互感器勵磁試驗基礎(chǔ)理論及其注意事項,互感器勵磁試驗基礎(chǔ)理論及其注意事項.doc

互感器勵磁試驗基礎(chǔ)理論及其注意事項,互感器勵磁試驗基礎(chǔ)理論及其注意事項 技術(shù)威果展矛伍薜技術(shù)協(xié)作信息20l4 (24)總第1187互感器勵磁試驗基礎(chǔ)理論及其注意事項劉英梅李紹忠中國華能海勃灣發(fā)電廠摘要電磁式互感器負責(zé)將一次系統(tǒng)的高電壓、大電流變?yōu)槎蜗到y(tǒng)的低電壓和小電流，是電力系統(tǒng)中的重要元件之一在暫穩(wěn)態(tài)時的傳變優(yōu)劣對二次系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響。 文章就互感器勵磁試驗基礎(chǔ)理論及其注意事項進行了分析。 關(guān)鍵詞互感器勵磁試驗；注意事項一1，其 一、引言電磁感應(yīng)式互感器利用電磁感應(yīng)原理工作，利用一次側(cè)與二次側(cè)的電磁聯(lián)系，實現(xiàn)電參量的變換。 工作原理與常用的變壓器是相同的，將一次側(cè)不易直接應(yīng)用的電氣量，變換成二次側(cè)容易使用的電氣量。 實現(xiàn)變換的量如果是電壓就稱為電磁式電壓互感器，如果變換的是電流則稱為電磁式電流互感器。 二、電磁式互感器勵磁特性試驗l試驗?zāi)康臋z定互感器鐵芯性能，可以根據(jù)勵磁特性曲線確定是否出現(xiàn)鐵芯材料不合格或者是否有膽間短路等故障；根據(jù)測得的勵磁特性曲線可以判斷系統(tǒng)中是否發(fā)生了鐵磁諧振現(xiàn)象，并且可以幫助找到鐵磁諧振出現(xiàn)的原因以及解決鐵磁諧振的方法；實際應(yīng)用中在不同的時刻對互感器進行勵磁特性試驗可以幫助工作人員確定二次側(cè)的繞組線圈間是否有漏電問題。 2試驗的分類和方法。 在實際工作中，工作人員采用如下圖的試驗接線圖，進行勵磁特性試驗并且根據(jù)試驗的目的將勵磁特勝試驗進行如下分類型式試驗是為了檢驗產(chǎn)品性能能否滿足技術(shù)規(guī)范的全部要求，將外施正弦電壓作用在二次側(cè)，測試電壓應(yīng)包臺20、50, 6、80。 l00、120的額定電壓及相應(yīng)于額定電壓因數(shù)下的電壓值，在這些電壓基礎(chǔ)下，測量勵磁電流的大小。 根據(jù)測出的電壓、電流值做出相應(yīng)的勵磁曲線。 互感器在投入使用前，國家和行業(yè)有相關(guān)規(guī)定要求必須進行出廠試驗以及現(xiàn)場的交接試驗。 除此以外，還要適時的進行定期檢查排查故障，這種試驗就是例行試驗也被成為預(yù)防性試驗。 接線原理圖如下圖所示，進行試驗時，同樣在二次側(cè)施加正弦電壓。 測量點與型式試驗是相同的，需要注意的是測量完畢，要注意將結(jié)果與式試驗相對照，一般要求誤差不能3勵磁試驗存在的問題。 實際工作中，經(jīng)常出現(xiàn)誤差超過上述要求的30的限值，且不同測量溫度下測試結(jié)果差別較大。 一般情況下，溫度越高，勵磁電流越小，溫度越低，勵磁電流越大。 即氣溫較低時試驗結(jié)論為不合格，而氣溫升高后試驗結(jié)論為合格，這又寸安裝、試驗、運行人員造成困惑。 又因此類設(shè)備一股在室內(nèi)運行，溫度恒定，且溫度數(shù)值較高，實際運行時并無安全隱患，多年以來逐漸對該條規(guī)定產(chǎn)生懷疑。 三、互感器勵磁試驗基礎(chǔ)理論及其注意事項 (一)電磁式電流互感器電磁式電流瓦感器工作時，其二次側(cè)的繞組與測試電流表及繼電器相連，電流表和繼電保護裝置的線圈阻抗都不大，使得電流互感器幾乎工作于短路狀態(tài)；其一次側(cè)的繞組與被測電路是串接的，線圈的距數(shù)相對二次側(cè)非常的少，一次側(cè)繞組中的電流不受二次側(cè)繞組電流的影響，只與被測電路中的電流有關(guān)。 