电流互感器饱和对继电保护的影响及对策

电流互感器饱和对继电保护的影响及对策

李辰，孙兆成

国网宁夏电力有限公司检修公司宁夏银川750004

摘要：我国电力行业最近几年发展非常迅速。随着我国经济发展水平的不断提高和城市化进程不断加快，我国对供电的质量和效率要求也不断提高。因此电力系统中各个城市和地区都致力于电力改革，以更加稳定安全的保护装置来保证电力系统的平稳运行和电网升级。新型保护装置在一方面提高了供电稳定性，但另一方面也带来较为严重的问题，如供电容量加大随之带来的大量电流短路状况，电流互感器因其传变电流信号的重要功能，成为影响继电保护的重要影响因素。

关键词：电流互感器饱和；继电保护

引言

我国电力行业的快速发展为我国经济建设奠定了非常坚实的基础，同时改善人们的生活水平和生活质量。电流互感器（CT）作为电力系统中比较重要的一次设备，它被广泛应用于继电保护、电流测量和电力系统分析中。

1电流互感器饱和特性分析

当电流互感器处于正常工作状态的时候，产生的电流数值比较小，并且也符合线性传变的相关规律，一侧与二侧的电流比跟互感器本身的变化比较一致。当期处于正常状态的时候，磁化线也非常符合线性关系，并且整体数值比相对来说也非常小。如果设备发生的故障非常严重的时候，磁通在短时间内就会显著增加，并趋于无穷大。这个时候，互感器中的电流就打破了线性关系，发生了非常显著的畸变。在这个过程中，电流互感器的饱和波形跟二次侧负载有着一定的联系。如果负载是纯电阻的时候，互感器处于平稳运作状态并且磁通没有出现饱和，则二次电流的电动势与一次电流的相位基本一样。但如果出现磁通饱和情况，其饱和水平就会保持下去。在这个时候，感应线圈内就不会有磁通出现，因此一侧电流也不会传变，在后续时间里一直保持在饱和值范围内。出现这种情况以后，电流互感器往往都无法体现出实际发生的故障情况。如果发生的故障非常严重的时候，就会引发后续的保护误动现象出现。

2电流互感器饱和原因分析

电流互感器饱和的情况下，继电保护会受到较为严重的影响，导致继电保护的安全性和稳定性受到威胁。因此，电流互感器的饱和问题成为当前我国电力系统亟待解决的问题。但该问题的原因需要从多角度进行考量，并采取最佳方案进行应对。一般情况下，目前使用的P类电流互感器对于暂态特性未实现较为精准的要求，因此，很多电流互感器在运行过程中可能大量存在两侧暂态区别较大的现象。当电流变化幅度加大的情况下，电流互感器两端的暂态不一致现象会更为明显，由此造成差动保护失灵。这种电流互感器暂态不用的现象通常是由于电流互感器的暂态饱和导致的。电流互感器的饱和现象又可以归为暂态饱和、稳态饱和两种不同的现象。其中，电流互感器的稳态饱和是由于一次电流超过二次电流的传变能力造成的，而电流互感器的暂态饱和通常是由于一些非周期分量流进CT饱和位置导致的。当电流互感器达到饱和时，会导致继电保护发生误判，出现各种异常，发生较为明显的供电故障，并且对故障的检修测距造成不良影响，增加工作难度。

3电流互感器饱和对继电保护影响的有效对策研究

3.1限制短路电流

要分析电流互感器饱和问题，可以从根本上分析其短路时的电流幅值，找到电流互感器饱和原因。具体措施如在日常的供电和保电工作中，采用分列的措施对比较高级别的电流进行控制，这种方法可以有效地对短路电流实行限制。但是，需要注意的是，通过分列运行的方法，也可能会产生相应的供电可靠性差的不良现象，这就需要供电人员采用多种解决办法，如采用备用电源等方法来保证正常稳定且持续的供电，提高供电的可靠性，由此降低电流互感器饱和对继电保护造成的不良影响，为人们正常的生产生活提供稳定的电力供应。

