电流互感器特性与仿真
电流互感器饱和特性仿真仿真
电流互感器饱和特性仿真一：概述使用MATLAB PSB模块库中的饱和变压器／互感器元件，其电流比为2000A／5A，额定容量为25V A。
CT一次绕组为单匝，穿过环形铁心；二次绕组为400匝，一次绕组R1=0．O01p．u(标幺值)，L．= 0．04p．U；二次绕组尺2=0．00lp．U，L2=0．04p．U；表示铁心有功损耗(涡流和磁滞损耗)的电阻R =100p．u。
电流互感器铁心的非线性磁化线曲线用分段线表示，并考虑铁心可能存在剩磁的情况，CT二次负载为一个l欧的电阻。
二次侧串接有只开关,它通常情况下是闭合的，当它断开时用于模拟二次侧开路时CT的运行状况。
1 正常运行状态将断路器设置在t=1．25T(25ms)时闭合，此时电源电压为峰值，即电压初相角a=90。
电路电流的非周期分量近似为零。
开始仿真，观察CT一次电流和二次电流(示波器第l通道)，电流与电压均为正弦波，CT电阻与漏抗所引起的测量误差并不显著。
2 在含有非周期分量电流作用下的饱和特性将断路器设置在t=lT (20ms)时闭合，此时电源电压瞬时值过零，即电压初相角a=0。
，电路电流中产生最大的非周期分量。
开始仿真，头3个周期，磁通远低于饱和拐点(10pu)。
CT 输出电压随着一次电流变化。
然而，3个周期后，一次电流中的非周期分量引起CT饱和，所以CT二次电压出现大的失真。
3 CT二次侧开路情况下的饱和特性重新将断路器设置在t=1．25T(25ms)时闭合，此时一次电流中不含非周期含量。
将CT二次侧的开关设置在t=01s时断开，造成CT二次侧开路。
开始仿真，，CT二次侧开路时磁通为方波，其值在+10pu与-10pu之间变化.巨大的dcI2／dt变化率在CT二次侧引起很高的过电压，其峰值达到250V。
二电路原理在电力系统中，广泛运用并联电抗器来吸收高压输电线路的充电功率。
装设有并联电抗器的系统的简化单相电路如图1所示。
电流互感器的的运行特性与其一次电流的大小和性质密切相关，当一次电流为基波电流且在一定的范围内变化时，电流互感器处于稳态运行且二次电流与一次电流呈线性关系；如果一次电流中含有非周期分量(如短路电流)，电流互感器的铁心将会饱和。
电流互感器饱和特性仿真
１ 电 流 互 感器 非 线性 模 型
Ａ ＝—
￣
—
Ｖ ｋ
＿
Ｒ Ｍ Ｓ
（ ２ ）
【 摘 要】 在 正常运行情 况下， 电流互感 器能够保证所在 电气回路 电流量的准确传 变。但是 ， 由于电流互感器 中 存在 非线性的 电磁元件 ． 当
故障发 生时， 非线性元件会对 互感 器的暂 态响应特性产生不 良影响 ， 致使 电流 互感 器的二 次侧无 法如 实反 映一 次侧 电流的变化情 况 因此在 编 写仿 真程序 时， 要得到 实际磁化 曲线 ， 将非线性 电感分段线性化 ， 来模拟 电流互感 器的二 次侧输 出
０ 引 言
为保 证电力系统 的安全 和经济运行 ． 需要对 电力 系统及其 中各 电 力设备 的相关参数进行测量 ， 以便对其进行必要 的计量 、 监控和保护 。 通 常的测量和保护装置不能直接接到高 电压 ．大 电流的电力回路上 ． 而需要将 高电平 的电力参数按 比例变换成低 电平 的参数或信号 。 电流 互感 器（ ｃ 是将一次 回路的大 电流成正 比地变换 为二次小 电流 的一 种测量装置， 其一次绕组和二次绕组绕在同一个磁路闭合的铁芯上。 本文介绍 了一般 电流互感器的非线性模型 ． 着重介绍 了在 实际仿 真 的程序编写 中． 如何将厂家提供的电压电流有效值转换成 电流互感 器的磁化 曲线 ． 从而完成励磁电感分段线性化的仿真 最后通过算例 阐述了在暂态仿真中 ， 不同的一次侧短路电流对 电流互感器饱 和特性 的影响程度
