電流互感器誤差對繼電保護(hù)的影響分析及間接措施

曾永龍

摘 要：繼電保護(hù)設(shè)備主要就是利用電流互感器來保護(hù)元件中流過的電流，但是因?yàn)殡娏骰ジ衅髦写嬖谝欢ㄕ`差，因此導(dǎo)致出現(xiàn)一次短路電流偏差，從而影響繼電保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行，為了保證可以正常運(yùn)行和應(yīng)用繼電保護(hù)設(shè)備，需要深入分析和研究電流互感器，對出現(xiàn)誤差的原因進(jìn)行分析，確定檢驗(yàn)誤差的方式，研究電流互感器誤差對繼電保護(hù)的影響，找到解決措施。

關(guān)鍵詞：電流互感器；誤差；繼電保護(hù)；間接措施

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

運(yùn)行電力系統(tǒng)的時(shí)候，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)電氣元件故障的時(shí)候，需要合理應(yīng)用繼電保護(hù)設(shè)備，能夠有選擇的、迅速的、自動(dòng)的切除故障元器件，確保可以快速恢復(fù)其他不存在故障的設(shè)備。正確感知故障大小是確保設(shè)備安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，利用電流互感器可以反映繼電保護(hù)設(shè)備中被保護(hù)元件流過的電流。電流互感器誤差會(huì)極大程度影響整體設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，是否能夠真實(shí)的在短路中傳遞一次電流，對于正確運(yùn)行繼電保護(hù)設(shè)備具備一定影響。電流互感器會(huì)對一次電流的傳遞產(chǎn)生很大影響，依據(jù)相關(guān)規(guī)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(shí)候，繼電保護(hù)設(shè)備變比誤差應(yīng)該小于等于10%。

一、電流互感器誤差對繼電保護(hù)的影響

（一）距離保護(hù)

電流互感器變比誤差會(huì)對測量繼電器阻抗的準(zhǔn)確性造成影響，進(jìn)而影響距離保護(hù)，電流互感器誤差會(huì)導(dǎo)致阻抗繼電器電流數(shù)值誤差以及相位誤差，嚴(yán)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(huì)進(jìn)入到一次系統(tǒng)，因此，誤差會(huì)增加影響阻抗測量的相角和數(shù)值。假設(shè)距離保護(hù)安裝處被保護(hù)線路的Id距離位置形成金屬性故障，那么此時(shí)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(hù)線路單位長度阻抗正序值是ZI，實(shí)際分析的時(shí)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(shù)，δ是角誤差，電流互感器變比是nLH。

可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)際保護(hù)區(qū)域長度和整定保護(hù)區(qū)域長度存在一定比值，因?yàn)榇嬖陔娏骰ジ衅髡`差，因此，會(huì)嚴(yán)重影響測量阻抗的數(shù)值，改變了相角，也會(huì)影響阻抗繼電器實(shí)際保護(hù)長度區(qū)域。電流互感器誤差會(huì)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(shù)值，從而影響保護(hù)范圍，對于正常運(yùn)用距離保護(hù)產(chǎn)生影響，所以，在具備最大靈敏角度的偏離阻抗角的時(shí)候，會(huì)影響靈敏度。當(dāng)存在不多于10%電流互感器誤差的時(shí)候，電流互感器誤差給距離保護(hù)的影響會(huì)變得更大，嚴(yán)重的可能出現(xiàn)不正常保護(hù)動(dòng)作。

（二）縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)

