浅谈电流互感器饱引起电保护误动及对策

曹维国　韩旭　赵江

【摘 要】本文简单介绍了电流互感器（CT）饱和的原理，分析了电流互感器出现饱和现象就会直接影响继电保护装置运行的可靠性因素，并提出解决电流互感器饱和问题的具体办法。

【关键词】电流互感器；饱和；保护误动；对策

0 引言

电流互感器是电力系统中非常重要的一次设备，而掌握其误差特性及10%误差曲线，对于继电保护人员来说是十分必要的，它可避免继电保护装置在被保护设备发生故障时拒动，保证电力系统稳定.可靠的运行，对提高继电保护装置的正确动作率有着十分重要的意义。

1 电流互感器的误差

电流互感器，用来将一次大电流变换为二次小电流，并将低压设备与高压线路隔离，是一种常见的电气设备。

做为标准和测量用的电流互感器，要考虑到在正常运行状态下的比误差和角误差；做为保护用的电流互感器，为保证继电保护及自动装置的可靠运行，要考虑当系统出现最大短路电流的情况下，继电保护装置能正常工作，不致因为饱和及误差带来拒动，因而规程的规定，应用于继电保护的电流互感器，在其二次侧负载和一次电流为已知的情况下，电流误差不得超过10%。当电一次升流未能检测到分段流互感器不满足10%误差要求时，应采取以下措施

（1）改用伏安特性较高的电流互感器二次绕阻，提高代负荷的能力；

（2）提高电流互感器的变比，或采用额定电流小的电流互感器；以减小电流倍数m10；

（3）串联备用相同级别电流互感器二次绕组，使负荷能力增大一倍；

（4）增大二次电缆截面，或采用消耗功率小的继电器；以减小二次侧负荷；

（5）将电流互感器的不完全星形接线方式改为完全星形接线方式；差电流接线方式改为不完全星形接线方式；

（6）改变二次负荷元件的接线方式，将部分负荷移至互感器备用绕组，以减小计算负荷。

2 电流互感器饱和对继电保护的影响

电流互感器的误差直接影响其实际应用，饱和是引起误差的主要因素之一。当电流互感器的铁心中磁通密度达到一定数值时将出现饱和现象，此时磁通密度再增加时，要求励磁电流大幅度增加。保护用电流互感器要求在规定的一次电流范围内，二次电流的综合误差不超出规定值。

2.1 电流互感器保护引起线路误动事故

2.1.1 事故概述

2010年7月某110kV变电站35kV线路遭受雷击，线路保护电流速断拒动，限时速断动作，重合成功。同时370分段断路器限时速断跳闸（重合闸停用），造成35kVII段母线失电。

2.1.2 装在353kV分段上的电流互感器变比400/5，它的伏安特性比较高，校验其10%的误差满足要求，而装在该35kV线路上的电流互感器变比为150/5，他的伏安特性比较低，校验其10%的误差不能满足要求，经过计算35kV线路上出口故障最大值为3600A该线路上的电流互感器不能准确反映如此大的故障电流，造成35kV线路速断动作，分段370断路器限时速断动作。

2.1.3 经验教训与采取措施

1）当电流10%误差不能满足要求，可采用的解决办法有：

（1）增大二次回路导线的截面积，以减小二次回路总的负载阻抗。

（2）选择电流大的电流互感器，以降低二次电流，从而降低二次电压。

（3）采用两个容量相同，变比相同的电流互感器串联使用，以增大输出容量，此时电流互感器的等值容量增大一倍，但是变比不变。

（4）采用饱和电流倍数高的电流互感器，其伏安特性较高，可以减少励磁电流。

2）电流互感器10%误差校验工作存在问题及改进措施

（1）根据反事故措施要点：对电流互感器10%误差已再三强调。但实际操作中仍存在盲点和误区。

（2）电流互感器10%误差校验工作中的改进

充分认识到电流互感器误差对保护的影响，降35kV及以下的配电线路，保护用的电流互感器10%误差校验工作。

（3）加强技改的校验管理工作，特别是更换保护、二次电缆改道后，必须校核电流互感器是否满足10%的误差曲线的要求。

2.2 TA饱和引起的110kV母差保护动作事故

2.2.1 事故经过

2015年4月25日，变电站110kV甲线发生A相转三相转换性故障。

2.2.2 保护动作情况

110kV甲线A变电站侧保护经81ms相间距离保护动作，测距6km。

B变电站侧保护未动作（B变电站为负荷侧，无电源）；A变电站110kV母线差动保护动作跳110kVⅡ段母线所有间隔，故障持续时间为99ms。

2.2.3 保护及相关设备检查

（1）110kV甲线打了个哈欠进行介质损耗测试、绝缘试验、伏安特性试验和变比试验未发现异常。

（2）核对110kV母线定值，符合定值单要求；检查110kV母线保护各间隔采样，除了旁路间隔热备用无法检查外，其余间隔采样正确。

（3）检查110kV母线保护电流回路接地情况，所有差动回路电流均在110kV母线保护屏上一点接地，无多余接地点；110kV甲线间隔接入母线保护电流回路绝缘，A、B、C、N均大于20MΩ。

（4）母线保护110kV甲线间隔二次电流回路负荷0.38Ω（电流互感器额定二次负荷为30VA，1.2Ω），在110kV母线保护110kV甲线间隔加60A电流保护装置采样准确。

（5）110kV母联110断路器、110kV甲线104断路器TA变比为600/5，在本次故障中出现饱和，其中，110kV甲线104断路器B相TA最严重；4号主变压器114断路器、5号主变压器115断路器TA变比为1200/5，未出现饱和。

2.2.4 110kV母线保护动作分析

110kV甲线发生三相故障时，4号主变压器114断路器、5号主变压器115断路器、110kV乙线108断路器提供故障电流，114断路器电流15.5A、115断路器电流为15.4，110kV乙线108断路器电流为7A（TA变比600/5按照1200/5变比折算为3.5A），110kV甲线断路器电流为68.2A（以A相电流估推算，TA变比600/5，按照1200变比折算为34.1）。

三相故障发生时，110kV甲线104断路器B、C相产生故障电流，B最大，最大瞬时值打36A受直流电流影响，故障动作时刻电流值为27.8A、和电流值为40.76A，B相满足比率制动条件而动作。

2.2.5 暴露问题

110kV母联110断路器、110kV甲线104断路器TA变比偏小（均为600/5），TA饱和导致波形。

2.2.6 防范措施

（1）将变电站110kV断路器600/5的TA变比改为1200/5。

（2）开展220kV及110kV的电流互感器及二次回路检查与整改工作。开展电流互感器抗饱和能力校对，重视继电保护设备对电流互感器的要求，把好新电流互感器入网的选型。

3 结论

为了避免变压器继电保护装置因电流互感器出现饱和而导致保护误动作，除了在设备选型上要确保选用容量足够的保护级电流互感器外，还可根据电流互感器的伏安特性曲线和现场实测的电流互感器二次回路负载阻抗计算出电流互感器的饱和点，以此推算出在最大电流作用下，电流互感器是否会饱和以及保护装置是否会误动作。

【参考文献】

[1]周鹗.电机学（2）[M].修订版.北京：水利电力出版社，1988.

[2]贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理（第2版）[M].北京：水利电力出版社，1985.

[3]杨奇逊.微机型继电保护基础[M].北京：水利电力出版社，1988.

[4]电气系统继电保护实用技术问答[J].国家电力调度中心编，1997.

[责任编辑：王楠]