短路故障时发电机保护用电流互感器中屏蔽绕组作用的评估祖辞(沈阳变压器有限责任公司,辽宁沈阳110025)结果。
中国分类号:TM452:A1刖吕由于大型发电机额定电流很大,相间距离较小,各相电流磁场对邻相套管上环形电流互感器的作用非常强,因而必须采取磁屏蔽措施。措施之一是在互感器上加设磁屏蔽绕组。对电流互感器的屏蔽绕组设计,通常着重考虑额定电流下绕组的屏蔽作用和发热问题,很少考虑合电流时的屏蔽效果。本文就短路故障时屏蔽绕组对保护用电流互感器的屏蔽作用加以分析。
2屏蔽绕组的屏蔽原理简介邻相电流对环形互感器铁心的影响可用表示。以邻相导体为圆心和相间距0为半径的圆,视为邻相电流杂散磁通的主路径。磁通由点进人铁心,分两路经铁心两侧半圆汇合到i点流出。
邻相电流杂散磁通和屏蔽绕组屏蔽绕组由铁心圆周上正交布置的两对屏蔽绕组构成,每对绕组反极性串联,每个绕组各占铁心圆周的1/4,皆为况匝。仅画出屏蔽水平位置邻相电流的一对绕组,它们相当于互成短路的两个开磁路低精度电流互感器。按照互感器原理,其一次安匝为磁位差与邻相电流A同相),二次安匝与之基本上数值相等方向相反,正好平衡外来磁势,起着屏蔽铁心的作用。
电流称为平衡电流,与邻相电流A的相位差为TT,可用下式计算。
3屏蔽绕组耦合的剩余杂散磁通平衡电流的产生必须有一定量的剩余杂散磁通存在,这些磁通量取决于屏蔽绕组的阻抗。如忽略其微小漏抗,则磁通与绕组电阻成正比,磁通与平衡电流的相位差为/2(滞后)。额定电流下的剩余杂散磁通密度瓦用下式。计算:邻相额定电流下屏蔽绕组的平衡电流,AS互感器铁心截面积,m2/*额定频率,Hz4二次绕组的主磁通额定电流下二次绕组主磁通密度Ba用下式计算:的总平衡电流和剩余杂散磁通电流互感器总平衡电流剩余杂散磁通剩余杂散磁通与主磁通*小相位差aA相互感器0.5VT‘0.5VTtt/6B相互感器VT’V3"B*tt/2C相互感器0.5VTl,0.5VTBtt/6可见,在正常情况下,B相互感器的总平衡电流和剩余杂散磁通*大。
N2n二次绕组匝数Z,二次负荷阻抗(电阻,电抗Zb),D由于发电机环形电流互感器的一次电流达数千安,二次绕组匝数多,绕组电阻值比二次负荷阻抗值相对较大,无论负荷功率因数如何,互感器二次回路的阻抗角皆较小,互感器主磁通52导前二次电流/2(滞后一次电流/,)的相位差接近于TT/2,下面假定此相位差为TT/2.5铁心中局部*高磁通密度环形电流互感器的主磁通经铁心圆周闭合,剩余杂散磁通经部分铁心和空气回路闭合,两种磁通在彼此相位差*小的部分铁心上的相量和,形成铁心局部*高磁通。
安装在发电机套管上的三相组电流互感器,其铁心中的杂散磁通与套管的布置方式有关。本文仅考虑A、B、C相3个套管单排列布置,如所示。对于线端、中性点端的6个套管的双排列布置,主要差别是增加了返回导体电流作用,其分析可以类推。