電流互感器誤差對繼電保護的影響分析及間接措施

曾永龍

摘 要：繼電保護設備主要就是利用電流互感器來保護元件中流過的電流，但是因為電流互感器中存在一定誤差，因此導致出現一次短路電流偏差，從而影響繼電保護設備的正常運行，為了保證可以正常運行和應用繼電保護設備，需要深入分析和研究電流互感器，對出現誤差的原因進行分析，確定檢驗誤差的方式，研究電流互感器誤差對繼電保護的影響，找到解決措施。

關鍵詞：電流互感器；誤差；繼電保護；間接措施

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

運行電力系統的時候，當電力系統出現電氣元件故障的時候，需要合理應用繼電保護設備，能夠有選擇的、迅速的、自動的切除故障元器件，確保可以快速恢復其他不存在故障的設備。正確感知故障大小是確保設備安全運行的基礎，利用電流互感器可以反映繼電保護設備中被保護元件流過的電流。電流互感器誤差會極大程度影響整體設備的運行質量，是否能夠真實的在短路中傳遞一次電流，對于正確運行繼電保護設備具備一定影響。電流互感器會對一次電流的傳遞產生很大影響，依據相關規章制度表明，在具備等于最大短路電流的一次互感器電流的時候，繼電保護設備變比誤差應該小于等于10%。

一、電流互感器誤差對繼電保護的影響

（一）距離保護

電流互感器變比誤差會對測量繼電器阻抗的準確性造成影響，進而影響距離保護，電流互感器誤差會導致阻抗繼電器電流數值誤差以及相位誤差，嚴重影響整體測量精度。從阻抗繼電器方面來說，利用電流互感器電流會進入到一次系統，因此，誤差會增加影響阻抗測量的相角和數值。假設距離保護安裝處被保護線路的Id距離位置形成金屬性故障，那么此時UAB是母線殘壓，公式為：

UAB=（IA-IB）ZIId

其中，從母線流向AB的電流就是IA、IB，被保護線路單位長度阻抗正序值是ZI，實際分析的時候需要考慮電流互感器誤差，incident，測量繼電器電流是：

Ia=（IA-IB）kjejδ/nLH

其中Kj是誤差系數，δ是角誤差，電流互感器變比是nLH。

可以發現，實際保護區域長度和整定保護區域長度存在一定比值，因為存在電流互感器誤差，因此，會嚴重影響測量阻抗的數值，改變了相角，也會影響阻抗繼電器實際保護長度區域。電流互感器誤差會促使存在偏離整定阻抗角的測量繼電器阻抗角，并且由于電流互感器存在誤差，改變測量阻抗的數值，從而影響保護范圍，對于正常運用距離保護產生影響，所以，在具備最大靈敏角度的偏離阻抗角的時候，會影響靈敏度。當存在不多于10%電流互感器誤差的時候，電流互感器誤差給距離保護的影響會變得更大，嚴重的可能出現不正常保護動作。

（二）縱聯差動保護

外部短路過程中的縱聯差動保護，雖然具備相等的兩側一次電流，但是因為存在溫差，促使二次差動回路中會出現不平衡電流，嚴重影響縱聯差動保護的靈敏度，為了保證可以正確進行縱聯差動保護動作，需要符合10%電流互感器變比誤差的實際要求來實施差動保護。環流法接線中實施差動保護的時候，電流互感器兩側不同誤差導致形成不平衡電流，也就是所說的勵磁電流之差，假設電流互感A側不符合電流互感器變比10%誤差的實際需求，在d點出現區外故障的過程中，隨著不斷提高一次電流，會因為受到非周期短路電流分量的影響，促使迅速保護電流互感器鐵心。從分析誤差角度來說，電流互感器A存在遠遠高于電流互感器B側的勵磁電流，從而使得相比較正常運行來說，繼電器線圈中增加了一些電流，會對正確進行縱聯差動保護產生極大影響，嚴重的可能出現誤動作。為了有效降低電流互感器誤差中出現的不平衡電流，利用特制C級別電流互感器來對設備進行縱聯差動保護。在對電流互感器配置二次負載的時候，校驗的過程中需要滿足10%誤差變比需求，盡可能應用相同型號、相同廠家的電流互感器。

（三）階段式電流保護

階段式電流保護可以有機組合過電流保護、限時電流保護、瞬時電流保護，合理配合動作時限和動作電流來達到對保護區域進行保護線路的目的，但是實際應用的時候，如果不能完全符合電流互感器誤差10%的需求進行動作保護的時候，會極大程度降低電流保護的可靠性。分析階段式電流保護中的兩段，其中II段是限時速斷電流保護，I段是瞬時速斷電流保護，AB是兩側電源線路中的兩段式電流保護，當B位置上具備不符合10誤差的電流互感器變比的時候，因為受到非周期性短路電流分量的影響，會提高勵磁電流，極大程度降低保護設備的電流，促使I段保護中的B降低保護區，甚至會在A的II段電流保護范圍之中形成I段B處電流保護范圍。如果是在d的位置出現電流故障，因為此故障點處于I段保護范圍以外，此時會導致B點保護不進行動作，如果故障點處于II段A范圍保護以外，會促使A的保護動作形成延時跳閘的現象，最終導致形成越級跳閘，會適當對故障范圍進行擴大，嚴重影響穩定運行電力系統。在充分了解以及掌握分析對于繼電保護影響總電流互感器誤差的作用，如果具備不滿足10%誤差的電流互感器變比，會導致其無法正確進行保護動作，因此，需要具備等于最大短路電流的電流互感器一次電流，應該具備小于等于10%的變比誤差。

二、如何解決電流互感器10%的誤差

第一，增加控制電纜在二次回路中的橫截面積。電流互感器的負載通常情況下是決定于控制電纜的電阻大小。為了降低電流互感器二次繞組的負載，將控制電纜的橫截面增大可以明顯地減小電流互感器的誤差。

第二，使用高伏安二次繞組。利用伏安特性比較高的二次繞組提高電流互感器的飽和電壓，彌補當時的二次繞組誤差，從而將電流互感器的誤差降到最低。

第三，將一臺相同變比的電流互感器串聯。將兩臺同變比的電流互感器串聯起來使用可以使允許的二次負載增大，增大了電流互感器的容量，進而將電流互感器的誤差降到最低。

第四，改變電流互感器的變比。增大電流互感器的變比可以成比例的減小二次電流，同樣的負載下也成比例地降低了二次線圈的感應電勢，磁通按照變比的平方下降，減小了勵磁電流，進而將電流互感器的誤差降到最低。

結語

綜上所述，電力設備實際運行工作的時候，需要合理應用電流互感器10%變比誤差曲線，利用10%變比誤差電流互感器曲線來合理選擇控制二次回路電纜的截面，并且也可以適當檢測是否具備符合誤差10%的電流互感器二次側負荷阻抗要求，盡可能的降低電流互感器出現誤差的可能性，以便于可以有效增加電流互感器繼電保護設備的靈敏度，確保繼電保護設備可以正常運行，保證整體運行質量和降低運行誤差，帶動國內電力行業的進步和發展，提高社會效益和經濟效益。

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