【 Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ］ Ｃ ｕ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｍｅ ｒ ｒ ｓ （ Ｃ Ｔ ） ； Ｓ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； Ｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ： Ｔ ｒ ｎｓ ａ ｉ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
变电站电流互感器饱和特性及其影响因素的仿真分析研究
收稿日期:2022-06-02作者简介:常惜阳(1991 ),男,工程师,硕士研究生,就职于国网宁夏电力有限公司超高压公司,研究方向:继电保护自动化㊂蒙博(1996 ),男,助理工程师,本科,就职于国网宁夏电力有限公司超高压公司,研究方向:继电保护自动化㊂变电站电流互感器饱和特性及其影响因素的仿真分析研究常惜阳,蒙 博(国网宁夏电力有限公司超高压公司,宁夏银川 750011) 摘 要:变电站运行过程中电流互感器会因电力系统的各种故障而出现稳态饱和或暂态饱和现象,因而可能对继电保护装置的动作行为产生较大影响㊂文章通过对电流互感器励磁曲线的介绍,对电流互感器饱和特性的机理进行了阐述,并借助于仿真软件建立了电流互感器的仿真模型,对变电站电流互感器饱和的不同影响因素进行仿真分析研究㊂关键词:电流互感器;励磁曲线;饱和特性中图分类号:T M 452 文献标识码:A 文章编号:1007 6921(2023)05 0114 03 目前,电网规模在不断扩大,对于其安全性㊁可靠性㊁稳定性的要求也时刻在提高㊂这就需要精确地对电力系统各种参数进行精确测量,以便对电网设备进行控制和保护㊂但是,一次设备电流㊁电压不能够直接被测量,需将其转变为二次电流㊁电压提供给继电保护装置,能够进行这种转变的设备就是互感器㊂影响变电站继电保护装置可靠性动作的一个重要因素就是电流互感器饱和特性问题,其饱和状态可以分为稳态饱和与暂态饱和㊂当电力系统发生三相对称性故障时,所产生的故障电流也是对称的[1-2],一次电流将不可能线性地传变到二次侧㊂此时,电流互感将呈现稳态饱和特性㊂但是,变电站正常运行时所发生的故障大部分是不对称性的,故障电流中含有大量非周期性分量㊂电流互感器在将一次电流传变为二次电流时需要较大的铁芯磁通,电流互感器励磁电流的数值也将变得非常大㊂在这种情况下,电流互感器将因非周期分量产生的励磁电流瞬时进入暂态饱和特性,造成继电保护装置的不可靠动作㊂因此,有必要对电流互感器的饱和特性的机理进行分析,并在稳态饱和与暂态饱和两种情况下分析不同影响因素对电流互感器饱和特性的影响效果㊂1 电流互感器的饱和机理分析1.1 电流互感器稳态饱和电流互感器未进入饱和状态时,一次电流成线性变比关系,铁芯磁通可随着电流数值变大而增大㊂但是,在电流互感器铁芯处于稳态饱和状态时,其磁通数值达到最大值,不再发生改变,将导致电流互感器二次侧无感应电动势产生,也无电流流出㊂一次电流保持数值不变,可保证励磁电流降低到0㊂当励磁电流过零点后,开始进入反向状态增大,铁芯磁通开始下降,直到进入反向数值最大,从此往复[3-4]㊂在二次侧负荷为纯电阻情况下,二次电流波形的每个半波内磁通饱和点将被斩去㊂当一次短路电流达到顶峰后,铁磁饱和达到临界状态㊂如若电流数值持续增大,则电流互感器进入饱和状态㊂在二次侧负荷为纯电感情况下,由于电感电流并不能突变,将导致电流互感器进入稳态饱和后,铁芯磁通保持不变,二次电流可保持不变㊂在电流互感器退出饱和状态后,一㊁二次电流又将变成线性关系[5]㊂㊃411㊃2023年3月内蒙古科技与经济M a r c h 20235519I n n e r M o n g o l i a S c i e n c e T e c h n o l o g y &E c o n o m yN o .5T o t a l N o .5191.2电流互感器暂态饱和当电流互感器处于暂态饱和时,电流中非周期分量的比例相当大㊂此时,若电流互感器铁芯的磁通量不大于其处于稳态时数值,互感器将在电流的第一个半波周期内实现饱和,并且铁芯的磁通数值不再发生改变,二次侧电动势和二次电流均为0㊂此时,若一次电流侧的电流数值和时间常数越大,则二次侧电流失真越严重㊂当电流互感器的一次侧电流降低为0时,则可退出饱和状态㊂由于因磁通减小而产生的感应电动势,将给一次电流提供相反电流阻碍其减小㊂当饱和磁通不小于稳态周期分量时,电流互感器铁芯磁通将随着电流中非周期分量的不断增加而升高,直至进入饱和状态㊂在进入暂态饱和后,二次电流可降低到0㊂但是,在此种情况下,电流互感器不再会发生反向磁通饱和㊂当铁芯达到暂态饱和后,可导致二次侧时间常数的减小,在非周期分量发生衰减后,电流互感器铁芯将退出暂态饱和状态,恢复电流互感器正常的线性传递特性㊂2电流互感器饱和特性仿真2.1仿真模型笔者借助于MA T L A B中S i m u l i n k模块库,通过选用不同的硬件模块,搭建了电流互感器仿真模型㊂电流互感器仿真模型中电流互感器的变比设定为600/5,额定容量为25V A,一次绕组为单匝,穿过环形铁心,二次绕组设定为120匝㊂一次绕组R1 =0.001p.u,L1=0.004p.u,二次绕组R2=0.001 p.u(标幺值),L2=0.004p.u,表示铁心有功损耗(涡流和磁滞损耗)的电阻R m=100p.u㊂电流互感器铁芯的非线性磁化线曲线用分段线表示,并考虑铁芯可能存在剩磁的情况,假定C T一次电流为10 p.u时C T铁芯处于饱和状态,设置3个磁化电流与磁通值点[i(p.u),θ(p.u)]为[0,0;0.1,10;1, 10.5][6-7]㊂2.2仿真分析2.2.1稳态饱和仿真㊂在电流互感器仿真模型中,将断路器的合闸时间设定为0,电源的初相角设定为90ʎ,通过改变电源的幅值来模拟电流互感器分饱和仿真,二次侧电阻设定值为2Ω,电感设定为1 mH,仿真图形如图1㊁图2所示㊂图1电源为120e1/3下的二次电流波形图2电源为120e3/3下的二次电流波形通过图1和图2对比,可发现在增大电源的幅值后,电流互感器易进入饱和状态,而且随着一次电流数值的增大,饱和程度愈严重,二次电流畸变也变得非常严重㊂图3初始相位角为45ʎ的二次电流波形㊃511㊃常惜阳,等㊃变电站电流互感器饱和特性及其影响因素的仿真分析研究2023年第5期2.2.2 暂态饱和仿真㊂仿真过程中,保持电源幅值不变,改变电源的初始相位角,可以调节一次电流中非周期分量大小,从而实现不同非周期分量下电流互感器仿真的目的,将电源的幅值和初始相位角设定为120e 3/3和45ʎ,二次侧电阻设定值为2Ω,电感设定为1mH ,仿真波形如图3所示㊂通过对比图2和图3可以发现,在电源的初始相位角较小时,其电流中所含的非周期分量就越少,电流互感器的饱和程度就越小,二次电流的畸变程度则越小㊂在通过电流互感器仿真模型研究二次侧负载对于饱和程度的影响时,可以分别改变二次侧电阻㊁电感的数值进行调节,以此观察二者的影响程度㊂将电源的幅值和初始相位角设定为120e 3/3和0ʎ,电感设定为1mH ,令负载电阻R 2逐渐增大,分别取值为2Ω㊁32Ω时的仿真图如图4㊁图5所示㊂图4 电阻R=2Ω,电感=2mH 的二次电流波形图5 电阻R=32Ω,电感=2mH 的二次电流波形通过对图4㊁图5对比可以发现,当保持二次负载电感的数值并不改变,逐步增大二次负载电阻的数值,电流互感器的饱和程度将随着电阻的增大而变得更加严重㊂在增加电阻的阻值时,电流互感器由一次电流转换为二次电流后其幅值将变得非常小,波形顶部将变得非常尖㊂由此可以看出,二次负载电阻的改变对于电流互感器暂态饱和程度具有非常大的影响㊂通过上述仿真分析,可以得到如下结论:①电力系统一次故障电流越大,电流互感器的饱和程度越严重㊂②故障电流中非周期分量越少,电流互感器的饱和程度就越小㊂③二次负载中,纯电阻负载要比阻感负载更容易使电流互感器进入饱和状态㊂3 结束语笔者通过对电流互感器励磁曲线的介绍,对电流互感器饱和特性的机理进行了简要阐述,以及借助于仿真软件建立了电流互感器的仿真模型,对影响变电站电流互感器饱和的不同因素进行仿真分析,可为变电站电流互感器饱和特性的研究提供参考㊂[参考文献][1] 庄良文,傅润炜,李志勇,等.R T D S 的电流互感器模型及其饱和特性研究[J ].