铁心剩磁对电流互感器性能的影响

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1、铁心剩磁对电流互感器性能的影响电流互感器作为电力系统的主要设备之一，其性能对计量、测量、监控、保护、录波测距都有重要影响，由于运行中的电流互感器普遍存在剩磁，剩磁对电流互感器的危害较大，且剩磁一旦产生，不会自动消失，在正常运行条件下将长期存在，因而电流互感器剩磁影响电力系统稳定、可靠运行及准确计量、测量。但是目前并没有对此引起足够的重视。根据JJG313－94《测量用电流互感器检定规程》，在对电流互感器进行误差测量时，应先退磁，并以退磁后的测量结果作为判断互感器合格与否的依据，实质上忽略了剩磁对测量用互感器的影响。试验结果表明，

2、对于常用的0.2(S)级、0.5(S)级电流互感器，剩磁可能使误差向负方向偏移0.1％~0.2％，导致测量、计量偏小。目前保护用电流互感器广泛采用P级互感器，此类互感器采用冷扎硅钢片，对剩磁没有规定，冷扎硅钢片的剩磁系数可达80％以上。当系统短路故障处于暂态过程时，若剩磁通方向与暂态非周期分量产生的磁通方向一致，电流互感器的性能将严重恶化。因而剩磁是导致保护误动、拒动的原因之一。当前，由于对保护用互感器剩磁的影响重视不够，并且这种影响在事故发生后不易分析清楚，目前有关规程、标准及电力事故调查、分析中往往忽视了电流互感器剩磁的影响

3、。因此，对剩磁影响进行理论分析、试验研究、积累运行经验，并在设计、生产、试验环节对互感器剩磁进行控制是非常必要的。1、电流互感器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是铁心的磁化曲线,当励磁电流Im(或磁场强度Ｈ，对于低漏磁型互感器，可以认为ＨＬ＝ＮＩｍ，N是绕组匝数)从0上升到Ｉａ，铁心沿0a曲线被磁化,当Im从Ｉａ下降到０时，磁化回线沿ａｂ下降，由图可以看出，当Ｉｍ下降到０,磁密B(或磁通Φ)不为0,而等于Ｂｒ，Ｂｒ（或Φｒ）就是通常所说的“剩磁”。从理论上说，励磁电流Ｉｍ若不是交变地以由大到小降为0

4、的方式对铁心进行磁化，都会导致铁心存在剩磁。电流互感器的剩磁大小用剩磁系数（Ｋｒ）来表示。Kr＝Br/Bs×100％，Bs是铁心饱和磁密2、根据剩磁产生的原因，电流互感器在实际使用时，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，往往会导致电流互感器存在较大的剩磁；3)曾经开路运行过的电流互感器也可能存在较大的剩磁；4)在对电流互感器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。系统发生短路故障后，往往会导致电流互感器存在较大的剩磁，电流互感器剩磁大小取决于一次电流开断瞬间铁

5、心中的磁通。在短路故障时，磁通由稳态周期性短路电流、暂态非周期分量及二次回路阻抗决定，当一次电流在互感器处于饱和时断路器跳闸产生的剩磁可能最大。下面对稳态周期性短路电流进行分析，假设铁心不饱和，忽略一次、二次绕组电阻、漏抗以及铁损。由于断路器一般在短路电流过零点跳闸，此时二次电流也基本上处于过零点。根据电流互感器的T形等效电路图（图略），可作短路故障时的相量图，如图2所示，下面对不同二次负载的情况进行分析。图中各参数：E2为二次感应电势；U2为二次电压；I2为二次电流；I1′为折算到二次侧的一次稳态周期性短路电流；Φ为铁心中的磁

6、通量。1)互感器二次阻抗为纯电感时，见图2（a），由于忽略二次绕组电阻及漏抗的影响，则E2＝U2，根据电磁感应定律e2＝－N2()dttΦ,Ф超前E290°。由于断路器在短路电流过零点跳闸，跳闸时i1′≈i2＝0，因为二次阻抗为纯电感，此时

7、e2

8、为最大值，则Ф（t）为0，因而，对于二次纯电感负载的电流互感器，系统发生短路故障跳闸，基本上不会导致电流互感器存在剩磁。2)若互感器二次阻抗为纯电阻，见图2（b），跳闸时i1′≈i2＝0，可得e2＝0，则

9、Ф（t）

10、为最大值，因而将导致电流互感器存在较大的剩磁。3)大量电流互感器二次负

11、荷现场带电测试结果显示：实际运行中的电流互感器二次负载功率因数一般比较高，在0.8以上，因此短路故障将导致电流互感器存在较大剩磁。若短路电流伴随着非周期分量，铁心磁密更高，断路器跳闸后产生的剩磁可能更大。实际上短路故障造成的剩磁影响不仅仅局限于故障间隔的电流互感器，这种影响会波及变电站临近间隔的电流互感器。表1是IEEEStdC37.110-1996《Guidefortheapplicationofcurrenttransformerusedforprotectiverelayingpurpose》列举的对230kV系统141组

12、电流互感器的调查结果，表明运行中的电流互感器剩磁分布不均，不易确定典型值，剩磁系数最高可达80％。表1IEEEStdC37.110-1996列举的电流互感器剩磁系数调查表Tab.1InvestigationdataaboutKrinIEEEStdC37.110-