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电流互感器在10kV配电网电能计量和电气保护中起着重要作用,其中计量用电流互感器应用广泛,与供、用电双方联系紧密。实际运行中,由于导线发热和环境变化引起的温度、周围通流导体引起的电磁场等因素的影响,10kV计量用电流互感器计量不准确的情况时有发生。若计量不合理,会对供、用电双方带来不可估量的经济损失。因此,研究10kV计量用电流互感器产生误差的原理,分析外界因素对误差的影响机理,对保证电流互感器计量准确具有重要意义。
目前国内外学者针对10kV计量用电流互感器的误差原理及外界影响因素分析进行了一系列研究,研究表明实际运行中单相接地、直流偏磁、潮湿雨天、极端温度、电磁场均会对计量用电流互感器的误差产生影响,其中极端温度和电磁环境是较普遍的影响因素,这些因素对误差的影响程度尚不明朗,定量研究还很缺乏。本文以应用广泛的10kV计量用电流互感器为研究对象,对其误差原理、外界因素影响机理、外界因素对误差的定量影响开展了理论、仿真、试验研究。
首先,本文系统地分析了10kV计量用电流互感器的工作原理,分析了正常运行时误差的来源。进一步,当存在温度、磁场、电场等因素时,根据不同因素分别推导了误差计算公式。由公式可知,温度增大使二次回路总阻抗和磁导率增大,但二次回路总阻抗、磁导率与误差分别成正相关、负相关,无法得出温度对误差影响的定性趋势。磁场强度与外部载流导体电流有关,磁场与绕组交链磁通越大,误差也越大。电场的强弱和频率决定了其感应磁场的强度,电流互感器位置决定了感应磁场磁通能否与绕组交链而影响到误差。据此得到磁场强度及磁通交链程度越大,误差就越大的定性趋势。
其次,本文针对温度、有源工频磁场等因素对10kV计量用电流互感器误差的影响进行了仿真分析。对电流互感器建立了仿真模型,设置了绕组和铁芯的温度、电流互感器所处空间的磁感应强度等因素和电流互感器的一次电流、负荷、摆放位置等因素为仿真变量。仿真计算得到二次电流,后处理得到误差,并分析其变化规律。仿真分析表明,-40~80℃内铁芯和绕组的温度越高,误差越小;有源磁场中,磁感应强度越大,外部载流导体与绕组线圈所成互感越大,误差越大,严重时可能导致超差。仿真结论与理论分析的趋势相符。
最后,本文进行了温度、磁场、电场对10kV计量用电流互感器误差影响的模拟试验,测试了10kV计量用电流互感器误差的定量变化情况。试验结果表明,温度和磁场会使得计量性能下降,会使误差变化量级在10-4~10-3范围,而电场对计量性能的影响微乎其微,在极端温度或复杂电磁场环境中需要采取温度补偿或加装电磁屏蔽等措施。
目前国内外学者针对10kV计量用电流互感器的误差原理及外界影响因素分析进行了一系列研究,研究表明实际运行中单相接地、直流偏磁、潮湿雨天、极端温度、电磁场均会对计量用电流互感器的误差产生影响,其中极端温度和电磁环境是较普遍的影响因素,这些因素对误差的影响程度尚不明朗,定量研究还很缺乏。本文以应用广泛的10kV计量用电流互感器为研究对象,对其误差原理、外界因素影响机理、外界因素对误差的定量影响开展了理论、仿真、试验研究。
首先,本文系统地分析了10kV计量用电流互感器的工作原理,分析了正常运行时误差的来源。进一步,当存在温度、磁场、电场等因素时,根据不同因素分别推导了误差计算公式。由公式可知,温度增大使二次回路总阻抗和磁导率增大,但二次回路总阻抗、磁导率与误差分别成正相关、负相关,无法得出温度对误差影响的定性趋势。磁场强度与外部载流导体电流有关,磁场与绕组交链磁通越大,误差也越大。电场的强弱和频率决定了其感应磁场的强度,电流互感器位置决定了感应磁场磁通能否与绕组交链而影响到误差。据此得到磁场强度及磁通交链程度越大,误差就越大的定性趋势。
其次,本文针对温度、有源工频磁场等因素对10kV计量用电流互感器误差的影响进行了仿真分析。对电流互感器建立了仿真模型,设置了绕组和铁芯的温度、电流互感器所处空间的磁感应强度等因素和电流互感器的一次电流、负荷、摆放位置等因素为仿真变量。仿真计算得到二次电流,后处理得到误差,并分析其变化规律。仿真分析表明,-40~80℃内铁芯和绕组的温度越高,误差越小;有源磁场中,磁感应强度越大,外部载流导体与绕组线圈所成互感越大,误差越大,严重时可能导致超差。仿真结论与理论分析的趋势相符。
最后,本文进行了温度、磁场、电场对10kV计量用电流互感器误差影响的模拟试验,测试了10kV计量用电流互感器误差的定量变化情况。试验结果表明,温度和磁场会使得计量性能下降,会使误差变化量级在10-4~10-3范围,而电场对计量性能的影响微乎其微,在极端温度或复杂电磁场环境中需要采取温度补偿或加装电磁屏蔽等措施。