能源与节能,2013(2):110-112,116.[2] 蒋毅,李玉坤,董增瑞,等.X 60钢矫顽力与应力关系实验研究[J ].油气田地面工程,2019,38(12):32-37.[3] 黄鸣宇.电流互感器稳态及暂态饱和特性的分析研究[J ].宁夏电力,2009(5):1-4.[4] 张杰伟.电流互感器暂态饱和特性及差动保护应对措施[D ].淮南:安徽理工大学,2018.[5] 黄宇.电力系统电流互感器饱和特性及其对继电保护的影响与对策研究[D ].成都:西南交通大学,2018.[6] 袁兆强,凌艳.基于MA T L A B 的电流互感器饱和特性仿真分析[J ].湖北电力,2007(3):24-26.[7] 张志良.电流互感器饱和检测方法研究[D ].济南:山东大学,2018.㊃611㊃总第519期内蒙古科技与经济。
基于MATLAB的电流互感器饱和特性仿真分析_肖伟平 (1)
图!
仿真波形
!"#$% &"’()*+",# -*./012’
造成 "# 二次侧开路。开始 关设置在 $)%*!5 时断开， 仿真， 其波形如图 .@ 所示。可以看出， "# 二次侧开 路时磁通为方波， 其值在 A!%;< 与 2!%;< 之间变化。 巨大的 @! ( @$ 变化率在 "# 二次侧引起很高的过电 压， 其峰值达到 $’%, 。
工具为应用在高压并联电抗器支路中作为测量的电流互感器建立一个系统仿真模型对电流互感器的饱和特性进行仿真其主要是获得电流互感器在含有非周期分量电流作用下和二次侧开路时的饱和特性曲线
第 !" 卷
第#期 "$$# 年 # 月
#6"7+&86!96
%&’(!" )*+
,&(# "$$#
基于 !"#$"% 的电流互感器饱和特性仿真分析
’ % 2’ ’ % 2’ ! % 2! !! ( .%%3+6
!"
电流测量模块 （!!） 用于测量 "# 一次电流 （即主 回路电流） 。电压测量模块 （"$） 用于测量 "# 二次电 压。在稳态时， "# 二 次 侧 的 电 流 为 !%%%&’ ( $%%%) （方均根值） 或 -*’., （峰值） 。 "$ 为 $*’, !! 经一 $*’+， 个比例环节变换 （$%%%/’ ） 元 件 后 与 "$ 一 起 送 示 波 器模块的通道 ! 进行显示，可以显示和记录电流电 压的波形。 （! ） 通过一个万用表进行测量， 并通 "# 的磁通 过一个转换元件将磁通转换为标幺值 （!0） 后送入 示波器通道 $ 进行显示。磁通 ! 的基准值为
电流互感器伏安特性试验与误差曲线详解-伏安特性测试仪
电流互感器伏安特性试验与误差曲线详解王兰芳武汉市华英电力科技有限公司1 概述在电力系统中针对于保护用电流互感器最常见的试验项目是伏安特性试验，在很多地方电力部门还要求对保护用电流互感器绘制误差曲线，并将误差曲线数据上报至相关的管理部门。
伏安特性试验对应于国家标准和IEC标准的准确称呼是励磁特性试验，执行励磁特性试验的目的是获取电流互感器励磁特性曲线，并根据励磁特性曲线计算电流互感器的相关参数以判断电流互感器是否能达到要求。
误差曲线是根据励磁特性曲线和电流互感器二次线圈电阻计算而来的曲线，误差曲线建立了电流互感器最大允许误差和所连接二次负荷的关系，只要确保电流互感器所在系统的短路电流和所接二次负荷落在误差曲线的允许区间内，保护用电流互感器就能正常工作，否则电流互感器则可能发生磁饱和而失效2 励磁特性试验2．1 励磁曲线的定义图1 HYVA-405测量的电流互感器励磁特性曲线在不同的标准中，电流互感器励磁曲线的绘制要求也不同，在IEC60044-1/GB1208中励磁曲线的Y轴是电流互感器二次端电压有效值，X轴是电流互感器二次端电流有效值；在IEC60044-6/GB16847电流互感器励磁特性试验的Y轴是电流互感器二次电动势有效值，X轴是电流互感器的二次电流的峰值；在IEEE C57.13中电流互感器励磁特性试验的Y轴是电流互感器二次电动势有效值，X轴是电流互感器二次电流有效值取对数后的值。