電流互感器中有個非常重要的參量稱為額定互感比，即次側(cè)和二次側(cè)的電流之比。 一次繞組中的額定電流在計算中取其標(biāo)準(zhǔn)值，二次繞組中的額定電流取定值5A、lA或者05A，因此，額定互感比也是標(biāo)準(zhǔn)值。 在數(shù)值上它等于一次繞組和二次繞組的阻數(shù)比。 需要注意的是電流互感器應(yīng)用時二次側(cè)一定不能開路，二次側(cè)如果路則二次側(cè)線圈中沒有電流流通，二次側(cè)原本的去磁通的效果就堿小了，一次側(cè)的電流就全部轉(zhuǎn)化為勵磁電流，鐵芯非常容易出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，磁通也會升高。 系列的問題。 l電磁式電流互感器的特點。 一是絕緣的要求比較高，互感器的體積非常大，一一旦鐵芯飽和，將帶來一68。 價錢比較高。 電磁式電流互感器的造價與絕緣材料及結(jié)構(gòu)聯(lián)系緊密，隨著電壓幅值的升高，繞組間采用的是油紙或者氣體填充達到絕緣的效果，顯然幅值的升高無論對材料本身還是制造工藝都會帶來榴應(yīng)的難度，進而增加制造成本。 串級絕緣的方式應(yīng)用在超高壓中，根據(jù)經(jīng)驗，電壓等級升高一級造價將升高三倍。 二是測量準(zhǔn)確度無法滿足，測量準(zhǔn)確度與測量誤差成反比，測量誤差越大則測量準(zhǔn)確度越低。 隨著一次側(cè)電壓幅值測量值的不斷升高，而二次側(cè)繞組電壓幅值幾乎不變，高壓側(cè)和低壓側(cè)的壓差增大，為了降低絕緣要求只能增大磁路。 磁路的增大卻會引起測量誤差的增大，因為測置誤差與磁路長度的平均值是正相關(guān)。 雖然原理h講電磁式電流互感器的二次側(cè)對測量的影響非常小，但是實際中二次側(cè)回路的輸出功率不能完全忽略。 那么對于通過鐵芯相連的次側(cè)和二次側(cè)就會產(chǎn)生相互的影響，二次側(cè)對一次側(cè)的影響就不能完全忽略不計了，測量結(jié)果也就相應(yīng)的不準(zhǔn)確了。 在電力系統(tǒng)中使用的測量用電流互感豁的準(zhǔn)確度大多限于Q3級。 除此以外，故障，一次側(cè)的非周期分量的電流就會導(dǎo)致鐵芯飽和，進而影響到測最的準(zhǔn)確度。 三是電磁式電流互感器存_T作時要求二次側(cè)絕對不能開路。 這是因為如果二玖側(cè)出現(xiàn)了開路故障，那么一一次的電流就通過鐵芯的電磁變換在二次側(cè)形威高電壓，如果測試工作人員在不知曉故障的前提下，仍然進行工作，不僅會對測試人員的人身造成傷害，設(shè)備本身也會受到損壞，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致爆炸事故，那樣損失就不可估量了。 2防止電磁式電流互感囂飽和的措施。 一是限制短路電流。 對原何的電壓等級不高的系統(tǒng)采取線路改造，將其中的較高電壓幅值的線路實行分列運行，達到限制短路電流的目的。 供電可靠性會因為分列運行而降低，為了解決這一問題可以通過自動投切后備電源來補救。 新建的高壓系統(tǒng)中，添加串聯(lián)電抗器達到限制短路電流的目的。 二是增大保護級電流互感器的變比。 一次側(cè)的負荷電流并不能決定保護級電流互感器的變比。 匝數(shù)比應(yīng)該取決于旦發(fā)生短路伍薜技術(shù)協(xié)作信息安裝處的短路電流的最大值，除此以外還要考慮互感器的負載能力以及鐵芯的飽和情況。 在選擇變比過程中，并不是變比越大保護準(zhǔn)確率越高。 變比的增大會帶來系列的運行問題，增大保護裝置的二次側(cè)和與其相連的繼電保護裝置的運行維護難度。 