变电运行中电流互感器的应用探析

变电运行中电流互感器的应用探析

吕孝平简丽娜蓝振滔

（国网铜陵供电公司安徽铜陵244000）

摘要：在变电运行中，线路电流变化很大，线路电压过高，测量或保护装置难以与一次设备直接连接，开展测量工作需先对电流进行转换，电流互感器则负责将一次大电流转换为二次小电流，在变电运行中发挥着重要作用。本文主要介绍了电流互感器的构造、工作原理、饱和问题等等，说明变电运行中电流互感器的运用。

关键词：变电运行；电流互感器；运用

1电流互感器概述

1.1电流互感器的内部构造

电流互感器是应用在电力系统中的，电流互感器的主要组成是闭合铁芯以及绕组。绕组区分为一次绕组还有二次绕组，被测电流与一次绕组相连接，匝数只有1～2匝，匝数相对较少，通常和所测电路串联而成，所以，电流流经也比较多；测量仪器通常与二次绕组相连接，匝数比一次绕组较多，保护回路与之相串联，例如：电流互感器的变比是400/5，这就表示可以把400A的电流转变为5A的电流。这是因为，在运行过程中，二次回路始终处于闭合的状态，保护回路中的阻抗得以降低，这也就让电流互感器在运行时和短路的时候相像。在电流互感器的运用过程中，接线方式必须运用串联的方法，二次侧时要保持闭合的状态，如果在实验过程中开路，这就会致使铁芯磁化，使的线圈被烧坏或者导致误差增加；在进行选择变比的时候，一定要与被测电流的大小相结合后在做出合适的选择，并且二次侧一端一定要接地，以免增大误差。

1.2产生误差分析

在电流互感器中，内部的铁芯会产生励磁电流，所产生的励磁阻抗的性质为电抗，然而，二次负载的性质是阻抗，在电路中，不同的电阻在经电流流过后，因为二次电动势的原因，其产生的相位以及幅值各不相同。根据相关人士研究分析，在变电的运行过程中，如果是纯电阻，角误差最大，若是二次负载是纯电感，那么角误差达到最小值，是零。如果二次阻抗为定值，那么励磁阻抗与比误差成反比，即随着励磁阻抗的降低，比误差随之增大；若是励磁阻抗为定值，那么二次阻抗与比误差成正比，即随着二次阻抗的增大，比误差随着增大。

1.3电流互感器饱和原因以及特征

由于电流互感器内部的铁芯通常是不饱和的，因此励磁阻抗就比较大，而负载电阻和励磁电流就比较小，在这种情况下，便可以把励磁电流忽略，这样，一次绕组和二次绕组就处于此时平衡的状态。而然，当铁芯磁通密度逐渐增大直至饱和时，Zm就会随着饱和度的增加而快速下降，这就会打破不同励磁电流之间的比例。而由于一次电流较大会引起铁芯的磁通密度过大或者是由于二次负载过大从而导致铁芯磁通密度多大，这些都是导致电流互感器饱和的原因。饱和电流互感器会有以下特点：①内阻减小，甚至接近于零；②在发生一次系统故障时，电流互感器不是随机便可以达到饱和状态，一般会停滞3～5ms；③饱和电流互感器早一次故障电流波形经过零点左右，会复原成线性传递的关系；④当二次电流降低，并且波形出现畸变，就会出现加大的高次谐波分量。

