电流互感器饱和对继电保护装置的影响分析

赵骕璠

摘要：我国的经济发展需求对用电量的要求逐步增加，因此，电流互感器随之出现大量的饱和现象，影响继电保护的作用发挥。电流互感器与继电保护装置互相影响，互相制约。当继电保护装置所保护的电力设备正常运行时，继电保护装置为其提供开启和关闭的功能，继电保护装置还承担着将剩余电流引导进入保护装置中的作用，该项工作的进行亦须以电流互感器的正常运行为保障，如在工作进行中，电流互感器发生故障，设备短路时的准确度会严重受到影响，继而影响继电保护装置的作用发挥。探析建设用地审批服务的提升策略。

关键词：电流互感器;继电保护;保护措施

一、电流互感器饱和对继电保护的影响

1.1对差动保护的影响

差动保护的动作原理是通过直接比较被保护设备两端电流的幅值和相位，来判断是保护区内还是区外故障，在保护区内故障时动作跳闸。由于差动保护不需要与上下级保护相配合，可以实现快速动作，保护整定只需要躲过区外故障时流入保护装置的最大不平衡电流即可。当被保护设备区外近区故障时，故障电流很大，如果一侧TA发生饱和，保护装置检测到的暂态不平衡电流有可能超过差动保护整定值，差动保护误动作。但线路和电动机的比率差动保护以及变压器差动速断保护由于没有二次谐波制动功能，如果发生TA饱和，比率差动保护误动的可能性很大。

1.2对电流速断保护的影响

电流速断保护是仅反映于电流增大而瞬时动作的保护。当保护区内发生两相短路故障时，如果短路电流中的非周期分量很大，导致TA发生暂态饱和，保护装置采集到的短路故障电流将小于实际电流，有可能达不到速断保护动作值，只有待非周期分量衰减后，TA恢复线形传变，速断保护才动作。如果保护区内发生三相短路故障，由于三相短路电流中，总有一相电流的非周期分量比较小，这相电流一般互感器不会发生饱和，该相故障电流接近实际电流。而微机保护装置动作电流是取三相电流中最大相电流来参与保护逻辑运算的，因此保护区内三相短路时电流速断保护不受TA暂态饱和的影响。

1.3对方向纵联保护的影响

方向纵联保护是闭锁式方向保护，当电网发生故障且CT出现暂态饱和时，只要电流方向不发生误判，方向纵联保护的区内外特性仍然很明确，保护一般不会出现拒动或误动。除了出现一种极端情况，即区外故障，且两侧TA出现非常大的暂态不一致现象，而暂态特性好的TA又恰巧装设在电源侧，此时该侧保护检测到故障电流超过了方向纵联保护启动电流并判为正方向，而安装在线路负荷端的保护却因TA出现严重的暂态饱和，检测到的故障电流小于0.8倍的方向纵联保护启动电流，因而未持续发区外故障闭锁信号，此时保护装置将误判为单侧电源区内故障，这时方向纵联保护才有可能误动。

二、预防电流互感器饱和的措施

2.1限制系统的短路电流

限制系统短路电流的办法有采用系统分列运行、串联电抗器，对于已经建成的电力系统，我们尽量采用多分列的运行方式来达到降低系统故障的短路电流，由于电力系统的分列运行会降低运行的可靠性，在分列运行的同时投入电源自动投入装置，已达到增加系统可靠性的目的。而在新建的变电站中除要考虑短路电流，还要合理配置串联电抗器的数量。

2.2增加电流互感器的变比

在选择电流互感器时，不能以负荷电流的大小来确定电流互感器的变比，必须要考虑当系统发生最严重故障时，流过电流互感器安装处的最大短路电流和互感器的负载能力以及电流互感器的饱和倍数来确定电流互感器的短路比。由于在增大电流互感器的短路比后会对继电保护装置产生影响，尤其是会降低对CT监视的相关保护的灵敏性。如继电保护采用5A值，而电流互感器的电流为1A左右，那么电流的采样精度就会降低，进而影响保护的可靠性。

2.3减少二次回路的负载

电流互感器的二次回路负载主要由电流互感器二次线圈、二次电缆、继电保护装置的内置线圈的阻抗构成，电流互感器可以看作是一个内阻极大的电流源，在正常运行时不能开路，而电流互感器的二次线圈负载在互感器制造时已经确定，并能够满足相关的要求，同样，在选择继电保护装置的型号时，我们尽量选择功耗小的装置，同时在安装继电保护装置时尽量考虑就地安装，这样就可以大大减少二次电缆的使用，有效的减少了电流互感器二次侧的阻抗，从而避免了饱和，我们也可以通过采用降低电缆的阻抗来达到降低二次负载的关系，由于电缆线芯的截面积越大，对应的阻抗将越小，所以我们通常采用增加电缆线芯的方法来达到目的，但是随着电缆线芯的增加，施工成本也跟着上涨，所以要同时考虑可靠性和经济性。

2.4降低二次额定电流

由于二次侧功耗和电流的平方成正比，所以降低电流互感器二次侧电流的额定值，在负载不变的条件下，能够有效减少二次回路的功耗，互感器不容易饱和。当然，在减少二次额定电流的同时会牺牲保护装置的灵敏性，在电力系统中，常见的二次额定电流有1A、5A值，在西北电网中220kV及以下的系统中常用5A作为额定电流，而在330kV以上采用1A制。而南方电网少用5A作为二次电流一般采用1A制。

2.5提高保护防误动作的措施

目前的继电保护装置都具有抗电流互感器保护特性的原理，一般采用软件判别的原理，在电流互感器饱和时，为了不降低保护范围内故障时的保护灵敏度，又能躲过区外故障CT饱和时的不利影响，利用输电线路故障时刻电流的流向以及CT饱和波形突变的原理，可靠的检测出区外故障时CT饱和的程度，当判别出饱和后，抬高相应保护的动作门槛，从而防止保护由于CT饱和导致的保护误动作。

三、结语

电流互感器的特性不同，产生的电流互感器饱和的原因也各种各样，因此，对于电流互感器饱和对继电保护影响要根据具体的原因和情况采取不同的对策。当前我国对于相关问题的预防和解决已经取得了一定程度上的进步，大体上避免了电流互感器饱和和继电保护故障相互影响制约的恶性循环，并能够找出故障发生的原因采取具体的可行性措施。我国电力行业应当继续致力于研究减少继电保护影响的对策，从根本上提高供电的稳定性，为人们的生产生活和国家经济发展提供有力的电力保障。

参考文献：

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[2]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.

[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（11）：56-57.

（作者单位：国网西安供电公司）