电流传感器资讯

电流互感器饱和-韦克威-赠送专业使用手册

2020-10-19 18:46:19 韦克威科技

电流互感器(CT)的目的是生成一次电流波形的精确副本,其幅度与匝数比成比例地减小。除了进入饱和状态外,CT在大多数情况下都是非常可靠且精确的设备。

电流互感器如何饱和?

具有给定铁心尺寸的电流互感器只能支持给定数量的铁心最大磁通密度。只要磁通量密度(由CT初级电流产生的铁心磁通量)保持在最大磁通量目标值以下,磁通量的变化就会在次级电路中产生比率电流。

当初级电流过高以致磁芯无法处理更多的通量时,CT就会饱和。在饱和状态下,初级电流变化时磁通量没有变化(因为磁芯已经承载了最大磁通量)。由于没有磁通变化,因此没有次级电流流动。换句话说,在饱和状态下,所有比率电流都用作励磁电流,并且没有电流流入连接到CT的负载。

与饱和度有关的参数

  • CT磁心的横截面:横截面越大,饱和的机会越小。

  • 用于制造型芯的钢材的质量和类型

  • 负担:施加到CT次级的外部负载称为“负担”。

电流互感器应用注意事项

  • CT初级电流额定值应等于或大于相关断路器或变压器的最大预期电流。

  • 最大次级电流不得超过ANSI C级CT额定电流的20倍(5A额定CT为100A)。

  • 星形连接的CT在外部CT导线上产生额定的CT次级电流,而三角形连接的CT产生的电流为次级电流的1.732倍。

  • 可以在给定应用程序中使用的最高CT比率可用于获得最佳性能。过高的CT比可能对继电器设置有问题。

  • 对于多比率CT,使用较低的抽头会降低有效精度,并增加饱和的机会。

 电流互感器性能计算

可以使用以下方法之一估算电流互感器(CT)的性能:

  1. 公式法

  2. 励磁曲线法

  3. ANSI标准

公式法

公式方法使用基本变压器方程式来计算特定故障电流值的有效磁通密度。然后将计算出的磁通密度与CT芯中使用的钢的性能进行比较,并确定芯是否会因该故障电流而饱和。

获取CT磁芯的横截面积和最大磁通密度并不容易,并且该方法仅适用于某些罕见情况。该方法不再讨论。 

励磁方式

励磁曲线表示在初级开路时CT次级rms电压相对于rms电流的曲线。给定CT的合理准确的次级励磁曲线可以通过将初级线圈开路并将适当频率的交流电压施加到次级线圈来获得。需要测量流入CT的电流。施加的均方根端电压与均方根均方根电流的关系曲线近似为二次励磁曲线。

示例1:对于给定的50:5 CT,下面提供了励磁曲线。连接到CT的继电器应在60A对称一次电流下工作。CT内阻= 0.0332 Ω ,引线电阻= 1.25 Ω ,中继负担= 0.5 Ω。计算使继电器跳闸所需的实际初级电流。

回答:

转数= 50/5 = 10

继电器工作于CT次级电流的60/10 = 6A

当6A在次级电路中流动时,压降Vs可计算为

Vs = 6A *(0.0332Ω+1.25Ω+0.5Ω)= 10.7V

在10.7V的次级励磁电压下,励磁电流I e下方的励磁曲线约为5A。

总一次电流=(60A + 10 * 5A)= 110A

因此,仅当初级电流为110A而不是所需的60A时,继电器才会运行。

电流互感器励磁曲线

可以通过选择更高的比率CT来改善这一点。例如,通过选择内部电阻为0.064Ω的100:5 CT并保持其他所有参数不变,

转数= 100/5 = 20

继电器工作于CT次级电流60/20 = 3A

当3A在次级电路中流动时,压降Vs可计算为

Vs = 3A *(0.064Ω+1.25Ω+0.5Ω)= 5.442V

查看励磁图(未显示),次级励磁电压10.7V的励磁电流I e约为0.22A。

总初级电流=(60A + 20 * 0.22A)= 64.4A

因此,如果一次电流为64.4A,继电器将工作,而不是使用50:5 CT的情况,继电器需要110A的一次电流才能工作。如果使用200:5 CT,则继电器的启动电流将为61.6A。

对于使用励磁曲线方法的计算,在计算中使用CT内部绕组电阻非常重要。

 

例2:励磁曲线可用于根据励磁曲线确定CT是否足以满足特定继电器精度水平。这可以用一个例子来证明。考虑600:5 C100 CT。假设包括CT绕组电阻在内的总负载为0.5Ω 。

解决方案:要检查继电器是否足够,请首先以额定次级电流的20倍计算次级电压。

韦克威军用电子元器件

从励磁曲线中找到与励磁电流10A相对应的励磁电压。选择10A的原因是因为10A是100A的10%,而ANSI C电流互感器可保证10%的比率误差,最高可达额定次级电流的20倍。因此,对于100A的次级电流,高达10A的电流可以流入磁化阻抗,而90A的电流可以流入负载,CT仍然可以满足10%的精度要求。

根据下面的励磁曲线,对于10A的励磁电流,次级电压为90V。由于90V大于计算出的50V,因此CT足以满足继电器精度要求。

电流互感器饱和

ANSI标准

ANSI C57-13继电器标准由两个符号表示:字母标记和额定电压。例如C50,C100,C400等。

这些字母代表以下含义:

C:可以算出变压器比例

T:变压器比必须通过测试确定

C级电流互感器(CT)具有完整分布的绕组,因此铁心漏磁通对比率的影响可忽略不计。C分类涵盖套管CT,而T分类涵盖会型变压器。对于T类CT,漏磁通不可忽略,并且会影响比率。本文仅讨论C分类的CT。


首页
产品
案例
联系