2电流互感器饱和状态下的影响及对策

2.1对变压器保护的影响

2.1.1电压保护的依据

变压系统中的重要设备就是变压器，变压器这种核心设备在变电运行中有举足轻重的作用，意义重大。从我国变电运行现状来看，对变压器的容量要求较小，但是在安全性与可靠性方面对其要求极为严格。变压器通常安装在35kV或者是10kV的母线上，出现低压或者是短路的情况，电流会变大，系统短路电流和高压一侧的短路电流相等。变压器保护工作在实际应用中有非常重要的地位，稍有差错，变压器的正常运行就有可能受到很大的阻碍，故障严重时可以危及整个变压系统的稳定。以前安装使用的变压器大多数装有熔断保护设备，其对设备的安全保护方面有良好的保障，近些年来，随着自动化技术的应用不断更新换代同时系统短路容量逐步增加，这种情况下以往的变压器工作受到了较大的影响，只有对其加以改造，才能现代化运行的需求。为了达到电力系统正常运行的目的，现阶段我国许多变电站都增设了变压器开关柜设备，系统保护装置在安装的过程中也尽可能与10kV线路一致，以此同时，或多或少的在电流互感器的饱和问题上有一定程度的忽略。因为变压器自身容量较小，导致了其一次电流也较小，这就需要使用共用互感器，这样方可对计量准确性的提高起到促进作用，这样变比就很大程度降低。此时若是变压器发生故障，电流互感器非常容易达到饱和，这样二次电流速度将会减慢，形成保护拒动。

2.1.2解决保护拒动问题

要解决使用变压器保护拒动问题，首先要解决合理配置保护问题，要对变压器故障时的饱和问题进行估量然后再进行电流互感器的选择；然后，一定要将保护用电流互感器与计量用电流互感器分离，在高压侧装设保护用电流互感器，这样方可对所用变压器进行保护，在所用变压器低压侧装设计量用电流互感器，从而确保计量的精确度；在进行定值整定时，用变压器容量确定过负荷，依据该变压器的低电压那端的出口短路电流确定电流速断保护。

2.2对电流保护的影响

2.2.1电流保护的判据依据

据相关资料表明，电流互感器在处于饱和状态时引起二次侧电流很大程度的减小，非常容易造成保护拒动。对于10kV线路来说，线路短路电流比较小，在离电源比较远或者是在阻抗系数很大时更为严重。当扩大系统的规模时，随之增加还有短路电流，短路电流将远远超过一次额定电流，从而导致正常运行的系统中的互感器有可能到达饱和状态。另一方面，短路故障是暂态过程，在短路电流中含有很多的非同期分量，它会使互感器的饱和速度大大提高。在这种情况下，在饱和状态下假如发生短路现象，产生的二次侧的电流微小，导致保护装置拒动。主变低压侧以及母线的开关将会被切除，这就进一步导致故障影响变大，故障发生时间延长，系统的正常供电受到了极大的阻碍，供电可靠性受到极大的影响，这对运行设备安全产生极大的威胁。

2.2.2对策

我们依据前几部分的分析可知，有两种情况可导致电流互感器出现饱和的情况，在电流互感器饱和特别严重的时候，励磁电流全部由一次电流转化而来。二次感应电流基本消失，所以在电流继电器中流过的电流接近于零，导致保护装置出现拒动。技术人员需要从以下两点人手避免这种情况：（1）在进行电流互感器的选择时，选择合适的变比，充分考虑到线路短路可能出现的电流互感器饱和问题。一般而言，选择10kV线路的保护电流互感器的变比要大于300/5。（2）尽可能的降低电流互感器的二次负载阻抗，避免计量与保护最好不要共用同一个电流互感器，将二次电缆长度最大限度的缩短同时二次电缆的截面积尽可能的加大。

3电流互感器绕组的布置

布置电流互感器绕组需要牢牢把握两个基本原则，一方面是要避免出现保护死角，另一方面是要避开互感器比较容易发生故障的部位，为避免出现不可控制的区域，一般情况下要使多种保护的保护区域之间有一定的重合，还需要在母线侧安装电流互感器的一次侧极性端。以互感器的一次极性端当做互感器的二次绕组排列的参考依据。若是放置错误一次极性端，尽管在进行二次绕组的分配问题上充分考虑到交叉现象，保护范围的死区依然会出现。

4结束语

电流互感器在变电运行中的作用无可代替，在绕组布置或接地时，应严格按照规范的程序进行，以保证能够正常运行，进而为系统安全供电提供便利。关于电流互感器的饱和问题，应加强重视，对其带来的负面影响，应积极采取相关措施加以解决。

参考文献：

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[2]史慧生，唐达獒，王锁扣.变电运行中电流互感器的应用[J].云南电力技术，2010（1）.