浅谈带有定值电阻的电流互感器技术

通过在环形铁心上绕制电流绕组,电流绕组的两端接一定值电阻,电流绕组与定值电阻构成串联回路,通过铁心主磁通一定,一次感应电动势一定,确定铁心磁感应强度即磁密,保证电流绕组每匝电压不变,并在同一个环形铁心上绕制抽头绕组,采用抽头式结构来满足多变比同时输出需求,传统抽头式多变比方案只能同时输出一种变比,为了满足这种抽头式能够同时多变比准确输出,通过调整抽头绕组不同匝数,二次侧均可以输出较大的电压信号,达到要求的二次输出电压值,依据二次检测设备实现从小电流到大电流更大范围准确监测,对线路接地故障起到过电流保护作用,为新型带有定值电阻的电流互感器设计和开发提供理论基础和技术支持。     

采用等安匝原理的自校式CT误差测量方法

为解决特高压交流输电气体绝缘封闭式开关设备(Gas-Insulated metal-enclosed Switchgear,GIS)中的电流互感器(Current Transformer,CT)现场误差测量试验难以开展的问题,提出了采用等安匝原理的自校式CT误差测量方法。通过在CT铁心上设置同样结构的双二次绕组,以实现CT误差的自校。正常运行时双二次绕组并联连接;进行误差测量时,双二次绕组分开,通过向其中一个绕组(等效一次绕组)输入电流,构造出等效于正常运行状态下的磁势,通过自校法测差电路可实现对另一绕组(等效二次绕组)的误差测量。与传统比较法相比,可有效降低现场工作环境下对大型试验设备和电源的要求,减少试验和运维工作量。对工程用自校CT线圈的仿真及试验,验证了所提方法的有效性。     

一种特高压用具有自校准功能的电流互感器

特高压用电流互感器(current transformer,CT)在安装之后开展误差交接试验时需要通过GIS两个出线套管,在外侧接入标准CT和大功率升流器等设备,形成闭合大电流试验回路,该方法不仅实施困难,且由于借助于接地开关因此对断路器、隔离开关等设备要求按照大电流回路构成进行设计,对设备制造提出更高要求。为解决这一问题,基于安培环路定理提出CT二次采用双绕组设计,使得线圈电流形成1:1自校准方式,试验时仅需在该CT其中一个二次绕组通入额定二次电流即可。为验证这一技术的可行性,首先,介绍该CT的设计原理及运行方式;然后,建立该CT的数学模型和仿真模型对自校准CT误差开展矢量分析,通过对自校准CT与运行状态时原理电路的区别的比对,分析两种运行状态下同一CT所呈现的误差特性偏差来源;最后结合皖电东送工程用CT典型参数研制样机一台,对样机开展绝缘试验和误差试验,数据显示所研制的CT绝缘满足特高压工程要求,在运与自校准误差均在0.2S级误差限值以内,且两种状态下误差随额定电流变化趋势一致,偏差在0.1级误差限值以内。理论分析及实测值均证明自校准数据可以反映在运时误差情况,该设计方法为简化特高压用CT现场误差交接试验提供技术支撑。     

基于绕组不平衡参数回路方程的变压器保护原理

现有的基于变压器模型的保护原理摆脱了励磁涌流的影响,但没有考虑绕组参数的不平衡,所引起的误差可能会使保护误动。从变压器回路方程出发,利用△侧绕组内的不平衡电流来联系三相回路方程,推导得到变压器正常运行时的绕组不平衡参数回路方程等式。该等式考虑了△侧不平衡三相绕组中,任意一相绕组对原副边其他两相绕组的影响。根据变压器内部发生故障时绕组参数发生变化、正常运行时的回路方程等式不再成立这一特征,构成了基于绕组不平衡参数回路方程的变压器保护原理,并提出了保护判据。实验结果表明,所提出的保护原理能够快速可靠地识别变压器内部故障,且不受励磁涌流的影响。     

电流互感器的原理及分类

<正>电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少,串在需要测量的电流的线路中,因此它经常有线路的全部电流流过,二次侧绕组匝数比较多,串接在测量仪表和保护回路中,电流互感器在工作时,它的二次侧回路始终是闭合的,因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小,电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转     

电流互感器二次回路常见问题分析

针对电流互感器二次回路相电流或中性线电流开路、不同工作状况下回路两点接地等问题，对比分析在励磁涌流、区外故障等异常运行工况下不同绕组二次电流、自产零序电流与外接零序电流幅值、相位，将二次电流正确接入故障录波器，及完善检修工作措施票等方法。同时针对多抽头互感器的磁路特性进行分析，得出备用二次抽头不需要短接的结论。以上方法确保互感器二次回路的完整性，有效提高了二次回路运行可靠性。     

