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

刘惠科

广东电网有限责任公司河源供电局广东河源517000

摘要：随着社会不断进步，电已成为人们生活、工作中不可割舍的关键性部分，而电力正常运输和运转良好的电力系统紧密相连。在电力系统运行中，电流互感器是其必不可少的重要组成元素。因此，本文作者客观分析了电流互感器饱和对继电保护的具体影响，探讨了其解决对策。

关键词：电流互感器饱和；继电保护；影响；对策

在新形势下，低压电动机被广泛应用到各类工业领域供电系统中，比如，化工、钢铁、石油，由于电网运行中频繁出现负载波动，电动机极易出现各种问题，比如，过电流，一旦其中的保护装置无法快速运转，电动机极易被烧坏，工业生产也无法顺利进行，造成严重的经济损失。这是因为在继电保护装置运行过程中，电流互感器是电流信号的一种传变元件，一旦出现饱和现象，便会影响其安全、稳定运行，必须全面、客观分析各影响因素，客观分析电流互感器饱和对继电保护造成的各种影响，通过不同途径采取有效的措施加以解决，确保继电保护装置处于高效运转中。

一、电流互感器饱和对继电保护的影响

1、影响差动保护

就差动保护而言，其动作原理是在对比、分析被保护设备两端电流具体幅值、相位基础上，客观判断出现故障的具体位置，若在保护区内动作跳闸。差动保护可在不和上下级保护配合情况下，顺利进行快速动作，而保护整定要避免保护区外发生故障时不平衡电流流入继电保护装置中。如果被保护设备区外近区发生故障，会在短时间内产生大量的故障电流，一旦电流互感器一侧出现饱和现象，保护装置所检测的暂态不平衡电流远远大于差动保护整定数值。以某地区某变电站为列，在运行过程中，10kV低压母线出现三相短路问题，其核心变压器差动速判保护出现误动作，在经过一系列检查之后，发现出现短路故障的原因是线路短路后，短路电流中含有的非周期分量特别多，导致主变微机保护装置内部某处出现饱和现象。随之，继电保护装置中将有一系列的二次谐波分量，如果是保护区外出现故障问题，大都不会出现误动，而如果保护区内出现故障问题，极易出现误动作。下面是，电流互感器发生稳态饱和时具有代表性的二次电流波形图。

电流互感器发生稳态饱和时典型二次电流波形图

2、影响方向纵联保护

就方向纵联保护来说，实际上，是一种闭锁式方向保护，在电网运行中，如果出现故障问题，电流互感器出现暂态饱和现象，电流方向判断准确，继电保护装置一般不会出现拒动、误动现象。但如果保护区外出现故障问题，而电流互感器两端的暂态情况不一致，暂态特性较好的一侧被设置在电源一侧，其故障电流远远大于方向纵联保护启动电流，其流向属于正方向。同时，线路负荷一端的保护会处于严重的暂态饱和状态。相关人员在检测之后，会发现故障电流小于对应的启动电流，保护区外部也没有持续出现故障闭锁信号，则属于单侧电源区出现故障问题，而方向纵联保护也会受到影响，出现误动现象。通常情况下，电流互感器暂态饱和持续时间大都小于0.1s，如果单侧电源辐射型网络运行中出现特殊情况，纵联保护动作时间不会小于0.1s。和电流速断保护有着某些相似之处，如果保护区内部的两相出现故障问题，继电保护装置动作将会延迟。如果保护区外部出现故障问题，由于故障电流大于方向纵联差动保护启动数值，电流互感器又处于饱和状态，两侧的故障电流都会小于纵联差动保护启动数值，方向纵联保护具有一定的可靠性，也就是说电流互感器饱和对继电保护装置的影响并不大。

3、影响电流速断保护

在电网运行中，借助电流速断保护，相关人员可以更好地了解其电流情况。一旦保护区内部两相出现短路故障，短路电流中存在较大的非周期分量，导致电流互感器出现饱和现象，而实际电流远远大于继电保护装置所得到的短路故障电流，极有可能无法满足速断保护动作数值，必须采取可行的措施促使非周期分量不断衰减，电流互感器恢复线才能顺利实现传变，速断保护才能顺利进行动作。如果是保护区内部出现三相短路现象，其短路电流中，并不是各相电流非周期分量都非常大，非周期分量较小的一相电流互感器出现饱和现象的几率较小，而故障电流和实际电流没有明显的区别，微机保护装置动作电流和三相中最大故障电流相关，也就是说，如果是三相出现短路故障，电流互感器出现饱和现象，电流速断保护也不受到影响。

二、解决电流互感器饱和的对策

1、电流互感器饱和实例

2014年4月1日11时46分22秒，南方某地区电厂第一套保护发电机差动保护动作，根据相关显示，发电机B相差动电流明显大于启动数值，出现跳机指令，但第二套保护发电机却处于正常运行中。经检查发现，发电机内部并没有出现故障问题，而是发电机机端电流互感器B相和第一套保护装置相互连接的二次线已松动，导致其电流互感器二次负载进行增加，远远超过对应的额定设计容量，出现饱和现象，影响继电保护装置的正常运行。针对这种情况，相关人员必须根据该地区电网运行情况，结合其对继电保护装置的各种影响，产生饱和的原因，比如，电流互感器稳态饱和特性，采取适宜的方法，防止电流互感器出现饱和现象。下面是，电流互感器稳态饱和曲线图。

稳态饱和曲线

2、解决电流互感器饱和对策

2.1限制短路电流

在解决电流互感器饱和问题中，限制短路电流是常用的方法之一。相关人员可以根据该地区已建成系统具体情况，优化调整对应的运行方式，结合中压系统特点，利用分列运行形式有效限制线路出现短路故障后的短路电流，利用投入快速切换装置方法，提高供电可靠性，避免电流互感器出现饱和现象。如果是刚刚建成的系统，在设计过程中，相关人员可以利用串联电抗器的方法，有效限制短路故障发生时候的短路电流，避免线路运行中产生较大的短路电流。

2.2合理减少电流互感器的二次负担

在减少电流互感器二次负担方面，应用其中的方法较多，体现在不同方面。相关人员可以采用就地安装继电保护装置的方法，这是因为该装置运行中交流功耗会逐渐减小，而电流互感器会承担对应的二次电缆损耗。借助就地安装方法，安装的二次电缆长度会缩短，电流互感器的二次负担也会减小，其发生饱和的几率大大降低。需要注意的是：在采用这种方法的时候，应用其中的继电保护装置必须达到相关要求，必须具有较好的抗强电磁干扰能力。在减少电流互感器二次负担方面，相关人员还可以从不同角度入手减小电流互感器的二次额定电流。相关人员可以利用电流互感器功耗、电流二者平方呈正比例关系的特点，有效降低其二次额定电流，使其降低到1A，保证负载阻抗不变，降低二次回路的损耗，降低25倍，为降低电流互感器饱和率做好铺垫。此外，应用其中的继电保护装置必须具有较高的灵敏度与抗干扰能力，应用其中的电流互感器二次电流不能太大。

三、结语

总而言之，在电厂运行中，管理人员必须将电流互感器饱和问题放在核心位置，采取适宜的措施解决其饱和问题，确保互感器更好地发挥多样化作用，促使继电保护装置处于安全、稳定运行中，降低其运营成本，提高运营效益。以此，促使新时期电力事业不断向前发展。

参考文献

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