繼電保護(hù)對(duì)電流互感器特性要求的重要性及其簡(jiǎn)易判斷方法

摘要：分析電流互感器的特性對(duì)繼電保護(hù)的影響，并提出了驗(yàn)算互感器是否滿足要求的簡(jiǎn)易方法。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù) 特性 電流互感器

為保證電力系統(tǒng)一次設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，繼電保護(hù)在電力運(yùn)行中必不可少，而保護(hù)用電流互感器則是保護(hù)系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的設(shè)備之一，電流互感器測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，直接關(guān)系到保護(hù)裝置、監(jiān)控裝置等二次設(shè)備的正常運(yùn)行。

電流互感器在正常運(yùn)行時(shí)，一次電流和二次電流是按電流互感器的變比關(guān)系上升或下降的。但在系統(tǒng)發(fā)生故障，一次電流劇增時(shí)，由于鐵芯飽和，二次電流隨著一次電流增大至一定程度時(shí)，就不再按一定比例增大，甚至不再增大了（即互感器飽和）。為保證故障電流被正確反映，在系統(tǒng)故障時(shí)，要求電流互感器在最大短路電流情況下，比差不得超過(guò)10%，否則，可能會(huì)造成保護(hù)裝置的拒動(dòng)和誤動(dòng)，在實(shí)踐中已有很多事故教訓(xùn)。

如某一次變電所主變壓器差動(dòng)保護(hù)由于220kV側(cè)電流互感器與66kV側(cè)電流互感器特性不配合，當(dāng)外部發(fā)生穿越性故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，造成大面積停電事故。又如，某變電所輸電線路電流速斷保護(hù)由于電流互感器二次回路負(fù)荷過(guò)大，使電流互感器10%誤差特性不合格，當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)保護(hù)裝置拒動(dòng)從而使事故擴(kuò)大。為避免類似事故發(fā)生，實(shí)踐中，可以用以下幾種簡(jiǎn)單方法驗(yàn)算電流互感器能否滿足要求。

1 電流保護(hù)

電流互感器鐵芯的磁通密度過(guò)大會(huì)引起互感器的飽和，從而使互感器的誤差大為增加，因此設(shè)計(jì)規(guī)程中規(guī)定，保護(hù)用電流互感器需要滿足在通過(guò)15倍至20倍的額定電流時(shí)，不得出現(xiàn)飽和；鐵芯的磁通密度可通過(guò)電流互感器的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反映出來(lái)，因此，通過(guò)電流互感器伏安特性曲線上的飽和電壓值，就可以計(jì)算出其飽和電流。

例某一線路電流保護(hù)，電流互感器為不完全星形接線，該保護(hù)的整定值Izd=50A，電流互感器二次回路的實(shí)測(cè)負(fù)載Z為0.8Ω，從電流互感器U2=f(I2)的特性曲線中查出拐點(diǎn)電壓U2為65V，如圖所示，因此，電流互感器飽和點(diǎn)電壓U2=65V，大于50×0.8=40V，用這樣簡(jiǎn)單的驗(yàn)算方法在實(shí)踐中證明是適用的，如不能滿足此條件，在運(yùn)行中可能發(fā)生拒動(dòng)或誤動(dòng)。

又如某設(shè)備的電流速斷保護(hù)，其電流互感器的接線形式采用不完全星形接線，該保護(hù)裝置的動(dòng)作電流為Izd=70A，電流互感器二次回路的實(shí)測(cè)阻抗Z為2Ω，查詢電流互感器U2=f(I2)的特性曲線可知該電流互感器拐點(diǎn)電壓U2=80V，通過(guò)對(duì)比，動(dòng)作時(shí)需要的電壓70×2=140V遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于該電流互感器的飽和點(diǎn)電壓U2，所以當(dāng)系統(tǒng)一次設(shè)備故障時(shí)該保護(hù)將拒絕動(dòng)作，該保護(hù)裝置完全失效。

2 差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)是按比較被保護(hù)元件兩側(cè)的電流大小和相位的原理實(shí)現(xiàn)的，為了實(shí)現(xiàn)這種比較，對(duì)電流互感器提出了較特殊的要求，被保護(hù)元件兩側(cè)的電流互感器必須型號(hào)相同、變比相同，二次側(cè)按環(huán)流法連接，再將差動(dòng)繼電器并聯(lián)接入，所以在正常運(yùn)行或被保護(hù)元件外部故障時(shí)，流過(guò)電流互感器二次側(cè)的電流I1和I2大小相等、相位相同，流入差動(dòng)回路的電流Ij=I1-I2=0，保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作。但在實(shí)際應(yīng)用中，這兩個(gè)型號(hào)相同、變比相同的電流互感器的特性會(huì)有或大或小的差別，兩者的勵(lì)磁電流也會(huì)不一樣，這就導(dǎo)致當(dāng)同一電流通過(guò)兩個(gè)電流互感器時(shí)，差動(dòng)繼電器中會(huì)有不平衡電流Ibp出現(xiàn)，而且Ibp的大小隨著被保護(hù)元件中一次電流的增大而增大，進(jìn)而影響了繼電保護(hù)裝置的正常工作，若兩個(gè)電流互感器的特性相差比較大時(shí)，就會(huì)使保護(hù)裝置誤動(dòng)作。為了防止這種誤動(dòng)作的發(fā)生，要求差動(dòng)保護(hù)用電流互感器的U2=f(I2)特性曲線應(yīng)盡量一致，以減少不平衡電流Ibp，如圖2所示，實(shí)踐中應(yīng)注意使用在U2=f(I2)曲線拐點(diǎn)以下部分。

3 接地保護(hù)

將三相電流互感器極性相同的二次端子分別連接在一起，輸出端接入電流繼電器，就組成了零序電流濾過(guò)器。

零序電流保護(hù)裝置在正常情況或三相短路時(shí)，系統(tǒng)處于對(duì)稱狀態(tài)，保護(hù)裝置中沒(méi)有零序電流流過(guò)（零序電流IA+IB+IC=0），但由于保護(hù)裝置使用的互感器特性不可能完全一致，三相電流互感器的勵(lì)磁電流不對(duì)稱形成了不平衡電流，影響了保護(hù)裝置的工作可靠性。故在實(shí)踐中，應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行勵(lì)磁特性（伏安特性）曲線試驗(yàn)，同組使用的電流互感器，其勵(lì)磁特性應(yīng)盡可能一致，不應(yīng)相差2.5%—3.0%，在零序電流保護(hù)動(dòng)作值的整定時(shí)，也應(yīng)作適當(dāng)考慮，以減少互感器飽和對(duì)零序電流保護(hù)裝置的影響。

同時(shí)當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)，因?yàn)榱阈螂娏鞅Ｗo(hù)中三個(gè)電流互感器二次線圈是并聯(lián)連接的，導(dǎo)致一部分短路電流被非故障互感器汲出，結(jié)果降低了流入零序電流繼電器的電流，如圖3所示。

從上述不難看出，勵(lì)磁阻抗越大，電流互感器的汲出效應(yīng)越小，因此，要求零序電流接地保護(hù)使用的電流互感器勵(lì)磁阻抗越大越好。