电力变压器低压螺旋绕组导线换位结构下电流分布特性

在低压螺旋式绕组中采用换位结构未能完全消除绕组内环流,并联导线间的电流仍存在差异。分析换位结构下绕组电流分布特性是计算绕组短路电磁力的基础和前提。以往在计算短路电磁力时,往往忽略短路电流的分布特性。在考虑换位结构的基础上对两种110 k V变压器低压绕组的电流分布特性进行研究,发现低压绕组导线回路间电流差值与峰值电流平均值的比值最大可达8.67%。绕组结构变化引起的导线回路漏感抗差异是导致并联回路电流分布不均的主要原因。同时,计算获得了不同电流分布情况下低压绕组各线饼中导线受到的电磁力分布规律,发现电流分布不均匀程度越大,导线在换位前后电磁力改变量越大,最大可达5.9%。定义导线回路间电流差值与峰值电流平均值的比值为绕组电流分布不均匀系数,发现电流分布不均匀系数随高度hc、导线辐向宽度wc的增大而增大。通过比较了两种类型低压绕组中电磁力分布特点,对螺旋绕组结构设计提出了建议。该研究结果可为变压器设计过程中结构参数的选取和校核绕组短路稳定性提供参考。     

浅谈线路保护两侧CT暂态特性不一致对零序差动保护的影响

通过对CT和二次回路的故障记录数据进行分析,找出了线路零序差动保护误动原因。由于线路零序差动保护两侧CT励磁特性和二次回路存在差异,在变压器空充电时,线路两侧CT电流非周期分量在衰减过程中将产生差动电流甚至使电流相位发生变化。若此差流超过动作值,则会引起零序差动保护误动。     

用电顾问

<正>低压电流互感器采用多匝式结构的原因问:为什么低压电流互感器的一次电流值在100A以下时采用多匝式结构?答:一般套管式电流互感器将被测回路的导体(汇流排、电缆、电线)穿过它的内孔作为一次绕组。限于结构特点,套管式电流互感器一次绕组多为一匝,这就出现了一个测量误差较大的问题。因为电流互感器的误差取决于其铁心所消耗的励磁安     

接线错误对抽头式电流互感器变比影响分析

抽头式电流互感器二次绕组接线错误时有发生,其非工作抽头接入不同的负荷对工作绕组变比特性的影响规律尚未深入分析。采用理论分析和试验相结合的方式深入分析非工作抽头接入不同的负荷对抽头式电流互感器变比特性的影响规律。结果表明,一次电流与工作绕组电流的比值同非工作抽头接入的负荷呈正向线性关系,一次电流与非工作绕组电流的比值同非工作抽头接入的负荷呈反比关系。该结果可为非工作抽头接入下电流互感器的防窃电分析等提供技术参考。     

Electromagnetic force investigation on distribution transformer under unbalanced faults based on time stepping finite element methods

The occurrence of short circuit faults is a major cause behind the windings deformation in the transformers. Mechanical force is proportional to the square of the current. Hence under short circuit condition, it will be very high. These stresses radially or axially affect the transformer windings. Therefore, in the transformer designing, evaluating the effects of short-circuit current and inrush current is very important. In this paper, 2-D and 3-D time stepping finite element methods (TSFEM) that improved in Ansoft-Maxwell, are utilized as Instruments to investigate the leakage flux and electromagnetic forces due to short circuit and inrush current on the windings of 1000 kV A, 10/0.4 kV three-phase, three leg, distribution transformer. Electromagnetic forces in the transformer windings are produced as a result of combination between the current density and the leakage flux density in the winding regions. The study demonstrates that, especially, under single phase-to-ground short circuit fault, leakage flux density on the windings of transformer remarkably increase. The interaction between this high leakage flux with current density, causes the significant increase in the electromagnetic forces in transformer windings.     

电流二次回路缺陷造成线路保护误动作分析及防范措施

国内多次发生因电流二次回路缺陷造成的线路保护误动作。通过分析其他设备电流二次回路的开路、短路而导致连接于同一电流二次回路的线路差动保护误动作、零序保护误动作等典型案例,指出目前串接故障录波及行波测距装置的做法增加线路保护电流二次回路复杂性,降低线路保护运行可靠性,存在导致所接入多套保护同时误动作的风险。为此,提出线路保护应采用专用电流二次回路,与其他二次设备分开,分别引入2组断路器电流以简化二次接线并减少外来干扰。同时,结合电网发展要求提出在现有二次绕组基础上增加1组5P级绕组并对各绕组分配使用进行了优化。文中所提方法已在西北750 kV电网建设和运行中获得应用。     

基于约束最小二乘法的变压器三相漏感辨识算法

对于变压器保护,当前提出的功率差动原理、磁通特性识别法、等值电路参数鉴别法及基于变压器的回路方程法等都要求预知原副边各相的绕组电阻和漏感参数。文中提出一种三相漏感的辨识方法,不需改变三角形侧的电流互感器配置,只通过测量空载合闸瞬时的线电压和线电流,利用约束最小二乘法进行2次辨识后,就能够快速、准确地辨识出原副边绕组漏感。通过EMTP仿真和变压器动模试验,表明该算法能够正确辨识各相漏感,误差很小,具有较好的应用价值。     

一种发电机差动保护的新方案

比率制动式发电机差动保护在运行中的问题,主要是电流互感器在外部短路暂态过程中因为饱和效应可能产生误动作;此外,定子绕组短路时发电机一侧可能存在不大的穿越性电流,影响保护动作的灵敏性.本文提出一种改进的基于小矢量算法的发电机差动保护新方案.该方案根据内部故障和外部故障时故障电流特性的不同,使用小矢量算法,对故障性质做出初步判断,并根据不同的故障状态选择合适的制动电流.该方案与传统的差动保护方案相比,提高了可靠性和灵敏度.     

