電流互感器飽和對(duì)繼電保護(hù)的影響及對(duì)策

吳勝

摘 要： 電流互感器在繼電保護(hù)裝置中作為電流信號(hào)的傳遍原件，起著決定性作用對(duì)于繼電保護(hù)，而繼電保護(hù)裝置的安全可靠性受電流互感器飽和現(xiàn)象的直接影響。本文針對(duì)電流互感器可能出現(xiàn)的飽和現(xiàn)象進(jìn)行探討，針對(duì)導(dǎo)致飽和現(xiàn)象出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析，并對(duì)繼電保護(hù)受電流互感器的影響進(jìn)行探討，提出了相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞： 電流互感器；飽和現(xiàn)象；繼電保護(hù)；影響及對(duì)策

電流互感器的特征是影響繼電保護(hù)裝置正確動(dòng)作的重要因素。當(dāng)被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障或者是無(wú)法正常運(yùn)作時(shí)，作用于開(kāi)關(guān)就是繼電保護(hù)裝置的任務(wù)，進(jìn)而發(fā)出警報(bào)信號(hào)。所以就要引入保護(hù)裝置將設(shè)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(dāng)電流互感器存在問(wèn)題時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備短路時(shí)的準(zhǔn)確度，使繼電保護(hù)的正確工作能夠產(chǎn)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?qū)⒏唠妷捍箅娏鬓D(zhuǎn)換為低電壓小電流的儀器的儀器即我們常說(shuō)的電流互感器。其有著與變壓器較為類(lèi)似的工作原理，其原理是通過(guò)變壓器，匝數(shù)與電流成反比在短路狀態(tài)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(hù)裝置和各種儀表的電流線(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)化，更加的便捷，使用起來(lái)更加實(shí)用方便。

2、電流互感器飽和對(duì)各種保護(hù)的影響

2.1對(duì)電流保護(hù)的影響

電流保護(hù)指的是瞬間動(dòng)作的只反映電流增大的保護(hù)。如果斷流電流中的非周期分量極大的時(shí)候，倘若發(fā)生兩相短路故障在保護(hù)區(qū)內(nèi)，電流互感器就會(huì)因此發(fā)生較為短暫的飽和狀態(tài)，保護(hù)裝置采集到的短路電流其實(shí)要比實(shí)際電流小，可能會(huì)無(wú)法達(dá)到保護(hù)動(dòng)作值，在非周期的分量減弱后等待電流互感器恢復(fù)到線(xiàn)性轉(zhuǎn)變才能正常的運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)工作。三相短路故障發(fā)生在保護(hù)區(qū)時(shí)，因?yàn)榭傆幸幌嚯娏髟谌嚯娏髦邢鄬?duì)的非周期分量比較小，所以不會(huì)出現(xiàn)飽和情況，因?yàn)檫@種故障電流非常接近于實(shí)際電流，所以得出結(jié)論電流互感器暫態(tài)和不會(huì)影響到三相短路在保護(hù)區(qū)內(nèi)的電流斷速保護(hù)。

2.2對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響

通常變壓器的主保護(hù)就是差動(dòng)保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)的裝設(shè)主要依照循環(huán)電流原理進(jìn)行。其能夠?qū)⒕€(xiàn)上發(fā)生的多種相間短路故障引出并且保護(hù)三繞組或雙繞組變壓器繞組內(nèi)部。與此同時(shí)變壓器單相匝間的短路故障也可以保護(hù)。設(shè)置電流互感器在繞組變壓器的兩側(cè)，依照循環(huán)電流法在其二次側(cè)進(jìn)行接線(xiàn)，倘若電流互感器的同極性端兩側(cè)都朝母線(xiàn)側(cè)，那么要將兩接線(xiàn)之間并聯(lián)，同極性端子相連接入電流繼電器。通常兩側(cè)電流互感器的二次電流之差就是繼電器線(xiàn)圈中流過(guò)的電流，指的就是差動(dòng)繼電器接在差動(dòng)回路上。外部故障和正常運(yùn)行情況下差動(dòng)回路理論上來(lái)說(shuō)電流為0。但實(shí)際上差動(dòng)回路中仍然會(huì)有不平衡電流，這是因?yàn)樵谕獠抗收虾驼＿\(yùn)行情況下，兩側(cè)電流互感器特性難以達(dá)到完全一致所導(dǎo)致的。將被保護(hù)區(qū)域或元件兩側(cè)電流差而動(dòng)作反映的保護(hù)裝置指的就是差動(dòng)保護(hù)，通常其能夠保護(hù)變壓器內(nèi)部短路故障，在變壓器兩側(cè)安裝電流互感器，流入差動(dòng)繼電器的電流在外部發(fā)生短路或正常負(fù)荷情況下為不平衡電流，而將兩側(cè)電流互感器選擇好變壓比和接線(xiàn)方式的情況下，這個(gè)不平衡電流值則可達(dá)到很小，使保護(hù)不動(dòng)作，原因是因?yàn)殡娏髦敌∮诓顒?dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流；而流入繼電器的電流大于差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，即變壓器發(fā)生短路時(shí)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作于跳閘。

