分析CT飽和對差動保護的影響

李云強,張桂平,張 濤（國網山東省電力公司東平縣供電公司，山東泰安，271500）

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分析CT飽和對差動保護的影響

李云強,張桂平,張 濤
（國網山東省電力公司東平縣供電公司，山東泰安，271500）

摘要：本文筆者對差動保護裝置的由來及特性進行了描述，并結合CT飽和所造成的影響，逐一分解出CT飽和原因所造成的差動保護動作情況，由此提出了基于減少短路的發生，選擇合適的互感器及安裝合適的繼電保護裝置等防止CT飽和的一系列方法。

關鍵詞：CT飽和電流互感器差動保護

1　差動保護的基本原理

在差動保護過程中，主要的定律是基爾霍夫電流定律，即在電流元件內流入的電流值始終與流出的電流值相等，也就是在向量的方向上兩者的和為零。對于線路的差動保護按照其應用的對象不同可分為多種類型，如對線路本身的保護裝置進行保護就是對電壓器進行保護，對線路的母線部分進行保護就是對母線的差動保護。對變壓器的電流進行保護就是對電流互感器進行保護，使得電流在反向流入裝置后可以和正向流入的電流中和，以便使兩端的電流之和趨向平衡。當回路內的電流不平衡達到保護裝置的設定值時，保護裝置的保護動作會將變壓器斷開。在電流差動保護過程中，其保護動作只限于內部故障的變壓器保護，而對外部設備的故障情況不予處理。在變壓器內的電流產生不平衡現象時，其原因可能有以下幾種：

第一是在電流平穩狀態下所發生的感應電流不平衡，即在電流互感器達到飽和狀態時由此產生的感應電流會引起電流的不平衡運行，其不平衡電流相比于正常電流而言一般有10%的差距。再者是因保護裝置故障所引起的實際互感電流與計算電流不符合，由此產生非平衡電流。同時電壓互感器的電壓在調節之后所引起的電壓差也會產生不平衡電流。

第二是在線路突然斷電情況下引起的不平衡電流。如線路突然發生短路時，短路電流使內部鐵芯的電壓飽和，由此產生的電壓誤差引起的不平衡電流；或者是在變壓器突然閉合或斷開狀態下所引起的不平衡電流。因此從差動保護的過程來分析，差動保護動作的影響因素一般在于CT是否處于飽和狀態。如果在變壓器的CT處于不平衡狀態，那么將由此產生電流差。

2　CT飽和造成的影響

對CT的飽和情況進行研究需要了解CT的工作原理，如在CT飽和時電流互感器的運行狀態和暫態特性，另一方面為了了解電壓互感器對設備的差動保護影響需要知曉電壓互感器的內部原理。在此基礎上，可以得到CT飽和所造成的常見影響情況：

在電流互感器中，因為二次電流會流向保護系統裝置，因此需要對電網的設備進行處理以反映出電力系統的實時運行狀態。因此在保護過程中最基本的條件就是能夠記錄下電流的波形變化情況和故障發生時電流的相位及變化率。在傳統的電流互感器裝置中，一般采用的是對互感器裝置內的一次電流和二次電流進行交換。當線路電流很大并且互感器的內部鐵芯處于飽和狀態時，將使CT出現飽和導致勵磁電流形成指數級的增長。增長過程中所含有的諧波將有損二次電流的強度，從而繼電保護裝置不能正確的判斷出是否應該采取保護措施，因此需要對CT的飽和影響進行分析，以免出現繼電保護裝置的錯誤操作。其次是在電流互感器發生飽和時，會造成線路內的電流發生變化從而造成整個系統的邏輯計算，電流信息與外界電網的情況不一致。一旦系統內的電流信息出現異常，同樣會導致繼電保護裝置產生誤判。事實上，影響CT飽和的主要因素是CT本身和電路中的電流變化情況。在穩定的電流情況下，一旦回路產生阻抗或者CT本身的特性參數發生了變化，將會直接導致線路電流產生微變。其次是在暫態情況下短路的電流會使電流的相位發生偏移，從而形成CT的嚴重飽和。CT發生嚴重飽和時，電流相位中的直流電較大，使得波形向時間軸偏移。而電流互感器中鐵芯的剩余電流又與直流分量的方向一致，從而加快了鐵芯的飽和速度。于是先前的一次電流全部轉化為了勵磁電流，對二次電流的影響程度將會更大。

3　防止CT飽和方法

根據差動保護裝置的動作是判斷CT飽和的重要方法，目前主要采用的是基于故障后線路內的互感電流在間斷的時間內產生的飽和電流所引起的CT飽和。在線路短路或者電流互感器的特性參數發生變化時，極易引起CT飽和現象的發生。防止CT飽和中一般的做法是在整體性能上提高對變壓器的差動保護動作，可以歸納為以下幾點：

（1）盡量減少線路系統短路情況的發生，保持線路中的電流正常。短路電流引起CT飽和的重要因素，為避免此種情況的發生，可以考慮在運行方式下限制電流的短路。比如在系統中可以利用較高級的電壓來控制較低一級的電壓，在短路電流過大的情況下可以采用串聯電阻來減小電流的大小。

（2）選擇合適型號的電流互感器和符合特性的繼電保護裝置。在選擇電流互感器時，需要考慮到電流的暫態情況，比如在線路電壓處于異常情況下的高壓設備設計，可以利用自帶的電流互感器對線路實現電壓下降。在選取過程中，不能利用電流的負荷大小來確定電流的大小，應該在整個線路的保護組裝置處安裝可以保證最大電流的負載能力的保護措施。或者可以采用增加阻抗的方法來增加線路的電阻值，以實現對線路的保護。

（3）安裝繼電保護裝置應選擇在合適的線路位置處，盡量就近或就地安裝以免增加電纜的負荷量，減少電纜的長度避免CT飽和。對繼電保護裝置進行就地安裝后，可以對回路的裝置進行優化，提高了供電的安全穩定性。但就地安裝繼電保護裝置對裝置本身有一定的要求，比如在環境惡劣的天氣中，裝置本身要有一定的抗磁能力和抗阻能力才能滿足就地安裝要求。再次對繼電保護裝置就地安裝可以減小線路中的電流，在整個電力系統的阻抗不變的情況下，減少回路中的電流可以減小功耗從而使CT不易飽和。

參考文獻

王勇,潘婧,鄧智勇.CT飽和對發電機縱差保護影響及預防措施[J].機械工程師,2014,04:169-171.

Analysis of the influence of CT saturation on differential protection

Li Yunqiang,Zhang Guiping,Zhang Tao
（State Grid Shandong electric power company Dongping county power supply company Tai'an Shandong 271500）

Abstract：In this paper,the author to differential protection device of the origin and characteristics are described,and the combined effect caused by CT saturation,one by one to decompose the reason of CT saturation caused by the differential protection action, is put forward in this paper based on the occurrence of short circuit is reduced,select suitable current transformer and the appropriate installation relay protection device to prevent a series of methods for CT saturation.

Keywords：CT saturation current transformer differential protection