生

5、磁通方向与铁芯剩磁相同时为正向激励。待测铁芯的测量线圈连接至可以调节正、负激励方向的直流电压源，在待测铁芯的测量线圈上分别加载正、负向的直流激励电压，将数字示波器接入测量电路。断路器合闸时刻，通过测量线圈连接瞬态激励电路，测量剩磁存在对叠加暂态直流信号的电流变化。观察在上述正、负向直流激励电压下待测铁芯的测量线圈中的电流变化。通过数字示波器的电流测量探针记录的测量待测铁芯的测量线圈的电流。对数字示波器中获取的待测铁芯的测量线圈的电流进行分析，得到待测铁芯的测量线圈电流变化值I。将待测铁芯的测量线圈电流变化值I代入剩磁计算公式：Br=0.9424e23.38l-0.687e-1971l中，最终

6、计算得到CT中的剩磁值。4剩磁的影响CT一旦产生剩磁，正常工况下的CT运行在局部小磁滞回线状态下，见图1中的ab回线，铁心原有的对称磁滞回线发生偏移，上下半周磁滞回线不再对称，铁心的非线性程度增加。对测量用CT，剩磁导致铁心磁导率下降，并且非线性程度增加，相应地，互感器励磁阻抗Zm减小，励磁电流lm增大，互感器误差向负方向偏移。对保护用CT，存在剩磁时，铁心磁密从Br开始磁化，互感器提前进入饱和区。另外，当系统发生短路故障时，通常伴随着较大的暂态非周期分量，该非周期分量随一次时间常数Tp衰减，同时CT二次回路中还会产生随二次时间常数Ts衰减的非周期分量。若暂态非周期分量与剩磁的影响叠加，将严

7、重恶化CT性能。总之，无论剩磁方向如何，剩磁对测量用、保护用CT的性能都有影响［3］。5消除剩磁影响的措施5.1消除剩磁对测量用互感器影响的措施1）对于测量用互感器，特别是0.2（S）级，要求采用磁导率高、剩磁系数小的优质铁心材料，如：坡莫合金、非晶合金，非晶合金铁心剩磁系数一般小于50%，坡莫合金铁心剩磁系数更低，对于110kV及以上CT，测量级铁心成本占总成本的比重非常小。2）在试验环节把关，对现行检定规