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

饶,晶

红河供电局 云南 蒙自

摘要：随着现代的电网升级改造速度不断加快，新型的保护装置被大量的采用，大大的提升了本地区范围内的供电可靠性。与此同时，随着供电的范围和负荷越来越大，供电容量随之不断增大，系统中的短路电流迅速增大，电流互感器饱和问题也日益突出，已经成为迫在眉睫急需解决的问题。电流互感器饱和问题的出现，将会对继电保护产生很大的影响，它会影响到继电保护装置动作的正确性从而造成故障扩大，影响电网的供电可靠性，这需要通过多元化的对策来解决问题，不能单纯地从其中一个方面来考虑问题。本文针对电流互感器饱和对继电保护的影响、对策展开讨论，并提出合理化建议。

关键字：电流互感器、饱和、继电保护、对策。

0 .引言

随着我国现代化进程的不断加快，社会经济不断发展，电力资源的需求程度不断提升，未来的电力需求将会进一步地加大，电流互感器饱和的表现也会日趋明显。电流互感器作为继电保护和监控系统判别系统运行状态的重要组件，继电保护对电流互感器的要求：通过输入的二次电流值准确的反应一次电流真是状态。造成电流互感器二次电流失真的主要因数是铁心的饱和，在稳态对称短路电流的情况下，影响电流互感器饱和的主要因数是：短路电流的幅值、二次回路的阻抗、电流互感器的励磁阻抗、匝数比和剩磁等。

1.故障过程

2021年03月05日16时38分17秒919毫秒，某调度监控发现35kV某变电站10kV某线043断路器过流Ⅱ段保护动作，故障相别BC，重合闸动作成功。2021年03月05日16时38分17秒922毫秒，35kV某变电站35kV#1主变低后备过流Ⅵ段保护动作跳开主变两侧301、001断路器。值班人员到站后检查，迅速开展现场应急处置，将10kV某线043断路器故障隔离，逐步恢复站内其他设备送电。针对此次故障，本文对电流互感器出现饱和时，造成继电保护误动作的一些原因及对策展开了浅析。

某保护班对35kV#1主变低后备保护装置及10kV某线043断路器保护装置故障录波进行综合分析，录波图如下所示：

图1  10kV某线043断路器保护装置故障录波图

图2   35kV#1主变低后备保护装置故障录波图

从图1中电流波形可以看出BC相电流波形为尖顶波，且结合保护动作情况分析里，10kV某线043断路器保护动作时间与35kV#1主变低后备保护动作时间只相差003毫秒，分析判断造成本次事故的主要原因为10kV某线043断路器TA饱和，使35kV#1主变低后备保护和10kV某线043线路保护在时间和灵敏度的不配合，引起35kV#1主变低后备过流Ⅵ段保护动作，造成35kV#1主变越级跳闸。

2.电流互感器饱和对继电保护的影响

整个电网的继电保护上下级逻辑配合，随之而来各电流互感器的选型和配合问题日益突出，这都会出现电流互感器饱和的问题。

2.1对电流保护的影响

电流互感器饱和出现后，流入电流继电器的短路电流二次值，将会直接出现变小的情况。电流保护动作的判断依据为：Id＞Izd。式中，Id：为流入电流继电器的短路电流二次值，Izd—为电流继电器的整定定值。当电流互感器饱和后，流入电流继电器的短路电流二次值Id变小，可能会引起保护的拒动。在带时限的过流保护中由于电流继电器的定值Izd通常比较小不会出现这种情况，但在过流I段或者速断保护中Izd一般很大，容易发生电流互感器饱和而拒动。