因此针对不同标准的电流互感器，其励磁特性曲线的绘制方法也不同，由于我国的标准遵从与IEC 体系，因此针对我国的保护用电流互感器励磁特性曲线主要有IEC60044-1/GB1208和IEC60044-6.GB16847两种。
在完成励磁特性曲线后通常要计算励磁特性曲线的拐点电压，拐点电压反映的是电流互感器进入磁饱和区域的阈值，拐点电压以后电流互感器进入深度磁饱和状态，如果电流互感器运行时其二次端电压达到或超过拐点电压，则互感器进入磁饱和状态而失效。
电流互感器饱和特性的仿真与分析
一
的励磁特性试验来反映，即检验互感器铁芯 的 磁化情况 。在试验过程 中当 电流增大而 电压变 化不大时，说明铁芯 已饱和 。在系统实 际运行 电流 互感器 是为 了保 证 电力系 统安 全经 使 电流互感器在实 际工程 中能够 具有更高的可 过程 中， 电流互感器出现饱和现象 ，会导致互 济运行 ， 必须对 电力设备的运行情 况进行监视 靠 性 和 准 确 性 。 感器的二次 电流误差增大 ，饱和程度越大 ，误 和测 量。 随着超高压 电力系统 的不断发展扩大 ， 差也越大，从而对保护装置的影响也就越大。 １ 电流 互 感 器 的饱 和 对 继电保护动作的正确性和 电能计量的精确性 ３电流互感器饱和特性研究 要求越 来越高 ，从而对互感器的准确性能 也提 电流 互感器 的饱 和就 是 电流 互感 器 铁芯 出了更严格要求 。同时 ，电力系统继 电保护装 中的磁通饱 和，由于磁通密度与感应 电势成正 系 统仿真 模 型中 的有关 元件 及其 参数 设 置用的 电流互感器特性的好坏是保护可靠运行 比。因此，如果电流互感器二次负载阻抗大 ， 置 服 下： 电 源 使 用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ Ｐ Ｓ Ｂ模 块 库 中 的重要条件，特别是 电流互感器在大 电流或强 则在 同样 电流情况 下， 二次 回路感应 电势就大， 的交 流 电压 源 模 块， 电 压 为 ６ ９ ． ３ ｋ Ｖ， 峰值 励磁 情况下所 出现的饱和现象 ，严重地影响着 或在 同样 的负载阻抗下，二次电流越大 ，感应 为９ ７ ． ５ ７ ｋ Ｖ，频率 为 ５ ０ Ｈｚ ；并 联 电抗 器 使用 保护装置运 行的可 靠性。 电势就越 大。电流 互感器严重饱和时，一次 电
电流互感器基础知识介绍PPT课件
电流互感器具有测量精度高、稳定性好、可靠性高、寿命长等特点，是电力系 统中的重要设备之一。同时，由于其具有较大的变比，可以满足不同场合的测 量和保护需求。
02
电流互感器的结构与组成
一次绕组
一次绕组：也称为初级绕组，是 电流互感器输入端，用于将高电 压、大电流转换为低电压、小电
流。
一次绕组通常由铜线或多股绝缘 线绕制而成，匝数较少，匝数决
绝缘电阻与耐压
总结词
绝缘电阻与耐压是评估电流互感器电气性能的重要参数，它们分别代表了互感器的绝缘性能和耐受电压的能力。
详细描述
绝缘电阻是指在正常工作条件下，互感器一次侧与二次侧之间的电阻值，它是衡量互感器绝缘性能的重要指标。 耐压是指在一定时间内，互感器能够承受的最高电压值，它是衡量互感器电气安全性能的重要指标。在选择和使 用电流互感器时，应关注其绝缘电阻和耐压参数是否符合相关标准和使用要求。
03
电流互感器的技术参数
额定电流比
总结词
额定电流比是电流互感器的一个重要参数，它表示了互感器一次侧与二次侧的电 流值之比。
详细描述
额定电流比通常由制造厂家根据互感器的设计、材料和工艺等因素确定，它决定 了互感器在正常工作条件下的输出电流与输入电流的比值。对于电力系统中的互 感器，额定电流比通常较大，以适应大电流的测量需求。
铁心：是电流互感器 的重要组成部分，通 常由硅钢片叠压而成。
铁心的磁性能直接影 响互感器的准确度等 级和误差特性。
