试析电流互感器饱和对继电保护的影响及对策

试析电流互感器饱和对继电保护的影响及对策

郐小娟

（大连北方互感器集团有限公司辽宁大连116200）

摘要：电气设备运行中，或者有故障发生的时候，继电保护装置就会启动保护功能而作用于开关，同时发出警报。此时，电气设备尚存的电流就会被引向继电保护装置，剩下的工作任务就由电流互感器完成。目前所广泛使用的电磁型电流互感器运行中，是将一次绕组中所含有的一次电流进行转变，成为二次侧小电流。如果电流互感器存在问题，即一次电流无法转变为二次电流，而对继电保护装置产生一定的影响。

关键词：电流互感器；饱和；继电保护；影响；对策

一、电流互感器的运行原理

电流互感器所发挥的功能是将高电压的一次电流转变为低电压的二次电流，即将大电流向小电流转变。所以，这种仪器又被称为“仪用变流器”。电流互感器的运行原理与变压器雷同，是将变压器运行中处于短路状态时所产生的电流充分利用起来，根据其与变压器的匝数成反比的工作原理，一次线圈的匝数相对较少，二次线圈的匝数则比较多[1]。高电压大电流在电流互感器的作用下，会按照一定的比例将电流缩小，使得原有的电压很高的大电流转变为电压很低的小电流，使得电流符合各种仪表的用电需求，而且能够满足继电保护装置的运行。由于高压被转变为低压，使得高压电被隔离开来，不仅可以保证继电保护装置的安全运行，而且还确保了人身安全。另外，电流互感器的额定电流为5安培，这就使各种仪表以及继电保护装置在制造中将电流界定在5安培，从而使得仪表和继电保护装置使用更为便利。

二、电流互感器饱和对各种保护的影响

2.1对电流保护的影响

电流保护指的是瞬间动作的只反映电流增大的保护。如果断流电流中的非周期分量极大的时候，倘若发生两相短路故障在保护区内，电流互感器就会因此发生较为短暂的饱和状态，保护装置采集到的短路电流其实要比实际电流小，可能会无法达到保护动作值，在非周期的分量减弱后等待电流互感器恢复到线性转变才能正常的运转保护工作。三相短路故障发生在保护区时，因为总有一相电流在三相电流中相对的非周期分量比较小，所以不会出现饱和情况，因为这种故障电流非常接近于实际电流，所以得出结论电流互感器暂态和不会影响到三相短路在保护区内的电流断速保护。

2.2对差动保护的影响

通常变压器的主保护就是差动保护，差动保护的装设主要依照循环电流原理进行。其能够将线上发生的多种相间短路故障引出并且保护三绕组或双绕组变压器绕组内部。与此同时变压器单相匝间的短路故障也可以保护。设置电流互感器在绕组变压器的两侧，依照循环电流法在其二次侧进行接线，倘若电流互感器的同极性端两侧都朝母线侧，那么要将两接线之间并联，同极性端子相连接入电流继电器。通常两侧电流互感器的二次电流之差就是继电器线圈中流过的电流，指的就是差动继电器接在差动回路上。外部故障和正常运行情况下差动回路理论上来说电流为0。但实际上差动回路中仍然会有不平衡电流，这是因为在外部故障和正常运行情况下，两侧电流互感器特性难以达到完全一致所导致的。将被保护区域或元件两侧电流差而动作反映的保护装置指的就是差动保护，通常其能够保护变压器内部短路故障，在变压器两侧安装电流互感器，流入差动继电器的电流在外部发生短路或正常负荷情况下为不平衡电流，而将两侧电流互感器选择好变压比和接线方式的情况下，这个不平衡电流值则可达到很小，使保护不动作，原因是因为电流值小于差动保护的动作电流；而流入继电器的电流大于差动保护的动作电流，即变压器发生短路时，差动保护动作于跳闸。