2.2对差动保护的影响

电流互感器出现严重饱和后，对于区内短路故障，因为差动电流和制动电流的测量值都会受到影响，而且它们的比值立即就会满足差动保护动作条件，差动保护仍然可以做出正确的动作。对于区外故障而言，其产生的穿越性电流情况，表现为较大的趋势，此时引起的电流互感器饱和问题，会在客观上产生虚假的差动电流，在各个不同的测量点，表现为差异化的情况，电流互感器饱和也会愈加严重，如果由此产生的故障点落在了比率差动保护的动作特性区内，而且不采取任何稳定比率差动保护的措施，比率差动保护将会误动作。

2.3对距离保护的影响

对于输电线路的距离保护，随着电力系统容量增大以及短线的增加，在电力系统线路末端发生短路时，有可能出现很大的短路电流，在很大短路电流的作用下，或由于电流互感器二次侧负载与10％误差曲线不匹配等原因，电流互感器铁芯很容易饱和。饱和后的电流互感器二次侧输出电流产生畸变，不可避免地对距离保护继电器造成一定的影响。

3.电流互感器饱和对继电保护影响的对策

电流互感器饱和在出现后，意味着继电保护得不到真实的二次电流反馈，随之不能做出正确的动作，如果可以通过多元化的对策来解决这个影响，不仅能够更好地控制电流互感器饱和问题，还可以最大限度地提高继电的保护能力，保证电网的供电可靠性。

3.1限制短路电流

从电流互感器饱和本身来分析短路电流的幅值问题，它是引起电流互感器饱和的重要因素。因此，可通过限制短路电流的方法来解决。建议在日后的工作中，从运行方式的角度出发，针对短路电流做出充分地限制处理，避免电流互感器饱和的发生。例如，在电力系统的运行过程中，可以尝试应用分列运行的方法，由此来针对短路电流做出良好的限制处理。

3.2选择合适的电流互感器

考虑到当前的电网运行压力比较大，受到的外界影响因素多，可以选择合适的电流互感器，从而将电流互感器饱和问题在根源上予以解决。例如，普遍采用了TPY级别的电流互感器，并且会适当地配合使用小气隙的PR级别电流互感器。这样的选择方式，能够充分满足电网的需求，且不会对继电保护产生严重的影响。一定要综合性的考虑互感器配合的因素，包括电流互感器安装位置可能出现的最大短路电流问题，考虑到电流互感器本身的负载能力、自身的饱和倍数等。

3.3减小二次负载

3.3.1尽可能将继电保护装置就地安装
    电流互感器的负载主要是二次电缆的阻抗，将继电保护装置就地安装，大大缩短了二次电缆长度，减小了电流互感器的负担，避免了饱和。现在新建或改造后的变电站1OkV馈线保护装置都是就地安装的。
3.3.2减小电流互感器的二次额定电流
    由于功耗与电流的平方成正比，将电流互感器二次额定电流从5A降至1A,在负载阻抗不变的情况下，电流互感器不容易饱和。现在新建的变电站有的10kV馈线保护采用二次额定电流为1A的电流互感器。
3.4采用抗电流互感器饱和能力强的继电保护装置
    运行过程中要求保护装置本身具有一定的抗电流互感器饱和的能力，特别是抗电流互感器的暂态饱和的能力。对于保护装置采用的判别方法主要是利用电流互感器饱和后的电流特征识别。差动保护装置增加附加稳定特性区也能避免电流互感器饱和引起的区外故障保护误动作。

4.结语

本文对电流互感器饱和对继电保护的影响进行全面的讨论，并从四个方面阐述了一定的对策。浅析了电流互感器饱和时对电力系统的影响及应对的措施，分别从运行的角度来调整运行的方式，设计规划时的物资选型采购，施工方案来解决电流互感器饱和的问题，这将继电保护因电流互感器饱和的影响最大限度地减少，继电保护装置正确动作保证了电网的安全稳定运行。

参考文献

[1] 刘艳芬.电流互感器饱和对继电保护的影响及对策[J].包钢科技，2011（4）：66-68.

[2]贺家李、宋从矩．电力系统继电保护原理[M]．北京 ：中国电力出版社，l994.10