外部短路過程中的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，雖然具備相等的兩側(cè)一次電流，但是因?yàn)榇嬖跍夭?，促使二次差?dòng)回路中會(huì)出現(xiàn)不平衡電流，嚴(yán)重影響縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的靈敏度，為了保證可以正確進(jìn)行縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，需要符合10%電流互感器變比誤差的實(shí)際要求來實(shí)施差動(dòng)保護(hù)。環(huán)流法接線中實(shí)施差動(dòng)保護(hù)的時(shí)候，電流互感器兩側(cè)不同誤差導(dǎo)致形成不平衡電流，也就是所說的勵(lì)磁電流之差，假設(shè)電流互感A側(cè)不符合電流互感器變比10%誤差的實(shí)際需求，在d點(diǎn)出現(xiàn)區(qū)外故障的過程中，隨著不斷提高一次電流，會(huì)因?yàn)槭艿椒侵芷诙搪冯娏鞣至康挠绊?，促使迅速保護(hù)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于電流互感器B側(cè)的勵(lì)磁電流，從而使得相比較正常運(yùn)行來說，繼電器線圈中增加了一些電流，會(huì)對正確進(jìn)行縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)產(chǎn)生極大影響，嚴(yán)重的可能出現(xiàn)誤動(dòng)作。為了有效降低電流互感器誤差中出現(xiàn)的不平衡電流，利用特制C級(jí)別電流互感器來對設(shè)備進(jìn)行縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。在對電流互感器配置二次負(fù)載的時(shí)候，校驗(yàn)的過程中需要滿足10%誤差變比需求，盡可能應(yīng)用相同型號(hào)、相同廠家的電流互感器。

（三）階段式電流保護(hù)

階段式電流保護(hù)可以有機(jī)組合過電流保護(hù)、限時(shí)電流保護(hù)、瞬時(shí)電流保護(hù)，合理配合動(dòng)作時(shí)限和動(dòng)作電流來達(dá)到對保護(hù)區(qū)域進(jìn)行保護(hù)線路的目的，但是實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候，如果不能完全符合電流互感器誤差10%的需求進(jìn)行動(dòng)作保護(hù)的時(shí)候，會(huì)極大程度降低電流保護(hù)的可靠性。分析階段式電流保護(hù)中的兩段，其中II段是限時(shí)速斷電流保護(hù)，I段是瞬時(shí)速斷電流保護(hù)，AB是兩側(cè)電源線路中的兩段式電流保護(hù)，當(dāng)B位置上具備不符合10誤差的電流互感器變比的時(shí)候，因?yàn)槭艿椒侵芷谛远搪冯娏鞣至康挠绊?，?huì)提高勵(lì)磁電流，極大程度降低保護(hù)設(shè)備的電流，促使I段保護(hù)中的B降低保護(hù)區(qū)，甚至?xí)贏的II段電流保護(hù)范圍之中形成I段B處電流保護(hù)范圍。如果是在d的位置出現(xiàn)電流故障，因?yàn)榇斯收宵c(diǎn)處于I段保護(hù)范圍以外，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致B點(diǎn)保護(hù)不進(jìn)行動(dòng)作，如果故障點(diǎn)處于II段A范圍保護(hù)以外，會(huì)促使A的保護(hù)動(dòng)作形成延時(shí)跳閘的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致形成越級(jí)跳閘，會(huì)適當(dāng)對故障范圍進(jìn)行擴(kuò)大，嚴(yán)重影響穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)。在充分了解以及掌握分析對于繼電保護(hù)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(huì)導(dǎo)致其無法正確進(jìn)行保護(hù)動(dòng)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(yīng)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(fù)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(fù)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(bǔ)當(dāng)時(shí)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(tái)相同變比的電流互感器串聯(lián)。將兩臺(tái)同變比的電流互感器串聯(lián)起來使用可以使允許的二次負(fù)載增大，增大了電流互感器的容量，進(jìn)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(fù)載下也成比例地降低了二次線圈的感應(yīng)電勢，磁通按照變比的平方下降，減小了勵(lì)磁電流，進(jìn)而將電流互感器的誤差降到最低。

結(jié)語

綜上所述，電力設(shè)備實(shí)際運(yùn)行工作的時(shí)候，需要合理應(yīng)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(dāng)檢測是否具備符合誤差10%的電流互感器二次側(cè)負(fù)荷阻抗要求，盡可能的降低電流互感器出現(xiàn)誤差的可能性，以便于可以有效增加電流互感器繼電保護(hù)設(shè)備的靈敏度，確保繼電保護(hù)設(shè)備可以正常運(yùn)行，保證整體運(yùn)行質(zhì)量和降低運(yùn)行誤差，帶動(dòng)國內(nèi)電力行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，提高社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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