3.2有效防止电流互感器饱和问题发生

为进一步保障继电保护系统的安全运行，应防止电流互感器出现饱和问题。有效防护措施可参照以下方式。首先，需严格遵循速断保护基本原则。高压电动机在启动阶段的瞬时电流能达到额定电流数倍以上，如果在启动阶段超过了设定限值，就可认定出现了故障，必须及时采取相应措施进行保护操作。其次，需合理控制电流互感器的电压，充分考虑线路短路时电流互感器出现的饱和问题，结合问题制定措施。最后，需采用科学方式尽量减少电流互感器存在的负载阻抗问题，预防电流互感器出现饱和现象；应尽量减少电流互感器二次侧使用的电缆长度，并适当增加电缆截面。

3.3增加电流互感器的变比

相关技术人员在选择电流互感器的时候，应该摒弃使用单一负荷电流指标的原则，而应该引入多样化的指标体系。而就从抗电流互感器饱和的角度来看，应该考虑到严重故障发生的时候，互感器中的最大短路电流、负载能力、饱和倍数等各方面的信息，从而来确定互感器的变比。在这之中需要注意的是，如果变比增加以后，继电保护装置也会受到显著的影响，其主要体现在CT监视灵活性降低等方面。比如继电保护布设为5A，而互感器电流设置为1A，那么最终保护的可靠性就会出现显著的下滑。

3.4综合考虑各种因素选用恰当的电流互感器

电流互感器的饱和问题一方面需要从技术角度进行分析，在电流互感器的选择中要综合考虑各方面的影响作用因素，根据具体情况选择最为恰当的电流互感器，从其本身预防其饱和问题。根据上文我们可得出电流互感器的饱和包含暂态饱和和稳态饱和两种不同的状况。针对电流互感器的暂态饱和情况，对于电力系统运行中的高压和大电流的供电设备两侧需要采取TPY电流和互感器和PR电流互感器配合使用的方法。以此来降低电流互感器饱和问题对继电保护造成的一系列不良影响，提高供电的稳定性。此外，在电流互感器的选择过程中还需综合考量其他影响因素，如电流互感器对电流的负载能力，电流互感器的饱和节点，电流互感器的安装位置等对于继电保护作用的正常发挥起到影响的复杂因素，面对特殊严格的供电和继电保护需求，可以适当采用传感器代替电流互感器的方法。

3.5减少二次回路的负载

如果相关技术人员能够在实际工作中适当降低二次回路的负载，那么也能够较好的避免出现电流互感器饱和的情况。就目前我国的实践应用来看，这之中的负载主要有继电保护装置中的电阻、二次电缆等。在整个体系中，电流互感器就像是内阻非常大的电流源，在正常工作状态中很难实现通路。而二级线圈负载是一个固定值，在设计之初就满足了相关标准的要求。在这种情况下，相关技术人员就应该尽可能选择较低功率的继电保护装置，并且还要尽可能选择就地安装的模式。这样以后，整体负载就能够得到较好的优化与控制，减少负载的总量，也就能够较好的避免出现饱和情况。除此之外，电缆的横截面积越大，其实际阻值就比较小。因此在实际应用中也可以考虑增加电缆的直径或者增加电缆线芯等各类有效的方式，降低负载总量。但采取这种方法以后，最终的成本也会出现显著增加，需要相关人员进行综合的考量。

结语

电流互感器的特性不同，产生的电流互感器饱和的原因也各种各样，因此，对于电流互感器饱和对继电保护影响要根据具体的原因和情况采取不同的对策。当前我国对于相关问题的预防和解决已经取得了一定程度上的进步，大体上避免了电流互感器饱和和继电保护故障相互影响制约的恶性循环，并能够找出故障发生的原因采取具体的可行性措施。

参考文献

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