電流互感器飽和對繼電保護的影響及對策

吳勝

摘 要： 電流互感器在繼電保護裝置中作為電流信號的傳遍原件，起著決定性作用對于繼電保護，而繼電保護裝置的安全可靠性受電流互感器飽和現象的直接影響。本文針對電流互感器可能出現的飽和現象進行探討，針對導致飽和現象出現的原因進行分析，并對繼電保護受電流互感器的影響進行探討，提出了相應的解決方案。

關鍵詞： 電流互感器；飽和現象；繼電保護；影響及對策

電流互感器的特征是影響繼電保護裝置正確動作的重要因素。當被保護設備發生故障或者是無法正常運作時，作用于開關就是繼電保護裝置的任務，進而發出警報信號。所以就要引入保護裝置將設備上保存的電流，所以工作就需要由電流互感器完成。所以當電流互感器存在問題時會嚴重影響設備短路時的準確度，使繼電保護的正確工作能夠產生較大影響。

1、電流互感器飽和的基本原理

儀用變流器，即一種能夠將高電壓大電流轉換為低電壓小電流的儀器的儀器即我們常說的電流互感器。其有著與變壓器較為類似的工作原理，其原理是通過變壓器，匝數與電流成反比在短路狀態制成。通常按照比例將高壓大電流縮小為低壓小電流并供給于繼電保護裝置和各種儀表的電流線圈是電流互感器的工作目的。其能夠在確保裝置與人身安全的情況下，有效隔離高壓。而且通常得益于電流互感器的二次額定電流均為5A，使其與繼電器儀表能夠制造標準化，更加的便捷，使用起來更加實用方便。

2、電流互感器飽和對各種保護的影響

2.1對電流保護的影響

電流保護指的是瞬間動作的只反映電流增大的保護。如果斷流電流中的非周期分量極大的時候，倘若發生兩相短路故障在保護區內，電流互感器就會因此發生較為短暫的飽和狀態，保護裝置采集到的短路電流其實要比實際電流小，可能會無法達到保護動作值，在非周期的分量減弱后等待電流互感器恢復到線性轉變才能正常的運轉保護工作。三相短路故障發生在保護區時，因為總有一相電流在三相電流中相對的非周期分量比較小，所以不會出現飽和情況，因為這種故障電流非常接近于實際電流，所以得出結論電流互感器暫態和不會影響到三相短路在保護區內的電流斷速保護。

2.2對差動保護的影響

通常變壓器的主保護就是差動保護，差動保護的裝設主要依照循環電流原理進行。其能夠將線上發生的多種相間短路故障引出并且保護三繞組或雙繞組變壓器繞組內部。與此同時變壓器單相匝間的短路故障也可以保護。設置電流互感器在繞組變壓器的兩側，依照循環電流法在其二次側進行接線，倘若電流互感器的同極性端兩側都朝母線側，那么要將兩接線之間并聯，同極性端子相連接入電流繼電器。通常兩側電流互感器的二次電流之差就是繼電器線圈中流過的電流，指的就是差動繼電器接在差動回路上。外部故障和正常運行情況下差動回路理論上來說電流為0。但實際上差動回路中仍然會有不平衡電流，這是因為在外部故障和正常運行情況下，兩側電流互感器特性難以達到完全一致所導致的。將被保護區域或元件兩側電流差而動作反映的保護裝置指的就是差動保護，通常其能夠保護變壓器內部短路故障，在變壓器兩側安裝電流互感器，流入差動繼電器的電流在外部發生短路或正常負荷情況下為不平衡電流，而將兩側電流互感器選擇好變壓比和接線方式的情況下，這個不平衡電流值則可達到很小，使保護不動作，原因是因為電流值小于差動保護的動作電流；而流入繼電器的電流大于差動保護的動作電流，即變壓器發生短路時，差動保護動作于跳閘。

2.3對距離保護的影響

阻抗繼電器距離測量是否精準會受電流互感器和電壓互感器的影響，而導致阻抗繼電器端子上電壓、電流數值誤差、相位誤差的原因有電壓互感器的變比誤差與角誤差、電流互感器的變比誤差與角誤差、電壓互感器二次電纜上的電壓降，最終將使阻抗測量的精準度受到影響。通常當電流互感器飽和后二次側輸出電流產生畸變時，會對距離保護繼電器難以避免的產生一定的影響。

3、解決電流互感器飽和問題的方法

3.1限制短路電流

電流互感器飽和的其中一個組成元素就是短路電流的幅值，而要使電流互感器的飽和情況避免發生，則可以通過限制短路電流的方法解決。比如，高壓電在電力系統中采用分列運行方式，限制短路電流。例如串聯電抗器在新系統中，使過大的短路電流收到限制，有效實現限制短路電流能夠更有利于繼電保護受到電流互感器飽和的影響。

3.2選擇合適的電流互感器

要更加謹慎的選擇電流互感器，因為合適的電流互感器的選擇非常重要，而如何選擇電流互感器是一個重要的問題。首先要根據保護裝置的可能出現的最大短路電流，電流互感器的暫態飽和問題也要充分考慮，要選擇性能優秀的電流互感器結合實際中各種綜合因素，對繼電進行保護作用。

3.3減小二次負擔

通常減小二次負擔的做法有兩各方面，一是要盡可能就地安裝繼電保護裝置，二是要減小電流互感器的二次額定電流。要盡可能使電流互感器的壓力負擔減小就要與實際情況相結合，就地安裝繼電保護裝置，避免產生電流互感器飽和現象。而使供電可靠性提升，簡化二次回路都是就地安裝繼電保護裝置的優點。但是與此同時，這種安裝方式使裝置抗強電磁干擾情況與惡劣氣候環境下的運行能力要求更高，所以要加以重視。而閉合的鐵心和繞組組成了電流互感器，其一次側繞組匝數很少，常串在需要測量的電流線路中，導致了其經常發生線路全部電流流過的情況，而較多的二次側繞組匝數會串接在保護回路和測量儀表中。保護回路和測量儀表串聯線圈阻抗較小是因為其事中閉合的二次側回路導致的，所以使電流互感器工作狀態接近短路。

3.4采用抗電流互感器飽和能力強的繼電保護裝置

在此處要求的則是抗電流互感器暫態飽和能力強的保護裝置，通常電流互感器飽和后電流特征是我們常用判別保護裝置的方法，而電流波形識別法、差判別法、諧波含量判別法都是常見的方式。能夠有效避免電流互感器飽和導致的區外故障保護誤動作的還有差動保護裝置增加的附加穩定特性區。

4、結語

電流互感器在繼電保護裝置中作為電流信號的傳遍原件，起著決定性作用對于繼電保護，而繼電保護裝置的安全可靠性受電流互感器飽和現象的直接影響。飽和狀況的不同會導致強大電流的產生，這種電流會促使電流差動保護，作為一種不平衡電流，導致保護裝置誤動作出現，這是因為設備短路時，不同的電流互感器也有著不一樣的磁化特性導致的。而短路電流的非周期分量對電流互感器的影響比周期分量的影響要大，所以要特別注意電流互感器飽和問題，本文針對電流互感器可能出現的飽和現象進行探討，針對導致飽和現象出現的原因進行分析，并對繼電保護受電流互感器的影響進行探討，提出了相應的解決方案，而繼電保護受電流互感器飽和影響著，要特別加以重視。■

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