电流互感器的二次电流是随着一次电流的大小而变化的。当一次电流I1较小时,二次电流I2随着I1按直接关系变化(见图77曲线1),I1增加时,I2也随着增加。因为电流互感器的二次感应电势E2=I2(Z2+Ze),其中Z2为电流互感器二次线圈的阻抗,Ze为负载阻抗。因此,I2的增大势必引起E2的增加,同时也引起交变磁通Φ的增加。可见交变磁通也是随着I1而增减的。
当I1和Φ增加到一定数值时,电流互感器的铁芯将达到饱和,一次电流I1中有相当数量的电流变为励磁电流。励磁电流的逐渐增加,铁芯的饱和使得I2与I1的关系变得非线性,如图77所示。
当I1增加到I1B(饱和电流值)时,电流互感器变比误差ΔI%=10%,此时电流互感器工作在磁化曲线2的弯曲点A上,与A点相应的I1B,称为电流互感器的饱和电流。
从图77以及感应电势E2的公式中可以看出,电流互感器的误差大小决定于一次电流和二次负载的数值。因此,可以以I1对一次额定电流I1e的倍数和二次负载Z为坐标而绘制电流误差曲线(当I1=I1B时,m为电流互感器的饱和倍数)。通常所说的10%误差曲线,就是指在变比误差ΔI%=10%的情况下的电流误差曲线,如图78所示。
图77 电流互感器二次电流(I2)与一次电流(I1)之间的关系曲线
图78 电流互感器的10%误差曲线
从公式可以得到电流互感器变比误差ΔI%的另一种表达形式
式中 A——电流表的指示值;(www.daowen.com)
A1——一次侧的实际电流值;
K——电流互感器的变流比;
Ka——电流表所表的变流比;
K1——电流互感器的额定变流比;
K2——电流互感器的实测变流比。
10%误差曲线的用途主要是用于选择继电保护用的电流互感器,或者根据已给的电流互感器选择二次电缆的截面。电力系统正常运行时,电流互感器的励磁电流成分很小,变流比的误差也很小。但当系统发生短路故障时,一次电流很大,铁芯饱和,电流互感器的误差要超过其所标的准确等级所允许的数值,而继电保护装置正是在这个时候需要正确动作。因此,对供保护用的电流互感器提出一个最大允许误差值的要求,即电流比误差不超过10%(角误差不超过7°)。在10%误差曲线以下时,才能保证角度误差小于7°。
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