铁心的作用是导磁和 导磁回路，提供磁通 路径并减小磁阻。
其他组件
01
其他组件包括绝缘材料、支架、 外壳等，用于支撑和保护绕组和 铁心，并提供电气隔离。
02
此外，还包括一些辅助电路和辅 助元件，如补偿电路、稳压电路 等，以确保互感器的正常运行和 准确测量。
电流互感器两相星型接线的建模与仿真
电流互感器两相星型接线的建模与仿真
电流互感器通常采用两相星型接线方式，即将三相交流电网中的两相电流通过变压器等电流互感器的耦合作用转换成低电平的信号输出。
在建模和仿真时，需要考虑电流互感器的构造特点、尺寸参数、磁路结构、磁芯损耗、漏磁等因素。
同时，还需要对信号处理电路和接收设备进行建模，以综合考虑所有影响因素。
基于以上考虑，电流互感器两相星型接线的建模与仿真主要包括以下步骤：
1. 根据电流互感器的实际特点，确定其物理结构、参数和材料。
2. 根据电路理论和电磁学原理，建立电路模型和电磁场模型。
3. 对电路模型进行仿真，并比较仿真结果与实际测试数据的吻合程度，调整参数。
4. 计算和分析模型的动态响应特性，包括频率特性、相位特性、时域波形等。
5. 结合信号处理电路和接收设备的模型，进行综合仿真。
6. 对仿真结果进行评估和分析，为电流互感器的设计和优化提供依据。
需要注意的是，电流互感器的两相星型接线可能存在潜在的缺陷和问题，如非对称性、漏磁等，并可能会对电网稳定性造成影响。
因此，在进行建模和仿真时，需要加以考虑和分析，并根据实际情况进行相应的优化和改进。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ip
100%
以理想CT相位为零，通常误差为正。
复合误差
c
100% Ip
1 T
T 0
(Knis
ip
)2
dt
注释：Is二次电流；Ip一次电流；Kn变比
6 误差分析
P类及PR类电流互感器误差限值 复合误差与比值差 由于大电流下电流互感器二次输出不再是正弦波，采用复合误差表示 误差的大小，但它往往远大于比值差。 型号与误差 型号：5P15，5P为准确级，15为准确限值系数
CT二次电流I2
500
1000 1500 2000 2500
A/m
3 仿真方法
磁化曲线仿真函数
基尔霍夫公式运用 磁动势：
max[0.95
arctg(k1H
)
k2
H
3 7
]
2
H I1 NI2
二次回路电压和为零：N
d(H ) dt
I2R2
L2
dI2 dt
0
规化求解法 数值离散化
用 代替 d ,用I2 代替 dI2
1 电流互感器分类
按用途分为 测量用 保护用 ➢ P类互感器 准确限值由一次电流为稳态对称时的复合误差， 或励磁特性的拐点来确定。 P PR（小剩磁） PX（低漏磁） ➢ TP类互感器（暂态保护） ➢ TPE类互感器（暂态保护电子式）
2 电流互感器原理
基本电路
一次电 流I1
阻抗Zb
公式原理
磁通Φ
250
200
150
100
50
0
-50-100-150-200-250
4 饱和现象
二次负荷过大引起(N=120,I1=13000A）
150 100 50
0 -50 -100 -150 150 100
理想二次电流 CT二次电流I2
R=0.6Ω 理想二次电流 CT二次电流I2
0.0025 0.0005 -0.0015 -0.0035
5 负载的影响
理想二次电流
CT二次电流I2
R=2.4Ω
磁通Φ
R=2.4Ω
5 负载的影响
感性负载的传变
100 80 60 40 20 0
-20 -40 -60 -80 -100
0.0025
0.0005
-0.0015
-0.0035
理想二次电流 CT二次电流I2
纯感性负载
磁通Φ
纯感性负载
5 负载的影响
t
dt t
dt
3 仿真方法
多变量函数求解 （EXCEL演示）
4 饱和现象
铁芯磁通限制是饱和现象存在的根本因素
一次电流过大引起(N=120,R=1.2,I1=13000、24000A）
理想二次电流 CT二次电流I2
磁通Φ
200
150
100