三是減小電流互感器的二次負載。 (1)優(yōu)先選擇額定功率比較小的繼電保護裝置。 微型繼電保護裝置中的互感器功率是傳統(tǒng)電磁式繼電保護裝置中互感器功率的近l6倍，功率越小，耗電量就越小，從節(jié)能角度考慮應(yīng)選用功率較小的繼電保護裝置。 (2)盡可能將繼電保護裝置就地安裝。 電流互感器的耗能只要是由于二次側(cè)的繞組阻抗，如果將其安裝在測試地點，可以縮短電纜線的長度，從而減小繞組阻抗，互感器的負載就減小，同時可以避免將出現(xiàn)鐵心飽和。 隨著電纜線長度的縮短，二次側(cè)回路相應(yīng)變得簡單，輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到了保障。 但是，這其中也會出現(xiàn)一些問題，因為測試地點往往環(huán)境惡劣，安裝在測試地點的繼電保護裝置具備更好的安全眭和可靠性。 由于測試地點的電磁千擾較強，而繼電保護裝置主要是靠電磁感應(yīng)原理工作，這就要求裝置具有良好的抗電磁干擾能力。 四是盡可能選擇鐵芯抗飽和性能好的繼電器。 (1)采用對電流飽和不敏感的保護原理或保護判據(jù)。 鐵芯越容易飽和的互感器性能相對而言越差。 不同的繼電設(shè)備的工作依據(jù)是備不相同的。 由于在工作中相位比較容易調(diào)整，所以依據(jù)前者判斷的性能會更好。 電流又分為正序分量和負序分量。 依據(jù)前者判斷的不如依據(jù)后者判斷的抗飽和性能好。 但是依據(jù)正序分量判斷的互感器也有自己的優(yōu)點，比如動作精度高、能夠自動識別三相對稱故障等。 (2)用對電流互感器飽和不敏感的數(shù)字式保護裝置。 采用根據(jù)電流瞬時值判別的電流互感器抗飽和的性能比較好。 因為根據(jù)平均值或者有效值判別的互感器動作誤差比較大，而電力系統(tǒng)要求的精確性較高。 根據(jù)全電流判別的互感器抗飽和的性能也比較好，這是因為有動作延遲的保護裝置，電流中的諧波會對保護裝置的動作作用比較小。 (3)有效地利用電流不飽和段的信息。 在電流互感器飽和之前提前采用識別裝置進行飽和識別，從而達到抗飽和的功能。 電流換向之后不會立即達到飽和，短路發(fā)生后也要經(jīng)過一段時間才能達到飽和，所以可以在這段時間內(nèi)達到有效的識別。 間斷角取決于正負峰值之差，因此，儲能電容或者無源低通的濾波器添加到系統(tǒng)中達到使峰值一減小的目的就可以使之縮小了。 (二)電磁式電壓互感器電磁式電壓互感器利用電磁感應(yīng)原理制成，具有容量較小，長期穩(wěn)定運行的特點，并且在正常運行狀態(tài)下近乎為空載狀態(tài)。 電壓互感器的繞組阻抗非常小，當(dāng)二次側(cè)發(fā)生短路故障時，短路電流瞬間增大會燒壞繞組。 其又被稱為電磁感應(yīng)式電壓互感器。 根據(jù)內(nèi)部絕緣材料的不同可分為樹脂繞注絕緣式互感器、油浸式互感器還有$F6氣體絕緣式電壓互感器1電磁式電壓互感器特點。 一次側(cè)和二次側(cè)相對獨立，重點是保證二次側(cè)負荷不能影響電網(wǎng)電壓。 同時需要注意的是，二次側(cè)上的負荷一般是不變的。 測量儀表接在二次側(cè)。 除此以外，繼電器的電壓線圈也與電磁式電壓互感器的二次側(cè)相接。 由于兩者的阻抗都比較大，所以使得互感器幾乎工作在空載狀態(tài)。 注意電壓互感器二次側(cè)不允許短路，因為短路電流很大，會燒壞電壓互感器。 2電磁式電壓互感器誤差特隱形惡化的原因分析。 (1)額定容量不足引起電壓互感器誤差特性惡化。 開發(fā)設(shè)計人員往往更注重互感器本身的特生要求，缺乏對計量知識的了解，從而不能合理的選取額定容量；對這個測量結(jié)構(gòu)的布線及各種計量儀表的參數(shù)缺乏實際的了解，沒有參考具體的文獻得到準(zhǔn)確參數(shù)，導(dǎo)致在計量過程中出現(xiàn)大的誤差；工作態(tài)度不認真，不能充分了解整體的設(shè)備數(shù)量以及由于疏忽、不嚴(yán)謹造成重要的遺漏。 