電流互感器飽和原因分析及預控措施

摘 要：電流互感器（簡稱CT），作為電信號傳變元件對繼電保護起著重要的保護作用。本文首先回顧了電流互感器的概念及其作用，其次對影響電流互感器飽和的因素做了具體的分析，最后就如何防止電流互感器飽和提出解決措施。

關鍵詞：電流互感器；飽和；分析；預控

中圖分類號：TM452 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 22-0000-01

一、電流互感器的概念及其作用

電流互感器就是指將大電流按比例規定轉化為小電流的電器設備，電流互感器是依據電磁感應原理而設置的，一般來說電流互感器是由閉合的鐵心，繞組，接線端子及絕緣支持物幾個部分組成。它的繞組匝數根據測量對象的不同而匝數不同，對于需要測量的電流線路，電流互感器的一次繞組匝數很少。對于時常有全部電流通過的線路，電流互感器二次繞組匝數就相對多一些，主要串接在測量儀表和保護回路中。電流互感器在工作運行的時候，其二次回路從始至終都處于閉合狀態，為此測量儀表和保護回路串聯線圈的阻抗很小，由此不難看出電流互感器的工作狀態近乎于短路。

電流互感器的作用就是將數值較大的一次電流通過一定的變比轉換成數值較小的二次電流，電流互感器一般分為保護用電流互感器和計量用電流互感器兩種。計量用電流互感相對于保護用電流互感器的精確度要高，但是在實際的工作中保護用電流互感器由于使用原因易發生過飽和現象，用以防止計量器受到系統故障產生的大的短路電流沖擊。

電流互感器飽和一直是影響電力系統保護裝置正確動作的一個重要的原因，電流互感器飽和分為穩飽和與暫飽和兩種狀態。電流互感器穩飽和的主要原因是一次進入電流互感器飽和區域的一次性電流太大，導致數值較大的電流不能按照正確的指令轉變為數值較小的二次電流。電流互感器暫飽和是因為大量非周期分量進入電流互感器飽和區域而出現電流互感器飽和，影響一次電流的轉變。

電流互感器飽和對于繼電保護裝置的正常使用的影響非常大，很可能導致繼電保護誤動作，拒動作或者延誤動作，也會降低故障的測距的精確度。為此防止電流互感器飽和，對于保障電力系統的穩定與安全意義重大，電流互感器飽和的因素通常有如下幾個方面。（1）故障開始階段，勵磁電流中并沒有發現有大量的非周期量子的存在，但是在經過一段時間以后，非周期分量開始逐步的聚集逐步的增多，使得鐵心達到無可避免的飽和。電流互感器進入飽和的時間與電流互感器一次系統時間常數，電流互感器二次系統時間常數以及電流互感器的二次負載關系密切；（2）電流互感器飽和與非周期分量關系緊密。當一次電流中的非周期分量越大時，就會出現勵磁電流中非周期分量劇增，由此導致電流互感器飽和越發的嚴重；（3）影響電流互感器飽和的因素固然很對，但是一次系統時間常數的大小與電流互感器飽和有著最為直接的關系。如果一次系統常數越大，那么勵磁電流中非周期分量必然會衰減，這樣使得電流互感器難以脫離飽和狀態；（4）電流互感器的二次負載也是影響電流互感器飽和主要原因。當電流互感器的二次負載不斷加大時，勵磁電流中非周期分量隨之而然也會增多，這給電流互感器脫離飽和狀態制造不小的難度。

以上電流互感器飽和的因素不包括鐵心剩磁的影響，如果把鐵心剩磁這個因素考慮在內，就會出現這樣的狀況：當勵磁電流中的非周期分量恰巧與相互對應的磁通和剩磁的方向相同時，鐵心將會更加迅速更加徹底的進入飽和，當電源電壓十分低的時候，鐵心離飽和已是相當的接近。

二、防止電流互感器飽和的方法和措施

既然電流互感器飽對于繼電保護裝置的有效工作影響巨大，那么運用科學的手段防止電流互感器飽和是一種必然的選擇。要做到防止電流互感器飽和，首先要了解電流互感器的工作特點，必須要確認保護外部故障通過大電流時，是否會導致飽和現象的發生，以及該電流是否影響保護動作的正確執行，為了驗證以上的判斷，在日常的工作中，可以運用一些科學的試驗方法去檢驗。顯然要達到以上的驗證目的，最直接最簡單的辦法就是二次側帶實際負載。從電流互感器的一側通入電流，通過細心的觀察二次電流的運行情況，經過客觀的分析找出電流互感器的飽和點。不過該方案在實際操作的過程中要因情而異區別對待，對于保護用的電流互感器，其飽和點可能超過額定的電流的15-20倍，當電流互感器變比比較大時，要在現場完成如上二次側帶實際負載試驗有很大的難度。

針對電流互感器飽和，當前防止電流互感器飽和的方法如下：

（一）繼電保護裝置配備電流互感器要有實用性。在給繼電保護裝置電流互感器要選擇參數適宜，類型適當的電流互感器，這樣才有可能保證電流互感器的保護動作的性能。在給繼電保護裝置配置電流互感器要注意保證使用的電流互感器的誤差范圍要處于穩態和短路的電流之下。

（二）繼電保護裝置要根據實際情況采取減輕飽和影響的措施。繼電保護裝置采取恰當措施完全會有效減緩電流互感器飽和影響，特別是對于暫飽和影響效果顯著。與此同時，繼電保護裝置采取減輕飽和影響的措施。對于降低電流互感器的成本以及提高其保護動作的安全性正確性可依賴性也是意義非凡，尤其是現在電子計算機的運用比較廣泛，使得微機保護具有很大的巨大的挖掘潛力。從目前的生產情況來看，一些母線差動和一些型式發電機和變壓器差動一直在使用抗飽和措施，都取得不錯的效果，這對于其他保護裝置使用抗飽和措施是有益的借鑒與參考。

（三）合理使用二次抗阻值。根據以往的工作經驗，可以得出以下結論：在二次抗阻值等同的情況下，增大其抗阻值，可以適時的降低電流互感器的飽和程度。反之在減少二次抗阻值時，可以有效的改善電流互感器的傳變特征。對于如何減少二次抗阻值，一般不外乎使用交流功耗小的繼電保護裝置，縮短二次電纜接線長度以及減少電流互感器二次額定電流等。

（四）合理使用電感值。防止電流互感器飽和的方法根據不同狀況可以選擇的方法也很多，在同等二次抗阻值條件下，有計劃有步驟地提高電感值也是一種不錯的選擇。

三、結束語

電流互感器作為電流信號傳變元件，是繼電保護裝置且電流互感器飽和對于電力系統的正常運行影響很大。本文從電流互感器基本涵義出發，逐步解析了發生電流互感器飽和的原因，對如何防止電流互感器飽和的方法提出建議，不足之處敬請大家商榷。

參考文獻：

[1]王家福.電流互感器飽和對繼電保護動作的影響分析[J].繼電，2013（S1）.

[2]程先鋒.淺議電流互感器飽和對繼電保護的影響與對策[J].自動化技術與應用，2010（11）.