電流互感器飽和對繼電保護裝置的影響分析

趙骕璠

摘要：我國的經濟發展需求對用電量的要求逐步增加，因此，電流互感器隨之出現大量的飽和現象，影響繼電保護的作用發揮。電流互感器與繼電保護裝置互相影響，互相制約。當繼電保護裝置所保護的電力設備正常運行時，繼電保護裝置為其提供開啟和關閉的功能，繼電保護裝置還承擔著將剩余電流引導進入保護裝置中的作用，該項工作的進行亦須以電流互感器的正常運行為保障，如在工作進行中，電流互感器發生故障，設備短路時的準確度會嚴重受到影響，繼而影響繼電保護裝置的作用發揮。探析建設用地審批服務的提升策略。

關鍵詞：電流互感器;繼電保護;保護措施

一、電流互感器飽和對繼電保護的影響

1.1對差動保護的影響

差動保護的動作原理是通過直接比較被保護設備兩端電流的幅值和相位，來判斷是保護區內還是區外故障，在保護區內故障時動作跳閘。由于差動保護不需要與上下級保護相配合，可以實現快速動作，保護整定只需要躲過區外故障時流入保護裝置的最大不平衡電流即可。當被保護設備區外近區故障時，故障電流很大，如果一側TA發生飽和，保護裝置檢測到的暫態不平衡電流有可能超過差動保護整定值，差動保護誤動作。但線路和電動機的比率差動保護以及變壓器差動速斷保護由于沒有二次諧波制動功能，如果發生TA飽和，比率差動保護誤動的可能性很大。

1.2對電流速斷保護的影響

電流速斷保護是僅反映于電流增大而瞬時動作的保護。當保護區內發生兩相短路故障時，如果短路電流中的非周期分量很大，導致TA發生暫態飽和，保護裝置采集到的短路故障電流將小于實際電流，有可能達不到速斷保護動作值，只有待非周期分量衰減后，TA恢復線形傳變，速斷保護才動作。如果保護區內發生三相短路故障，由于三相短路電流中，總有一相電流的非周期分量比較小，這相電流一般互感器不會發生飽和，該相故障電流接近實際電流。而微機保護裝置動作電流是取三相電流中最大相電流來參與保護邏輯運算的，因此保護區內三相短路時電流速斷保護不受TA暫態飽和的影響。

1.3對方向縱聯保護的影響

方向縱聯保護是閉鎖式方向保護，當電網發生故障且CT出現暫態飽和時，只要電流方向不發生誤判，方向縱聯保護的區內外特性仍然很明確，保護一般不會出現拒動或誤動。除了出現一種極端情況，即區外故障，且兩側TA出現非常大的暫態不一致現象，而暫態特性好的TA又恰巧裝設在電源側，此時該側保護檢測到故障電流超過了方向縱聯保護啟動電流并判為正方向，而安裝在線路負荷端的保護卻因TA出現嚴重的暫態飽和，檢測到的故障電流小于0.8倍的方向縱聯保護啟動電流，因而未持續發區外故障閉鎖信號，此時保護裝置將誤判為單側電源區內故障，這時方向縱聯保護才有可能誤動。

二、預防電流互感器飽和的措施

2.1限制系統的短路電流

限制系統短路電流的辦法有采用系統分列運行、串聯電抗器，對于已經建成的電力系統，我們盡量采用多分列的運行方式來達到降低系統故障的短路電流，由于電力系統的分列運行會降低運行的可靠性，在分列運行的同時投入電源自動投入裝置，已達到增加系統可靠性的目的。而在新建的變電站中除要考慮短路電流，還要合理配置串聯電抗器的數量。

2.2增加電流互感器的變比

在選擇電流互感器時，不能以負荷電流的大小來確定電流互感器的變比，必須要考慮當系統發生最嚴重故障時，流過電流互感器安裝處的最大短路電流和互感器的負載能力以及電流互感器的飽和倍數來確定電流互感器的短路比。由于在增大電流互感器的短路比后會對繼電保護裝置產生影響，尤其是會降低對CT監視的相關保護的靈敏性。如繼電保護采用5A值，而電流互感器的電流為1A左右，那么電流的采樣精度就會降低，進而影響保護的可靠性。

2.3減少二次回路的負載

電流互感器的二次回路負載主要由電流互感器二次線圈、二次電纜、繼電保護裝置的內置線圈的阻抗構成，電流互感器可以看作是一個內阻極大的電流源，在正常運行時不能開路，而電流互感器的二次線圈負載在互感器制造時已經確定，并能夠滿足相關的要求，同樣，在選擇繼電保護裝置的型號時，我們盡量選擇功耗小的裝置，同時在安裝繼電保護裝置時盡量考慮就地安裝，這樣就可以大大減少二次電纜的使用，有效的減少了電流互感器二次側的阻抗，從而避免了飽和，我們也可以通過采用降低電纜的阻抗來達到降低二次負載的關系，由于電纜線芯的截面積越大，對應的阻抗將越小，所以我們通常采用增加電纜線芯的方法來達到目的，但是隨著電纜線芯的增加，施工成本也跟著上漲，所以要同時考慮可靠性和經濟性。

2.4降低二次額定電流

由于二次側功耗和電流的平方成正比，所以降低電流互感器二次側電流的額定值，在負載不變的條件下，能夠有效減少二次回路的功耗，互感器不容易飽和。當然，在減少二次額定電流的同時會犧牲保護裝置的靈敏性，在電力系統中，常見的二次額定電流有1A、5A值，在西北電網中220kV及以下的系統中常用5A作為額定電流，而在330kV以上采用1A制。而南方電網少用5A作為二次電流一般采用1A制。

2.5提高保護防誤動作的措施

目前的繼電保護裝置都具有抗電流互感器保護特性的原理，一般采用軟件判別的原理，在電流互感器飽和時，為了不降低保護范圍內故障時的保護靈敏度，又能躲過區外故障CT飽和時的不利影響，利用輸電線路故障時刻電流的流向以及CT飽和波形突變的原理，可靠的檢測出區外故障時CT飽和的程度，當判別出飽和后，抬高相應保護的動作門檻，從而防止保護由于CT飽和導致的保護誤動作。

三、結語

電流互感器的特性不同，產生的電流互感器飽和的原因也各種各樣，因此，對于電流互感器飽和對繼電保護影響要根據具體的原因和情況采取不同的對策。當前我國對于相關問題的預防和解決已經取得了一定程度上的進步，大體上避免了電流互感器飽和和繼電保護故障相互影響制約的惡性循環，并能夠找出故障發生的原因采取具體的可行性措施。我國電力行業應當繼續致力于研究減少繼電保護影響的對策，從根本上提高供電的穩定性，為人們的生產生活和國家經濟發展提供有力的電力保障。

參考文獻：

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（作者單位：國網西安供電公司）