額定容量在計量設(shè)備安裝時就已經(jīng)確定了。 但是隨著電網(wǎng)的拓展，電網(wǎng)中原有的繼保設(shè)備、各種測量儀表已不能滿足需求，新型的電壓變送器、功率變送器、電壓監(jiān)測設(shè)備等等都需要添加。 上述設(shè)備中有些需要電壓互感器供能，而如果只接入其中的某一分支會造成互感器相間不平衡。 新設(shè)備的不斷接入，導(dǎo)致了總的實際容量遠超過最牽刀設(shè)計的額定容量，負責(zé)接入的人員事先沒有了解最初設(shè)計，同時也沒有和管理人員很好的溝通。 這些都直接導(dǎo)致了接入容量超過額定容量。 進而引發(fā)一系列的安全事故。 (2)諧波引起電磁式電壓互感器誤差特_生的惡化。 系統(tǒng)在應(yīng)用過程中經(jīng)常添加整流設(shè)備和換流設(shè)備，這些設(shè)備都是非線性的。 這些非線性設(shè)備的接入往往會造成電力系統(tǒng)中諧波的出現(xiàn)。 電磁式電壓互感器廣泛應(yīng)用在中低壓系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生諧波故障時，由于電磁式互感器自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)，高次諧波引起附加誤差。 當(dāng)鐵心不飽技術(shù)成果展矛和、一次側(cè)線圈漏抗較小、互感器負荷較小時，附加的誤差很小，但是當(dāng)互感器負荷非常大時，誤差會迅速地惡化。 誤差惡化的變化率受偶次諧波影響更大。 誤差變化率與正弦波畸變率成正比。 一般情況下，改變接線方式可以達到改善電壓互感器誤差特性的效果，但是諧波環(huán)境下的誤差特陛卻無法采用同樣的方式改善。 當(dāng)短路容量變大、運行方式增大時，畸變程度會減小。 奇次諧波比偶次諧波的含量在電力系統(tǒng)中要多。 對于某次含量最大的謂波分量，諧波分量中位于該序組之后的衰減速度與次數(shù)成正比，其余序組的衰減速度則會非常決速。 實驗中，電壓互感器的誤差特性以及測量裝置的誤差都會對實驗結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。 (3)電力系統(tǒng)過電壓引起電壓互感器誤差特生惡化。 一旦系統(tǒng)中的頻率達到諧振頻率，就會出現(xiàn)諧振現(xiàn)象，進而導(dǎo)致諧振過電壓、過電流的出現(xiàn)。 這種現(xiàn)象往往出現(xiàn)在開關(guān)操作或者發(fā)生短路故障時，除非外施條件使諧振條件不再滿足，否則這過程會持續(xù)很長時間。 單相接地是電力系統(tǒng)中最常見的故障，一旦發(fā)生該故障，故障相電壓為零。 而非故障相的電壓升高，導(dǎo)致中i生點電壓不再為零。 在單相接地瞬間，形成電弧，電弧一旦媳滅，會引起鐵芯飽和，進一步加深了中性點電壓的不穩(wěn)定性。 當(dāng)發(fā)生輸電線路斷開，斷路器單相操作或者溶斷器單相溶斷事故時，導(dǎo)致中性點不接地。 系統(tǒng)在非全相狀態(tài)下運行，這極易造成系統(tǒng)出現(xiàn)諧振過電壓。 上述均可能引起電磁式電壓互感器嚴(yán)重超差。 當(dāng)發(fā)生單相短路接地故障時，中J生點不接地系統(tǒng)能夠在故障狀態(tài)下持續(xù)運行，過電壓和過電流導(dǎo)致儀器設(shè)備的溫度升高，嚴(yán)重時可能燒毀設(shè)備。 (4)長期的熱作用使電壓互感器鐵芯磁導(dǎo)率下