测量级误差分析与计算

测量级误差分析与计算电流互感器的主要作用是给测量仪表、仪器或继电保护控制装置传递信息，而 起核心作用的是二次线圈。为了使其仪表能正确的反映电网中电流的变化，就必 须使其误差在一定的范围之内。一、准确度引入原因：保证其测量误差精度。定义：以额定电流下的最大允许电流误差百分数标称。GB12081997 规定，测量用电流互感器准确级有 0.1、0.2、0.5、1、3、5 六种等级，其测量点为额定一次电流的5%、20%、100%、120%，在额定频率和 额定负荷下的误差限值见下表。准确级电流误差（%）在下列额定电流（）时相位差，在下列额定电流（）时土（）土（crad）5201001205201001205201001200.10.40.20.10.1158550.450.240.150.150.20.750.350.20.2301510100.90.450.30.30.51.50.750.50.5904530302.71.350.90.913.01.51.01.01809060605.42.71.81.8准确级电流误差（土）在下列额定电流（）时5120333555注：3级和5级的相位不予规定GB12081997 还规定了两种特殊使用要求的电流互感器准确级为 0.2S 和0.5S。这两种准确级只适用于额定电流二次电流为5A的电流互感器，其误差限 值如下表。准确级电流误差（%）在下列额定电流（）时相位差，在下列额定电流（）时土（）土（crad）1520100120152010012015201001200.2S0.750.350.20.20.230151010100.90.450.30.30.30.5S1.50.750.50.50.590453030302.71.350.90.90.9二、V则里级误差1、电流误差引起原因：励磁电流存在KI 一 I定义：g 二-n-2一1 *100,%iI12、相位差：一次测电流与二次测电流相量的相位差。3、误差的计算公式g (%)二sin(a+e)*100 i( IN)1c (%)二cos(a+6 )*100 i( IN)1三、影响误差的因素假定磁导率卩为常数，将计算公式作适当的变换的IZLg (%)二-2_2_csin(a+e)*100i2 兀 f 卩 A N (-N)C 2 N1IZLg (%)二-2-2-CCOS(a+e)*100i2 兀 f 卩 A N (-N)C 2 N11、二次测总阻抗 - ，它是二次测线圈阻抗和负荷阻抗之和。2、二次绕组r计算2r = p *_2n2(55 0c)S2p 导线电阻系数，铜线在55 c时，p= 0.02Q * mm2 / m ；铜线在(550c)75 c 时 p= 0.021350 * mm2 /m(750c)N 额定二次匝数；2NS 二次导线截面积；2- 二次绕组导线平均匝长。当绕组层数小于等于 4 时，平均匝长22( a + b + 28 + 28 + 2h) + 兀 c2 1 2、计算二次漏抗x额定一次安匝x近视值2三6000.050.16000.10.22、铁心截面积与平均磁路长铁心形状平均磁路长Lc截面积A / cm2C叠片系数KP冷轧硅钢坡莫合金超微晶合金叠积式2 (A+B) +4CCHKp0.930.96圆环形兀(D + d)/2(D d)HK /2p0.940.970.90.7矩形2(A+B)+兀(2R+C)CHKp扁圆形2B + 兀(2 R + C)CHKp实际中，导磁率卩不是一常数，在低磁密区段，卩较低，随着磁密的增加,卩增加，当磁密增加到一定程度后，BH曲线弯曲，卩开始下降，进入饱和区, 卩降将降到很低。四、误差补偿匝数补偿补偿原理：减小N，使I增加。22整数匝补偿方法：两根导线并绕，一根绕够满匝 N ，一根少绕 N 匝2 Nb补偿值：g二鼻*100,%bN2N分数匝补偿引入原因：当电流互感器二次绕组匝数N二100，额定电流误差2Ng =-0.39，若取补偿匝数N二1，则g =型*100 = 1，补偿ibb 100后误差g = 0.61，使误差的绝对值增大，出现过补偿。i补偿方法补偿值gb两根并绕1*1002 N2 N铁心分两部分Ab *100 2 N A2 N c铁心穿孔一 *100 2N AL2 N c bAb 少绕一匝铁心截面积铁心总截面积Lb 少绕一匝铁心平均磁路长整个铁心平均磁路长当两根并绕导线的线径不同时，补偿值为g二丄*100 ,其中R为绕 b N R + Ra2 N a c 满 N 匝导线的电阻， R 为少绕一匝导线的电阻。2 Nc五、仪表保安系数引入原因：保护仪表仪器定义：FS=仪表保安电流/额定一次电流GB12081997 推荐值： 5， 10。仪表保安电流：在额定二次负荷下，复合误差不小于 10%的最小一次电流。对于保护用电流互感器，其工作在过电流情况下时，由于电流波形畸变，不 能用电流误差和相位差来规定其误差特性，而要用复合来规定其误差特性，其准 确级标称方法是以该准确级在额定准确限值一次电流下所规定的最大允许复合 误差百分数标称，并在其后标以“P”字母以表示保护用。GB12081997规定 保护用电流互感器准确级有5P和10P，它们在额定频率和额定负荷下误差限值 见下表：准确级额定一次电流下的电流误差土额定一次电流下的相位差在额定准确限值一 次电流的复合误差土 （、土 crad5P1601.851010P对于保护用电流互感器，还有一重要指标准确限值系数，它是保证复合误差不超出规定值时的一次电流倍数，GB12081997规定标准值为5, 10、15、 20、30。六、测量用线圈误差计算计算事例已知铁心裸尺寸：160/200*30 mm包绕完成后尺寸：140/ 220*50 mm冷轧硅钢比重：7.65g /cm3叠片系数 K ：0.96漆包线尺寸： 1.8的QQ-2漆包铜线单根绕满400匝 计算：铁心截面积：A =2 *3*0.96 = 5.76cm2 c2r 20 +16 . _ , _ .铁心平均磁路长：L =*兀=56.54c2铁心重量：G = 5.76*56.54*7.65*10 -3 = 2.49Kg1.82漆包线截面积：S = 兀=2.54mm平均匝长： L =139.5mm准确级;0.5电流比;2*1000/5A额定二次负荷Z （cos申=0.8）:20铁心有效截面积：A = 5.76cm2平均磁路长度：L = 56N） cm2000N = 400匝N= 400匝二次绕阻抗：r= 0.4390 x2(55?)二次负荷有功分量R2： 1.6 0二次负荷无功分量x2： 1.2 o二次回路总电阻R2+r2: 2.039 O二次回路总电抗X2+x2： 1.35 O漆包线重量： G=2.54*139.5*400*10 -3*8.9*10-3*1.05=1.32Kg2.54导线电阻：r = 0.02* 139.5*400*10 -3 = 0.4390二次回路总电抗：Z二J(X + x ,S22b +(R + r)2 =：2 22.445。阻抗角：a = Arctg (X2 + x2)/(R2 + r2) =33.51。I/I1N*100,(%)520100120I2=I2N*I1/I1N(%)0.25156二次感应电动势；e2=i2*z80.61132.44512.22514.670B=45*E2/ (N2AC), T0.61130.04780.23880.2865铁心材料及热处理情况普通退火处理(IN)cm0.01640.02850.08200.0940(IN)。0.92731.6114.6365.3159(028.533.849.253sin(a + 9 )0.8830.9230.9920.998cos(a + 9 )0.4690.3850.1270.0608(IN)1=(IN)1N*I1/I1N10040020002400& (%)= (:y sin (a+9 )x1001-0.819-0.371-0.230-0.221