2.3对距离保护的影响

阻抗继电器距离测量是否精准会受电流互感器和电压互感器的影响，而导致阻抗继电器端子上电压、电流数值误差、相位误差的原因有电压互感器的变比误差与角误差、电流互感器的变比误差与角误差、电压互感器二次电缆上的电压降，最终将使阻抗测量的精准度受到影响。通常当电流互感器饱和后二次侧输出电流产生畸变时，会对距离保护继电器难以避免的产生一定的影响。

三、解决电流互感器饱和问题的方法

3.1限制短路电流

电流互感器饱和的其中一个组成元素就是短路电流的幅值，而要使电流互感器的饱和情况避免发生，则可以通过限制短路电流的方法解决。比如，高压电在电力系统中采用分列运行方式，限制短路电流。例如串联电抗器在新系统中，使过大的短路电流收到限制，有效实现限制短路电流能够更有利于继电保护受到电流互感器饱和的影响。

3.2选择合适的电流互感器

要更加谨慎的选择电流互感器，因为合适的电流互感器的选择非常重要，而如何选择电流互感器是一个重要的问题。首先要根据保护装置的可能出现的最大短路电流，电流互感器的暂态饱和问题也要充分考虑，要选择性能优秀的电流互感器结合实际中各种综合因素，对继电进行保护作用。

3.3减小二次负担

通常减小二次负担的做法有两各方面，一是要尽可能就地安装继电保护装置，二是要减小电流互感器的二次额定电流。要尽可能使电流互感器的压力负担减小就要与实际情况相结合，就地安装继电保护装置，避免产生电流互感器饱和现象。而使供电可靠性提升，简化二次回路都是就地安装继电保护装置的优点。但是与此同时，这种安装方式使装置抗强电磁干扰情况与恶劣气候环境下的运行能力要求更高，所以要加以重视。而闭合的铁心和绕组组成了电流互感器，其一次侧绕组匝数很少，常串在需要测量的电流线路中，导致了其经常发生线路全部电流流过的情况，而较多的二次侧绕组匝数会串接在保护回路和测量仪表中。保护回路和测量仪表串联线圈阻抗较小是因为其事中闭合的二次侧回路导致的，所以使电流互感器工作状态接近短路。

3.4采用抗电流互感器饱和能力强的继电保护装置

在此处要求的则是抗电流互感器暂态饱和能力强的保护装置，通常电流互感器饱和后电流特征是我们常用判别保护装置的方法，而电流波形识别法、差判别法、谐波含量判别法都是常见的方式。能够有效避免电流互感器饱和导致的区外故障保护误动作的还有差动保护装置增加的附加稳定特性区。

结语

电流互感器在继电保护装置中作为电流信号的传遍原件，起着决定性作用对于继电保护，而继电保护装置的安全可靠性受电流互感器饱和现象的直接影响。饱和状况的不同会导致强大电流的产生，这种电流会促使电流差动保护，作为一种不平衡电流，导致保护装置误动作出现，这是因为设备短路时，不同的电流互感器也有着不一样的磁化特性导致的。而短路电流的非周期分量对电流互感器的影响比周期分量的影响要大，所以要特别注意电流互感器饱和问题，本文针对电流互感器可能出现的饱和现象进行探讨，针对导致饱和现象出现的原因进行分析，并对继电保护受电流互感器的影响进行探讨，提出了相应的解决方案，而继电保护受电流互感器饱和影响着，要特别加以重视。

参考文献：

[1]何小飞，王锐，李江陵，钟斌，杨永忠.电流互感器饱和对继电保护装置动作影响分析与对策[J].四川电力技术，2015.

[2]陈勇，王任，梁仕斌，徐肖庆，刘涛，郑建云.P级电流互感器抗饱和能力校核方法探讨[J].变压器，2015.

[3]胡志华，张斌，姚彦霞.电流互感器饱和对继电保护的影响及对策[J].内蒙古石油化工，2012.

作者简介：

郐小娟（1982.02.19）；女，汉族，辽宁省大连人；沈阳工程学院专科；单位：大连北方互感器集团有限公司。