電流互感器飽和對繼電保護裝置的影響分析

陳繼金 顧銓 夏聆峰 雷雨田

摘要：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。在被保護的設備沒有正常運作或者發生故障時，繼電保護裝置的任務就是作用于開關，從而發出警報信號，與此同時，就需要將設備上還保存的電流引人到保護裝置中去，這就需要電流互感器來進行完成的工作。如果電流互感器本身存有問題，將會大大降低在設備短路時的準確度，對繼電保護的正確工作產生非常大的影響。

關鍵詞：電流互感器;繼電保護;影響及對策;

一、電流互感器飽和對各種保護的影響

1.1對電流保護的影響。只反映電流增大而且瞬間動作的保護被稱之為電流保護，如果在保護區內發生兩相短路故障的情況下，假如短路電流中的非周期分量非常大時，就會導致電流互感器發生短暫的飽和狀態，而保護裝置里所采集到的短路電流將比實際的電流小很多，這樣就有可能達不到保護的動作值，只有等到非周期的分量減弱后，電流互感器恢復到線型轉變，保護才能正常動作。如果在保護區內發生三相的短路故障時，由于在三相的電流中，總會有--相電流的非周期分量相對較小，該相電流-～般情況下，電流互感器不會發生飽和情況，該項故障電流與實際電流非常接近。所以，保護區內的三相短路時電流速斷保護不受到電流互感器暫態飽和的影響。

1.2對差動保護的影響。差動保護是變壓器的主保護，是按循環電流原理裝設的。主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內部及其引出線上發生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。在繞組變壓器的兩側均裝設電流互感器，其二次側按循環電流法接線，即如果兩側電流互感器的同極性端都朝向母線側，則將同極性端子相連，并在兩接線之間并聯接人電流繼電器。在繼電器線圈中流過的電流是兩側電流互感器的_二次電流之差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的。從理論上講，正常運行及外部故障時，差動回路電流為零。實際上由于兩側電流互感器的特性不可能完全-致等原因，在正常運行和外部短路時，差動回路中仍有不平衡電流流過。差動保護是反映被保護元件（或區域）兩側電流差而動作的保護裝置。差動保護是保護變壓器的內部短路故障，電流互感器安裝在變壓器的兩側，在正常負荷情況或外部發生短路時，流人差動繼電器的電流為不平衡電流，在適當選擇好兩側電流互感器的變壓比和接線方式的條件下，該不平衡電流值很小，并小于差動保護的動作電流，故保護不動作;在變壓器內部發生短路時，流人繼電器的電流大于差動保護的動作電流，差動保護動作于跳閘。

1.3對距離保護的影響。電壓互感器和電流互感器的誤差會影響阻抗繼電器距離測量的精確性。具體說來電流互感器的角誤差和變比誤差、電壓互感器的角誤差和變比誤差以及電壓互感器二次電纜上的電壓降，將弓起阻抗繼電器端子上電壓和電流的相位誤差以及數值誤差，從而影響阻抗測量的精度。飽和后的電流互感器二次側輸出電流產生畸變，不可避免地，對距離保護繼電器造成一定的影響。在電流互感器飽和情況下微機距離保護算法是會產生超越行為的，但是對不同的算法，超越的程度又大不相同。

二、電流互感器飽和對繼電保護產生影響的對策

目前，繼電保護受到的社會關注度較高，同時也是電力工作開展的重點內容。電流互感器飽和在出現后，意味著繼電保護本身將受到很嚴重的影響，如果可以通過多元化的對策來解決影響，不僅能夠更好地控制電流互感器飽和問題，還可以最大限度地提高繼電保護能力，為后續的電力發展，提供足夠的幫助。

2.1限制短路電流

從電流互感器飽和本身來分析短路電流的幅值問題，是引起電流互感器飽和的重要因素。因此，在處理相關問題時，可通過限制短路電流的方法來解決。建議在日后的工作中，從運行方式的角度出發，針對短路電流做出充分地限制處理，避免電流互感器飽和的發生。例如，在電力系統的運行過程中，針對較高一-級的電壓等級當中，可以嘗試應用分列運行的方法，由此來針對短路電流做出良好的限制處理。同時，在分列運行以后，供電可靠性有可能出現降低的情況，為了減少新問題的發生，工作人員可以將備用電源進行投入使用，由此來對供電可靠性做出較多的保證，減少繼電保護受到的威脅，維持電力供應的穩定性。

2.2選擇合適的電流互感器

電流互感器飽和在出現以后，不僅要考慮到技術上的問題，還必須針對設備本身進行分析。考慮到當前的電網運行壓力比較大，受到的外界影響因素多，所以在今后的繼電保護影響處理上，可以選擇合適的電流互感器，從而將電流互感器飽和問題在根源上予以解決。本文認為，電流互感器的選型工作，必須充分地注意到電流互感器的暫態飽和問題。例如，在電力工作過程中，高壓系統、大容量電力設備的高壓側，其設計過程中，普遍采用了TPY級別的電流互感器，并且會適當地配合使用小氣隙的PR級別電流互感器。這樣的選擇方式，能夠充分滿足電網的需求，且不會對繼電保護產生嚴重的影響，可以在現實工作中推廣應用。另一方面，在電流互感器的選擇應用過程中，比較禁忌的一項內容，在于不能采用“按照負荷電流大小，確定保護級電流比”的方法，一定要綜合性的考慮相關影響因素，包括電流互感器安裝位置可能出現的最大短路電流問題，考慮到電流互感器本身的負載能力、自身的飽和倍數等等，這些因素都將對最終的繼電保護產生作用。如果在經濟條件方面比較充足，則可以應用傳感器，代替電流互感器。

2.3減小二次負擔

通過實施上述兩項措施，繼電保護所受到的影響，基本上得到了良好地解決。可對于現階段的快速發展而言，電力工作的革新速度非常快，部分電力技術的成熟和應用，為電流互感器飽和的解決帶來了新的影響因素。為此，我們在解決繼電保護影響的過程中，還必須對細節工作特別注意。建議在今后的工作中，通過多元化的方法、手段，將二次負擔有效地減少，從而取得更好的繼電保護效果。例如，CT的負載主要是二次電纜的阻抗，將繼電保護裝置就地安裝，大大縮短了二次電纜長度，減小了CT的負擔，避免了飽和。另外，就地安裝后，還簡化了二次回路，提高了供電可靠性。

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。事實上，電流互感器飽和一直是影響繼電保護動作的一個重要因素，通過近些年的努力，也取得了很大進步，相信通過各方面的努力，電流互感器飽和對保護裝置的影響將逐步消除。

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