Calculation method for strand current distributions in armature winding of a turbine generator

We have developed a calculation method for the strand current distributions in the turbine generator armature windings. These distributions are calculated by using a circuit equation and a 3D finite element method. In the circuit equation, the strand current is solved by introducing a circulating current at each strand of the armature windings. The induced voltage in the circuit equation is produced by leakage flux of the coil end region. The leakage flux is obtained by the 3D finite element method. The calculated strand current distributions had good agreement with the measurements of 360°, 450°, and 540° transposed model coils. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 143(2): 50–58, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10131     

500kV罐式断路器电流互感器二次回路接线错误的分析及对策

介绍了一起因500 kV罐式断路器电流互感器二次回路接线错误而产生的重大隐患,当500 kV罐式断路器本体发生故障时,由于线路保护与母线保护使用的电流互感器绕组接线未实现交叉,使得两者的保护范围没有交叉,存在保护死区,从而会导致主保护拒动。通过对全站500 kV系统保护用电流互感器绕组接线的检查和分析,发现造成保护死区主要是设计和安装两方面的原因,针对这两方面原因,提出了加强规范管理,在设计施工阶段加强一二次施工人员的配合以及施工、验收和日常维护时注重对该部分的检查等一系列具体的反事故措施,为今后罐式断路器继电保护用电流互感器绕组的设计、安装调试以及现场验收及维护提供了借鉴。     

Study and experimental performance evaluation of flux intensifying PM motor with variable leakage magnetic flux

This paper describes a flux intensifying permanent‐magnet (PM) motor with variable leakage magnetic flux. The unique feature of this proposed motor is the ability to passively adjust the magnetic flux linkage into the armature windings in proportion to the armature magnetomotive force and/or armature current phase. The magnetic circuit topology of the flux intensifying PM motor and the passive variable leakage magnetic flux are determined through FE analysis. Then, the driving performance is experimentally elucidated through comparison with that of a reverse salient pole type (flux weakening) PM motor without variable leakage magnetic flux.     

一起35kV电流互感器爆炸事故原因

运用高电压技术、继电保护、电路理论等综合知识,排除了因电流互感器(TA)一次电流串入二次绕组等因素造成的诸多假象,全面还原了多因素、多发展过程的TA爆炸事故完整面貌,提出了准确进行事故分析的多条可借鉴的方法和防范类似事故的具体措施;特别是提出了必须确保运行中的TA二次绕组排列顺序正确,否则TA短路时将导致故障电流持续时间大幅增加,可能衍生更严重的其他电力设备损坏和系统稳定破坏事故,对于线路TA等还会扩大停电范围。     

电气主设备纵差保护的进展

根据比率制动式纵差保护在运行中提出的问题 ,主要是电流互感器在外部短路暂态过程中造成的纵差保护不平衡电流增大和饱和效应使制动电流减少 ,可能产生误动作 ,发电机或变压器绕组短路时一侧可能存在不大的流出电流会影响保护动作的灵敏性 ,甚或造成保护拒动 ,这种流出电流可能是负荷电流 ,也可能是由短路安匝对健全绕组的互感所引起的感应电流。作者吸取国内外先进经验 ,结合主设备内部故障的分析建议推广标积制动原理的比率制动或纵差保护新方案     

直流入侵三相三柱变压器励磁电流及谐波计算

直流输电系统单极运行时一大地为直流电流的回路,导致大地电位相对于无限远处升高。直流电流通过两个Y0连接的变压器中性点侵入电力系统,故针对三相三柱变压器直流入侵情况建立了直流入侵下的三相三柱变压器的电路模型和相应的方程,结合三柱磁路的麦克斯韦方程和非线性的B—H曲线方程,利用数字迭代法,在MATLAB环境下编程计算了三相三柱变压器直流入侵下的变压器励磁电流和谐波特征。结果表明直流入侵三相三柱变压器下并无磁通的偏移,励磁电流波形亦无畸变,但波形总体沿纵轴方向平移,平移大小为入侵直流电流的大小,励磁电流增加了直流分量,这将增加电路的电阻性热损耗,其它次谐波没有变化,结论为直流入侵三相三柱变压器没有直流偏磁现象。这与文[7]的试验结果完全一致,从计算上验证了试验结果。