2.3對(duì)距離保護(hù)的影響

阻抗繼電器距離測(cè)量是否精準(zhǔn)會(huì)受電流互感器和電壓互感器的影響，而導(dǎo)致阻抗繼電器端子上電壓、電流數(shù)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(cè)量的精準(zhǔn)度受到影響。通常當(dāng)電流互感器飽和后二次側(cè)輸出電流產(chǎn)生畸變時(shí)，會(huì)對(duì)距離保護(hù)繼電器難以避免的產(chǎn)生一定的影響。

3、解決電流互感器飽和問(wèn)題的方法

3.1限制短路電流

電流互感器飽和的其中一個(gè)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(fā)生，則可以通過(guò)限制短路電流的方法解決。比如，高壓電在電力系統(tǒng)中采用分列運(yùn)行方式，限制短路電流。例如串聯(lián)電抗器在新系統(tǒng)中，使過(guò)大的短路電流收到限制，有效實(shí)現(xiàn)限制短路電流能夠更有利于繼電保護(hù)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(jǐn)慎的選擇電流互感器，因?yàn)楹线m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(gè)重要的問(wèn)題。首先要根據(jù)保護(hù)裝置的可能出現(xiàn)的最大短路電流，電流互感器的暫態(tài)飽和問(wèn)題也要充分考慮，要選擇性能優(yōu)秀的電流互感器結(jié)合實(shí)際中各種綜合因素，對(duì)繼電進(jìn)行保護(hù)作用。

3.3減小二次負(fù)擔(dān)

通常減小二次負(fù)擔(dān)的做法有兩各方面，一是要盡可能就地安裝繼電保護(hù)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(fù)擔(dān)減小就要與實(shí)際情況相結(jié)合，就地安裝繼電保護(hù)裝置，避免產(chǎn)生電流互感器飽和現(xiàn)象。而使供電可靠性提升，簡(jiǎn)化二次回路都是就地安裝繼電保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)。但是與此同時(shí)，這種安裝方式使裝置抗強(qiáng)電磁干擾情況與惡劣氣候環(huán)境下的運(yùn)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(cè)繞組匝數(shù)很少，常串在需要測(cè)量的電流線(xiàn)路中，導(dǎo)致了其經(jīng)常發(fā)生線(xiàn)路全部電流流過(guò)的情況，而較多的二次側(cè)繞組匝數(shù)會(huì)串接在保護(hù)回路和測(cè)量?jī)x表中。保護(hù)回路和測(cè)量?jī)x表串聯(lián)線(xiàn)圈阻抗較小是因?yàn)槠涫轮虚]合的二次側(cè)回路導(dǎo)致的，所以使電流互感器工作狀態(tài)接近短路。

3.4采用抗電流互感器飽和能力強(qiáng)的繼電保護(hù)裝置

在此處要求的則是抗電流互感器暫態(tài)飽和能力強(qiáng)的保護(hù)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(hù)裝置的方法，而電流波形識(shí)別法、差判別法、諧波含量判別法都是常見(jiàn)的方式。能夠有效避免電流互感器飽和導(dǎo)致的區(qū)外故障保護(hù)誤動(dòng)作的還有差動(dòng)保護(hù)裝置增加的附加穩(wěn)定特性區(qū)。

4、結(jié)語(yǔ)

電流互感器在繼電保護(hù)裝置中作為電流信號(hào)的傳遍原件，起著決定性作用對(duì)于繼電保護(hù)，而繼電保護(hù)裝置的安全可靠性受電流互感器飽和現(xiàn)象的直接影響。飽和狀況的不同會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)大電流的產(chǎn)生，這種電流會(huì)促使電流差動(dòng)保護(hù)，作為一種不平衡電流，導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)作出現(xiàn)，這是因?yàn)樵O(shè)備短路時(shí)，不同的電流互感器也有著不一樣的磁化特性導(dǎo)致的。而短路電流的非周期分量對(duì)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(wèn)題，本文針對(duì)電流互感器可能出現(xiàn)的飽和現(xiàn)象進(jìn)行探討，針對(duì)導(dǎo)致飽和現(xiàn)象出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析，并對(duì)繼電保護(hù)受電流互感器的影響進(jìn)行探討，提出了相應(yīng)的解決方案，而繼電保護(hù)受電流互感器飽和影響著，要特別加以重視?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]強(qiáng)巴卓嘎.淺析電流互感器飽和對(duì)繼電保護(hù)的影響及對(duì)策[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，（22）：36.

[2]牛利濤，彭金寧，兀鵬越，何信林，張文斌.電流互感器鐵心飽和對(duì)繼電保護(hù)的影響和處理方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（24）：191-194.

[3]胡志華，張斌，姚彥霞.電流互感器飽和對(duì)繼電保護(hù)的影響及對(duì)策[J].內(nèi)蒙古石油化工，2012，38（11）：56-57.

[4]牛昆鵬，徐海燕.電流互感器飽和對(duì)繼電保護(hù)的影響與判別方法[J].機(jī)電信息，2011，（15）：34-35.

[5]陳國(guó)清.淺析電流互感器飽和對(duì)繼電保護(hù)的影響及對(duì)策[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2007，（10）：115-116.

[6]葉民.電流互感器飽和特性及對(duì)繼電保護(hù)的影響研究[D].重慶大學(xué)，2007.