電流互感器飽和對繼電保護(hù)裝置的影響分析

摘要：隨著供電系統(tǒng)容量的不斷加大，系統(tǒng)短路電流也隨之激增，導(dǎo)致電流互感器（簡稱CT）飽和問題也日益嚴(yán)峻。CT一旦出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，就有可能造成繼電保護(hù)拒動、誤動作或是延遲動作，同時也降低了故障測距的準(zhǔn)確性。常見的CT飽和分為穩(wěn)態(tài)飽和與暫態(tài)飽和兩種。前者產(chǎn)生的原因是一次電流值過大，導(dǎo)致二次電流不能正確傳變一次電流;后者產(chǎn)生的原因是由于大量非周期分量進(jìn)人電流互感器飽和區(qū)域造成的。

關(guān)鍵詞：電流互感器飽和;繼電保護(hù);影響分析;對策

引言

在繼電保護(hù)裝置中，電流互感器作為電流信號的傳變元件對繼電保護(hù)的正確、快速動作有著決定性的作用。電流互感器出現(xiàn)飽和現(xiàn)象就會直接影響繼電保護(hù)裝置的可靠性。在被保護(hù)的設(shè)備沒有正常運(yùn)作或者發(fā)生故障時，繼電保護(hù)裝置的任務(wù)就是作用于開關(guān)，從而發(fā)出警報信號，與此同時，就需要將設(shè)備上還保存的電流引人到保護(hù)裝置中去，這就需要電流互感器來進(jìn)行完成的工作。如果電流互感器本身存有問題，將會大大降低在設(shè)備短路時的準(zhǔn)確度，對繼電保護(hù)的正確工作產(chǎn)生非常大的影響。

一、電流互感器飽和的基本原理

電流互感器又稱儀用變流器（CT）。它是-種將高電壓大電流變換成低電壓小電流的儀器。其工作原理和變壓器相似，是利用變壓器在短路狀態(tài)下電流與匝數(shù)成反比的原理制成的，它的一次線圈匝數(shù)很少，而二次線圈的匝數(shù)很多。電流互感器把高電壓大電流按--定的比例縮小為低電壓小電流，以供給各種儀表和繼電保護(hù)裝置的電流線圈。這不僅可靠地隔離開高壓，保證了人身和裝置的安全。此外，電流互感器的二次額定電流一-律為5A，這就增加了使用上的方便，并使儀表.和繼電器制造標(biāo)準(zhǔn)化。

二、電流互感器飽和對繼電保護(hù)的影響

結(jié)合以往的工作經(jīng)驗和當(dāng)下的工作標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)為電流互感器飽和對繼電保護(hù)的影響，集中在以下幾個方面：

2.1電流互感器飽和出現(xiàn)后，流人電流繼電器的短路電流二次值，將會直接出現(xiàn)變小的情況。此時，將會引起繼電保護(hù)的拒動問題，對部分地方的用電穩(wěn)定性、可靠性，將產(chǎn)生.很大的影響。

2.2電流互感器飽和表現(xiàn)突出后，自身的故障特征，如果滿足了比率差動保護(hù)的相關(guān)動作條件，那么差動保護(hù)仍然可以做出正確的動作。可是，對于發(fā)生在區(qū)外的故障而言，其產(chǎn)生的穿越性電流情況，表現(xiàn)為較大的趨勢，此時引起的電流互感器飽和問題，會在客觀上產(chǎn)生虛假的差動電流，這種差動電流同樣表現(xiàn)較大。經(jīng)過實踐研究發(fā)現(xiàn)，這種情況，會在各個不同的測量點，表現(xiàn)為差異化的情況，電流互感器飽和也會愈加嚴(yán)重，屆時所產(chǎn)生的損失會非常嚴(yán)重。

三、解決電流互感器飽和問題的具體方法

3.1限制短路電流

由于短路電流的幅值是引起CT飽和的一一個重要因素，為避免CT出現(xiàn)飽和情況可以從運(yùn)行方式選擇中限制短路電流。例如在電力系統(tǒng)中可在較高一-級的電壓等級中采取分列運(yùn)行的方式以限制短路電流。分列運(yùn)行后造成的供電可靠性的降低可通過備用電源自動投人等方式補(bǔ)救。在新建系統(tǒng)中短路電流過大可采取串聯(lián)電抗器的做法來限制短路電流。

四、電流互感器飽和對繼電保護(hù)產(chǎn)生影響的對策

4.1選擇合適的電流互感器

選擇合適的電流互感器就是保證互感器飽和特性不至于影響到保護(hù)的正常動作，對電流互感器選擇的基本要求就是保證在穩(wěn)態(tài)對稱短路電流下的誤差范圍內(nèi)。同時CT的選型要充分考慮到CT的暫態(tài)飽和問題，根據(jù)具體情況和運(yùn)行經(jīng)驗選擇合適的CT，例如在高壓系統(tǒng)或大容量電力設(shè)備高壓側(cè)普遍設(shè)計采用TPY級電流互感器，以及選用帶小氣隙的PR級電流互感器。