50
0
-50
-100
-150
-200
理想二次电流 CT二次电流I2
准确级 额定电流下的 额定电流下的相 准确限值电流
电流比差
位差
下的复合误差
5P，5PR
±1%
±1°
5%
10P，10PR
±3%
——
10%
6 误差分析
误差原因分析
励磁损耗(I1=13000A,R=1.2Ω,比值误差=1.4%，复合误差=9.6%)
150
理想二次电流 CT二次电流I2
100
50
0
-50
磁通Φ R=0.6Ω
剩磁引起 磁滞现象
4 饱和现象
-400
-200
2T 1.5
1 0.5
0 -0.5 0
-1 -1.5
-2
200 磁化曲线中值
A/m
400 -400
2T
1.5
1
0.5
A/m
0
-200 -0.5 0
200
400
-1
-1.5
-2
矫顽力Hc=60A
4 饱和现象
剩磁形成
200
理想二次电流 CT二次电流I2
理想二次电流 CT二次电流I2
60
40
20
0
-20
-40
剩磁75%
-60
0.0025 0.0005 -0.0015 -0.0035
0.0025 0.0005 -0.0015 -0.0035
磁通Φ 无剩磁
磁通Φ
剩磁75%
阻性负载的传变
150 100
50 0
-50 -100 -150
0.0025 0.0005 -0.0015 -0.0035
理想二次电流
CT二次电流I2
R=0.6Ω
20000 15000 10000 5000
0 -5000
励磁电流IΦ
35 30 25 20 15 10
5 0 -5 -10
励磁涌流引起
励磁电流IΦ
2000 1500 1000 500
0
4 饱和现象
理想二次电流
CT二次电流I2
R=0.6Ω
0.0035 0.0025 0.0015 0.0005 -0.0005
150
100
50
0
-50
-100
R=0.6Ω
-150
20000 15000 10000 5000
0 -5000
磁通Φ
励磁电流IΦ
0.0025 0.0005 -0.0015 -0.0035
R=0.6Ω
4 饱和现象
剩磁影响比较
80
理想二次电流 CT二次电流I2
60
40
20
0
-20
-40
无剩磁
-60
80
电流互感器特性与仿真
目录
1 电流互感器分类 2 电流互感器原理 3 仿真方法 4 饱和现象 5 负载的影响 6 误差分析 7 伏安特性试验 8 二次回路故障引起的现象
1 电流互感器分类
按原理分为 常规式CT 电子式ECT ➢ 半常规式： 铁芯线圈低功率式LPCT 独立式空心线圈（罗戈夫斯基线圈） ➢ 光效应式： 磁光变换（法拉第效应）
-100
-150
剩磁0%
励磁电流IΦ
4000
2000
0
-2000
-4000
6 误差分析
6
剩磁影响 (7.6%与0.3%)
理想二次电流 CT二次电流I2
50
0.0025
0
0.0005
-50
-0.0015
-100
-150
R=2.4Ω
-0.0035
磁通Φ
R=0.6Ω
磁通Φ
R=2.4Ω
4 饱和现象
一次电流直流分量引起 暂态冲击
200 150 100
50 0
-50 -100 -150
磁通Φ
0.0025 0.0005 -0.0015 -0.0035
R=0.6Ω
N1：N2
二次电流I2
N1I1-N2I2=IL I2=I1/N+IL/N2≈I1/N 基本参数
饱和电压Us,准确限值系数Kalf,内阻RCT,漏感抗XCT
3 仿真方法
仿真原理图
磁化曲线及仿真 中值曲线
CT
CT 一 次 电流I1
回路等效电感L 回路等效电阻R
T
2.5 2
1.5 1
0.5 0 0
容性负载的传变
400 300 200 100
0 -100 -200 -300 -400
0.0025
0.0005
-0.0015
-0.0035
理想二次电流
CT二次电流I2
容性负载 磁通Φ
容性负载
6 误差分析
准确性能一般要求
额定时误差不超过要求
短路时误差不超过要求
误差定义
比值差 相位差
i
KnIs Ip