浅析电流互感器饱和对继电保护的影响及对策

浅析电流互感器饱和对继电保护的影响及对策

贾表光

山东网源电力工程有限公司    山东省济南市  250118

摘要：目前，我国社会和经济发展水平的提高，对能源的需求量越来越大。在用电时，一个重要的条件就是保证电网的稳定，其中电流互感器的饱和是一个不容忽视的问题，它会对电网的安全运行造成很大的影响，从而影响到电网的运行。文章将根据作者的工作体会，对电流互感器饱和状况进行一些分析，并着重讨论了应采取的对策。

关键词：电流互感器；饱和；继电保护

引言：为防止差动保护中的电流互感器在大容量电机起动时由于电流过大而产生差动保护的误动作，除在设备选择上要保证选择容量充足的保护级，还可以通过电流互感器的伏安特性曲线与现场测量的电流互感器二次环负载阻抗来求出电流互感器的饱和点，从而计算出电流互感器在最大可能发生的过流情况下是否会发生故障，以及差动保护会不会发生故障。只有充分理解电流互感器饱和度，制定出合理的防CT饱和措施，才能保证其可靠运行。

1.电流互感器的工作原理

通常情况下，电流互感器的中性线1要比中性线2小，从这一点可以看出，电流互感器是一种“变流”装置，其工作原理和变压器的工作原理是一样的，而且，它的工作条件和变压器的短路很像，原来的边标是P1和P2，副边标是S1和S2。当电流互感器的原边与主线串联时，我们把它叫做相线1，这时原边的圈数是中性线1，而副边接一个内阻很低的安培计或电能表的电流绕组，这时，我们把它叫做相线2，副边的匝号是中性线2。其余的副边和预定的正向，都是按照电工学的要求来处理的。

2.电流互感器饱和对继电保护的影响

2.1电流互感器饱和对比率差动保护的影响
　　在电流保护器中，有一种保护称为差动保护，它是根据电流互感器的饱和特性而设计的，当电压互感器饱和后，出现了偏差，当电压差动保护的工作条件达到一定程度的时候，保护就会正常工作，并继续工作。然而，与此相反，如果这样的故障状况不符合比例差动保护的相应操作条件，则会极大地提高电气电流中出现穿越电流的概率。同时，也会造成电流互感器的饱和，还会产生差分电流。在我们多次的实践中发现，每一次测试的表现和测试地点的不同，都会产生不同的结果。

2.2影响方向纵联保护

方向纵联保护实质上是一种锁定型的方向保护，当电网出现故障时，电流互感器出现瞬态饱和现象，并能正确地判断电流的方向，通常不会出现拒动、误动等情况。但若在保护区以外发生故障，且电流互感器的瞬时状态不符合，则将具有良好暂态性能的一面置于供电侧，则其故障电流要比方向纵联保护的起动电流大得多，且流向为正。同时，在线路负载的一端，存在着较大的瞬态饱和。当相关人员检查时，发现故障电流低于相应的起动电流，而在保护区之外，也没有断开的迹象，这说明该故障是因为供电区域发生了故障，而且还会影响方向纵联保护，造成误动。在一般情况下，电流互感器的瞬态饱和时间一般在0.1秒以内，在单侧辐射式电网的运行中，当发生特定的故障时，其纵联保护的工作时间不会少于0.1秒。与电流速断保护有一定的相似性，当在保护区内发生两相故障时，保护设备的动作会被延迟。若在保护区外发生故障，则因故障电流比方向纵联差动保护起动值大，且电流互感器在饱和时，两端的故障电流均比纵联差动保护起动值小，因此，方向纵联保护的可靠性较高，电流互感器饱和对保护设备的影响不大。

2.3影响电流速断保护

通过对电网的快速断开保护，可以使有关人员对电网的电流状况有一个较好的认识。当保护区内的两个相间发生短路时，由于短路电流中有大量的非周期成分，从而使电流互感器产生饱和，而实际的电流要比由保护设备获得的短路电流大得多，很有可能达不到速断保护的要求。如果在保护区内发生三相短路，那么在三相短路时，不会出现非周期成分很大，而在非周期成分较低的情况下，发生饱和的可能性更低。

3.电流互感器饱和对继电保护影响的有效对策研究

3.1有效防止电流互感器饱和问题发生

为了更好地保证继电器的安全，必须避免电流互感器的饱和。可以参考下列方法进行有效的保护。首先，必须严格遵守快速断电保护的基本原理。高压电机起动时瞬间电流可大于额定电流的几倍，若超过起动时的限值，则认为该电机发生故障，并应采取相应的保护措施。其次要对电流互感器的电压进行适当地控制，充分考虑到电流互感器在短路时可能发生的饱和现象，并根据实际情况采取相应的对策。最后，应采取科学的方法，尽可能降低电流互感器的负荷阻抗，防止电流互感器饱和；在电流互感器二次侧采用的电缆长度要尽可能地减小，并且要适当地增大电缆的截面。

3.2排查故障隐患问题及提升保护技术

随着信息技术的飞速发展，许多专业的继电保护装置被广泛地应用于对继电器的检查，以提高故障诊断的质量。但是，在实践中，尽管信息技术可以提升侦查工作的效率，但也存在着一定的缺陷，比如发现信息的错误。因此，为进一步确保故障排除的准确性，相关技术人员必须改进检查工作，仔细检查保护装置的异常部分。对计量器具的定值进行定期检查，防止串换。改善故障检查的品质，确保供电的运行。其次，要提高继电保护装置的工作质量和工作效率，加大技术研发经费的投入，保证电网的正常运行。随着现代信息技术的飞速发展，各大电网公司纷纷将计算机网络技术引入到继电保护中，实现对电网故障的实时监控。通过这种方式，不仅可以改进继电保护的信息，还可以及时地将电气设备的运行情况反馈给用户，避免发生故障，从而提高电网的运行质量，减少事故的发生，避免造成不必要的经济损失，同时也可以增加系统的运行效率。

3.3减少二次回路的负载

实际应用证明，只要有关技术人员适当地减少二次回路负载，也能很好地解决电流互感器的饱和问题。根据我国的实际使用情况，所采用的负荷类型为电阻式保护装置、二次电缆。从整体上看，电流互感器是一种内部电阻很高的电流源，它在正常运行时通路很难达到。二次线圈负载是固定的，在设计之初就达到相关规范。在此条件下，有关技术人员应该尽量选用低功耗的继电保护装置，或尽量采用现场安装。从而使系统的总体负荷得到优化和控制，降低了整体负载，可以更好地防止出现饱和。随着电缆截面的增大，其实际阻值也随之减小。在工程实践中，还可以通过采用各种有效的方式来降低系统的总负载，如增大电缆的直径、增加电缆芯等。采用这种方式，其最终费用将有较大幅度的提高，这就要求有关部门的协同工作。

结束语

在电器设备出现电流故障时，我们可以采取措施来控制电流，或者选择适当的电流互感器来提高对继电保护的效果。另外，我们还可以选择高品质、高科技的继电器。无论采用何种方法，我们都必须推动整体的技术进步，以减少电流互感器饱和对保护设备的影响。由于在装置短路时，瞬间的电流很大，我们必须对电流进行分解来实现，以促进电流的差动保护。特别是当短路电流的非周期成分比周期成分大的情况下。因此，必须了解电流互感器饱和会影响到继电器的工作。正因为如此，我们才会有更多的研究人员来做，这将会大大提高我们的使用安全和方便，同时也会降低设备的短路。同时，我也希望我的意见能够帮助大家理解并解决电流互感器饱和对继电设备的影响。

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