4.2減小二次阻抗值

1縮短二次電纜接線長度

CT的主要負(fù)載是二次電纜的阻抗，所以在安裝繼電保護(hù)裝置時應(yīng)選擇就地安裝，縮短二次電纜的接線長度，達(dá)到減小CT負(fù)擔(dān)的目的，有效地避免飽和。但是就地安裝繼電保護(hù)裝置對自身裝置的性能具有較高要求，要具備在惡劣氣候環(huán)境下運(yùn)行的能力和抗強(qiáng)電磁干擾的性能。就地安裝還能簡化二次回路，提高供電的穩(wěn)定性。

2.減少CT的二次額定電流

由于功率與電流的平方成正比，當(dāng)CT的二次額定電流降低時，在負(fù)載阻抗不變的情況下，二次回路功率就會成倍降低，這樣CT就不容易產(chǎn)生飽和。同時，還可以選用--次電流倍數(shù)高和額定容量大的互感器，也能達(dá)到減小二次阻抗值的目的。

4.3采取措施限制短路電流

引起CT飽和的一個重要因素就是短路電流的幅值，換句話說，限制短路電流就可以在--定程度上避免CT出現(xiàn)飽和。比如，可以在電力系統(tǒng)中較高一級的電壓等級中采取分列運(yùn)行的方式來限制短路電流的幅值。但是分列運(yùn)行會造成供電穩(wěn)定性降低，這一弊端可以通過備用電源自動投入的方式來改善。在新建的電力系統(tǒng)中可以采取串聯(lián)電抗器的方式來控制短路電流過大。

五、采用抗飽和能力強(qiáng)的繼電保護(hù)裝置

5.1采用對電流飽和不敏感的保護(hù)原理或保護(hù)判據(jù)

例如，采用相位判別原理的繼電器比采用幅值判別原理的繼電器的抗CT飽和的性能要好，因為即使在嚴(yán)重飽和狀態(tài)，正確地恢復(fù)電流的相位還是比較容易的;又如，采用負(fù)序過電流判據(jù)比采用相過電流判據(jù)的抗飽和性能要好，因為飽和狀態(tài)下剩余電流的負(fù)序分量相對于靈敏的負(fù)序電流整定值是足夠大的。當(dāng)然，負(fù)序電流保護(hù)存在著CT二次回路斷線時容易誤動作、三相對稱故障時會拒動、不易整定配合的缺點，要增加附加判據(jù)來克服。

5.2采用對CT飽和不敏感的數(shù)字式保護(hù)裝置

如前所述，瞬時值判別比平均值判別或有效值判別的抗T飽和的性能要好。對于帶時限的保護(hù)，電流的非周期分量對繼電器的動作正確性和準(zhǔn)確性的影響不大，采用全電流判別比采用工頻分量判別的抗CT飽和性能要好。

5.3有效地利用電流不飽和段的信息

CT在電流換向后的一段時間內(nèi)不飽和，在短路開始的1/4周期內(nèi)也不飽和，可以有效地加以利用。采用快速保護(hù)判據(jù)，在電流飽和前就正確地做出判斷（例如高阻抗電流差動繼電器）是一種典型的抗CT飽和做法。采用貯能電容或無源低通濾波器對飽和電流波形進(jìn)行削峰填谷以縮小電流波形的間斷角也是一種簡單有效的辦法。

六、結(jié)束語

為了避免差動保護(hù)的電流互感器大容量電動機(jī)啟動時因電流過大出現(xiàn)飽和而導(dǎo)致差動保護(hù)誤動作，除了在設(shè)備選型上要確保選用容量足夠的保護(hù)級電流互感器外，還可根據(jù)電流互感器的伏安特性曲線和現(xiàn)場實測的電流互感器二次回路負(fù)載阻抗計算出電流互感器的飽和點，以此推算出在最大可能出現(xiàn)的穿越電流作用下，電流互感器是否會飽和以及差動保護(hù)是否會誤動作。只有對電流互感器飽和充分了解認(rèn)識，制定合理的抗CT飽和對策，才能確保繼電保護(hù)裝置的可靠性。

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作者介紹：

唐軻（1987-8-30），性別：男，籍貫：四川省南充市，民族：漢族，學(xué)歷：大學(xué)本科，職稱：工程師，職務(wù)：國網(wǎng)南充供電公司變電運(yùn)檢室變電運(yùn)檢二班副班長，研究方向：變電檢修及運(yùn)行。