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一种电子式电流互感器暂态特性合成试验回路的设计 0 暂态特性试验 随着电气系统容量的增加和供电电压等级的提高，当出现短路故障时，电源的维护和电源的运行应在短路期间内消除。这就要求互感器具有良好的暂态响应特性, 能真实、快速地反映一次故障信号, 使继电保护装置能在暂态过程尚未结束前就正确动作于跳闸。传统的电磁式互感器因存在磁饱和、剩磁等情况造成一次电流与电流互感器二次电流产生误差, 从而无法真实反映一次故障电流, 导致保护误动作。与传统电磁式互感器相比, 电子式互感器具有暂态性能和绝缘性能好, 无磁饱和, 对电力系统故障响应速度快, 动态和频率响应范围宽, 经济性好等优点。作为应用于电力系统中的互感器, 暂态特性是衡量它性能优劣的一个重要参数, 而且电力系统继电保护更关注电流互感器带直流衰减分量的低频响应特性。由于电子式电流互感器 (ECT) 自身结构, 暂态性能检测上只能选用直接法, 采用直接法试验时比较复杂, 需要一个容量足够大并具备选相合闸功能的电流源且一次回路时间常数满足标准要求。就现有试验装备的技术水准而言, 实现暂态特性试验所需的暂态大电流难度较大, 因而对暂态过程中的一些重要性质和物理量的变化还不能直接通过试验真实有效地反映, 如故障产生的直流分量、谐波畸变等, 它们将对保护装置的正确动作产生影响。针对目前存在的问题, 笔者提出了一种测试电子式电流互感器暂态性能的方法并给出了试验回路设计方案, 同时对所搭建的合成试验回路进行热性能仿真分析。 1 电子式电流东北部暂态误差的计算 保护用电子式电流互感器目前主要有采用法拉第磁光效应原理的光学电流互感器或罗氏线圈原理传感器。根据电力系统要求切除短路故障和继电保护动作时间的快慢, 对保护用电流互感器提出了不同的要求。在电压较低的电网中, 短路电流非周期分量衰减速度很快, 短路电流很快达到稳定状态, 故采用一般保护用电流互感器即可满足要求。在超高压电力系统中, 短路电流非周期分量衰减时间较长, 而要求切除短路故障的时间很短, 此时电流互感器处于过渡工作状态, 因此必须采用暂态保护用电流互感器, 在规定的时间内的互感器暂态误差不能超过规定限值。GB/T 20840.8—2007对电子式电流互感器的暂态保护TPE级的定义为:在准确限值条件下, 额定一次时间常数和额定工作循环下的最大瞬时误差为10%, 峰值瞬时误差同时包含暂态直流分量和交流分量的误差。此定义等同于常规电流互感器的TPY级定义。TPE级电子式电流互感器满足继电保护用途和故障暂态录波的通用要求。在额定频率下的电流误差、相位误差和复合误差, 以及规定暂态特性是在规定工作循环下的最大值瞬时误差应满足表1的误差限值。 在规定的工作循环中, 用额定一次短路电流峰值的百分数表示峰值瞬时误差ε赞, 单位%。 式 (1) 中:iε为瞬时误差电流;IPSC为额定一次短路电流峰值幅值。 2 tpe电子电流传感器的临时特性试验方法 2.1 等安螺合成试验回路 为验证TPE级保护用电子式电流互感器的误差限值是否符合要求, 需对电子式电流互感器进行暂态特性测试。传统电磁式电流互感器的暂态试验可采用直接法和间接法, 但是电子式电流互感器因为没有铁心, 不适合采用间接法进行暂态特性测量, 只能选用直接法试验。暂态误差试验要求试验系统必须满足下列试验条件: 1) 输出足够的电流能够得到不小于额定一次短路电流ipse的电流值; 2) 选相合闸, 即能够实现电压过零合闸, 以便得到具有最大偏移的额定一次短路电流; 3) 试验系统的一次时间常数应与被试电流互感器的一次时间常数一致, 偏差不大于10%; 4) 程序控制自动开关能够自动控制开关完成C-0或C-0-C-0工作循环。 500 k V及以上电网短路电流达到几十k A, 一次系统时间常数一般超过100 ms, 要实现这样的暂态电流面临较大困难。目前的动热稳定试验装置虽然可以提供这个级别的电流, 但是不能满足C-0以及C-0-C-0循环要求的时间常数。而使用冲击发电机或者直接把电网短接以产生短路电流工程投资巨大。为此, 笔者提出了一种等安匝合成试验回路, 在较少投入情况下满足电子式互感器暂态特性试验的需求。通过采用一次导体均绕等安匝的方法, 使单匝较小电流通过等安匝即能产生等效的一次大电流作为暂态试验所需电流源。同时考虑短路电流波形可知, 该电流波形可分解为一个衰减的直流电流波形和一个标准的正弦波, 故单匝电流可通过稳态工频电流和直流暂态电流合成, 采用特殊的控制, 使两种电流波形严格同步, 输出波形符合要求的系统故障波形。现有电子式电流互感器的传感部件采用两种原理:Rogowski线圈和法拉第磁光效应, 两种传感原理均遵从安培环路定理, 传感部件无铁心, 没有磁饱和现象, 闭合曲线上的局部强磁场对