淺談電流互感器飽引起電保護誤動及對策

曹維國　韓旭　趙江

【摘 要】本文簡單介紹了電流互感器（CT）飽和的原理，分析了電流互感器出現飽和現象就會直接影響繼電保護裝置運行的可靠性因素，并提出解決電流互感器飽和問題的具體辦法。

【關鍵詞】電流互感器；飽和；保護誤動；對策

0 引言

電流互感器是電力系統中非常重要的一次設備，而掌握其誤差特性及10%誤差曲線，對于繼電保護人員來說是十分必要的，它可避免繼電保護裝置在被保護設備發生故障時拒動，保證電力系統穩定.可靠的運行，對提高繼電保護裝置的正確動作率有著十分重要的意義。

1 電流互感器的誤差

電流互感器，用來將一次大電流變換為二次小電流，并將低壓設備與高壓線路隔離，是一種常見的電氣設備。

做為標準和測量用的電流互感器，要考慮到在正常運行狀態下的比誤差和角誤差；做為保護用的電流互感器，為保證繼電保護及自動裝置的可靠運行，要考慮當系統出現最大短路電流的情況下，繼電保護裝置能正常工作，不致因為飽和及誤差帶來拒動，因而規程的規定，應用于繼電保護的電流互感器，在其二次側負載和一次電流為已知的情況下，電流誤差不得超過10%。當電一次升流未能檢測到分段流互感器不滿足10%誤差要求時，應采取以下措施

（1）改用伏安特性較高的電流互感器二次繞阻，提高代負荷的能力；

（2）提高電流互感器的變比，或采用額定電流小的電流互感器；以減小電流倍數m10；

（3）串聯備用相同級別電流互感器二次繞組，使負荷能力增大一倍；

（4）增大二次電纜截面，或采用消耗功率小的繼電器；以減小二次側負荷；

（5）將電流互感器的不完全星形接線方式改為完全星形接線方式；差電流接線方式改為不完全星形接線方式；

（6）改變二次負荷元件的接線方式，將部分負荷移至互感器備用繞組，以減小計算負荷。

2 電流互感器飽和對繼電保護的影響

電流互感器的誤差直接影響其實際應用，飽和是引起誤差的主要因素之一。當電流互感器的鐵心中磁通密度達到一定數值時將出現飽和現象，此時磁通密度再增加時，要求勵磁電流大幅度增加。保護用電流互感器要求在規定的一次電流范圍內，二次電流的綜合誤差不超出規定值。

2.1 電流互感器保護引起線路誤動事故

2.1.1 事故概述

2010年7月某110kV變電站35kV線路遭受雷擊，線路保護電流速斷拒動，限時速斷動作，重合成功。同時370分段斷路器限時速斷跳閘（重合閘停用），造成35kVII段母線失電。

2.1.2 裝在353kV分段上的電流互感器變比400/5，它的伏安特性比較高，校驗其10%的誤差滿足要求，而裝在該35kV線路上的電流互感器變比為150/5，他的伏安特性比較低，校驗其10%的誤差不能滿足要求，經過計算35kV線路上出口故障最大值為3600A該線路上的電流互感器不能準確反映如此大的故障電流，造成35kV線路速斷動作，分段370斷路器限時速斷動作。

2.1.3 經驗教訓與采取措施

1）當電流10%誤差不能滿足要求，可采用的解決辦法有：

（1）增大二次回路導線的截面積，以減小二次回路總的負載阻抗。

（2）選擇電流大的電流互感器，以降低二次電流，從而降低二次電壓。

（3）采用兩個容量相同，變比相同的電流互感器串聯使用，以增大輸出容量，此時電流互感器的等值容量增大一倍，但是變比不變。

（4）采用飽和電流倍數高的電流互感器，其伏安特性較高，可以減少勵磁電流。

2）電流互感器10%誤差校驗工作存在問題及改進措施

（1）根據反事故措施要點：對電流互感器10%誤差已再三強調。但實際操作中仍存在盲點和誤區。

（2）電流互感器10%誤差校驗工作中的改進

充分認識到電流互感器誤差對保護的影響，降35kV及以下的配電線路，保護用的電流互感器10%誤差校驗工作。

（3）加強技改的校驗管理工作，特別是更換保護、二次電纜改道后，必須校核電流互感器是否滿足10%的誤差曲線的要求。

2.2 TA飽和引起的110kV母差保護動作事故

2.2.1 事故經過

2015年4月25日，變電站110kV甲線發生A相轉三相轉換性故障。

2.2.2 保護動作情況

110kV甲線A變電站側保護經81ms相間距離保護動作，測距6km。

B變電站側保護未動作（B變電站為負荷側，無電源）；A變電站110kV母線差動保護動作跳110kVⅡ段母線所有間隔，故障持續時間為99ms。

2.2.3 保護及相關設備檢查

（1）110kV甲線打了個哈欠進行介質損耗測試、絕緣試驗、伏安特性試驗和變比試驗未發現異常。

（2）核對110kV母線定值，符合定值單要求；檢查110kV母線保護各間隔采樣，除了旁路間隔熱備用無法檢查外，其余間隔采樣正確。

（3）檢查110kV母線保護電流回路接地情況，所有差動回路電流均在110kV母線保護屏上一點接地，無多余接地點；110kV甲線間隔接入母線保護電流回路絕緣，A、B、C、N均大于20MΩ。

（4）母線保護110kV甲線間隔二次電流回路負荷0.38Ω（電流互感器額定二次負荷為30VA，1.2Ω），在110kV母線保護110kV甲線間隔加60A電流保護裝置采樣準確。

（5）110kV母聯110斷路器、110kV甲線104斷路器TA變比為600/5，在本次故障中出現飽和，其中，110kV甲線104斷路器B相TA最嚴重；4號主變壓器114斷路器、5號主變壓器115斷路器TA變比為1200/5，未出現飽和。

2.2.4 110kV母線保護動作分析

110kV甲線發生三相故障時，4號主變壓器114斷路器、5號主變壓器115斷路器、110kV乙線108斷路器提供故障電流，114斷路器電流15.5A、115斷路器電流為15.4，110kV乙線108斷路器電流為7A（TA變比600/5按照1200/5變比折算為3.5A），110kV甲線斷路器電流為68.2A（以A相電流估推算，TA變比600/5，按照1200變比折算為34.1）。

三相故障發生時，110kV甲線104斷路器B、C相產生故障電流，B最大，最大瞬時值打36A受直流電流影響，故障動作時刻電流值為27.8A、和電流值為40.76A，B相滿足比率制動條件而動作。

2.2.5 暴露問題

110kV母聯110斷路器、110kV甲線104斷路器TA變比偏小（均為600/5），TA飽和導致波形。

2.2.6 防范措施

（1）將變電站110kV斷路器600/5的TA變比改為1200/5。

（2）開展220kV及110kV的電流互感器及二次回路檢查與整改工作。開展電流互感器抗飽和能力校對，重視繼電保護設備對電流互感器的要求，把好新電流互感器入網的選型。

3 結論

為了避免變壓器繼電保護裝置因電流互感器出現飽和而導致保護誤動作，除了在設備選型上要確保選用容量足夠的保護級電流互感器外，還可根據電流互感器的伏安特性曲線和現場實測的電流互感器二次回路負載阻抗計算出電流互感器的飽和點，以此推算出在最大電流作用下，電流互感器是否會飽和以及保護裝置是否會誤動作。

【參考文獻】

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[責任編輯：王楠]