探索電流互感器飽與對繼電保護(hù)裝置造成影響

1、探索電流互感器飽與對繼電保護(hù)裝置造成影響【摘要】作為電流信號的傳變元件，電流互感器 在繼電保護(hù)裝置中有著舉足輕重的作用。但是，當(dāng)電流互感 器出現(xiàn)飽和現(xiàn)象時，繼電器保護(hù)裝置的運(yùn)行可靠性就會受到 影響。本文結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗，研究分析了電流互感飽 和對繼電保護(hù)裝置的影響以及影響電流互感器飽和的主要 原因，提出解決的具體措滋?！娟P(guān)鍵詞】電流互感器，繼電保護(hù)裝置，單相接地【中圖分類號】tm452【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】a【文章編號】 1672-5158 (2012) 11-0048-021、引言隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，供電系統(tǒng)的容量在不斷增加，系 統(tǒng)短路電流也不斷激增，影響電流互感器飽和的問題也隨之 而來。電流互

2、感器一旦發(fā)生飽和，不就降低了故障測距的準(zhǔn) 確性，而且還會造成繼電保護(hù)的誤動作、拒動或者是延遲動 作。比較常見的電流互感器飽和有兩種，一種是穩(wěn)態(tài)飽和， 一種是暫態(tài)飽和。穩(wěn)態(tài)飽和出現(xiàn)的原因是一次電流值過大， 致使二次電流不能夠正確地傳變一次電流。暫態(tài)飽和的原因 則是由于大量非周期分量進(jìn)入電流互感飽和區(qū)域中造成的。2、影響電流互感器飽和的相關(guān)因素電流互感器按照用途可分為計量用互感器和保護(hù)用互 感器。與保護(hù)用互感器相比，計量用互感器的精度更加高， 且非常容易飽和，這樣可以有效避免系統(tǒng)發(fā)生故障時產(chǎn)生的 較大短路電流破壞計量表。依據(jù)保護(hù)用互感器對暫飽和問題 的不同處理方法，還可分為tp類和p類。電流互感器

3、飽和 程度和勵磁阻抗能力成反比，即當(dāng)電流互感器的飽和程度越 高，勵磁阻抗能力就越小，勵磁電流的急速增大，對互感器 的準(zhǔn)確性造成嚴(yán)重影響，從而影響正確的保護(hù)動作。有時會 使一次電流全音陵成勵磁電流，繼而二次電流成為零，這是 最為嚴(yán)重的情況。當(dāng)出現(xiàn)電流中含有大量的非周期分量或者 電流過大的非正常情況，都可以造成互感器飽和。當(dāng)出現(xiàn)互 感器飽和引起誤差過大時，繼電保護(hù)的正確動作受到限制， 繼而影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。影響電流互感器飽和的主要原因有四點(diǎn)，具體分析如 下。第一，一次電流中的非周期分量影響著勵磁電流中的非 周期分量，當(dāng)一次電流中的非周期分量增大時，勵磁電流中 的非周期分量也隨之增大，電流互感

4、器的飽和程度也就越 高。第二，電流互感器的二次負(fù)載越大時，勵磁電流的周期 分量也越大，導(dǎo)致電流互感器始終處在飽和狀態(tài)。第三，勵 磁電流中沒有非周期分量，但是后非周期分量逐漸增大，使 電流互感器飽和。第四，一次系統(tǒng)時間常數(shù)越大，勵磁電流 中的非周期分量減退越緩慢，電流互感器的飽和時間就越 長。這四種因素沒有將鐵芯剩磁因素考慮在內(nèi)，如果電壓較 低時，鐵心會很接近飽和狀態(tài)，對繼電保護(hù)的正確動作產(chǎn)生 影響。同時，如果存在剩磁影響，當(dāng)剩磁方向和勵磁電流的 非周期分量與之相對應(yīng)的磁通方向相同時，鐵心會很快進(jìn)入 飽和狀態(tài)。3、電流互感器飽和對繼電保護(hù)裝置的影響3. 1電流互感器飽和對電流保護(hù)的影響電流保護(hù)動

5、作的判斷依據(jù)是在流入電流繼電器的短路 電流二次值大于電流繼電器的定值。而當(dāng)電流互感器飽和 后，流入電流繼電器的短路電流的二次值會變小，此時電流 繼電器的定值大于二次值，有可能會導(dǎo)致拒絕實施繼電保護(hù) 動作。當(dāng)電流繼電器的定制非常小時，不會出現(xiàn)電流保護(hù)的 拒動現(xiàn)象；當(dāng)電流繼電器的定制較大時，電流保護(hù)的拒動現(xiàn) 象比較嚴(yán)重；3. 2電流互感器飽和對差動保護(hù)的影響當(dāng)在區(qū)外發(fā)生短路故障時，會產(chǎn)生穿越型較大的短路電 流，從而直接引起電流互感器的飽和，進(jìn)而引起比較大的虛 假差動電流。如果各測量點(diǎn)的電流互感器飽和程度存在差 異，那么影響差動保護(hù)更為嚴(yán)重。如果產(chǎn)生的工作點(diǎn)剛好符 合比率差動保護(hù)的條件，那么在不采取

6、任何穩(wěn)定措施的情況 下，會導(dǎo)致比率差動的誤動作。當(dāng)在區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障，電流互感器飽和之后，制動電 流和差動電流的測量值也會受到影響，制動電流和差動電流 的比值不僅沒有發(fā)生很大變化，而且還會滿足差動保護(hù)動作 條件，受此影響，差動保護(hù)仍然可以正常動作。3.3 ct飽和對距離保護(hù)的影響在理論中，在線路末端發(fā)生故障不會產(chǎn)生電流互感器飽 和問題和誤動問題，而在輸電線出口附近發(fā)生故障才會出現(xiàn) 電流互感器飽和狀態(tài)。但是在現(xiàn)實的操作中，受短輸電線路 不斷增加和電力系統(tǒng)發(fā)電容量不斷增加的影響，短輸電線路 出現(xiàn)故障，很有可能出現(xiàn)加大的短路電流。同時，由于存在 10%誤差曲線和電流互感器二次側(cè)負(fù)載不匹配的情況，極易

7、 誘發(fā)電流互感器鐵心飽和。當(dāng)電流互感器在飽和狀態(tài)下，會 在二次輸出非常不穩(wěn)定的電流，進(jìn)而對距離保護(hù)繼電器的效 果產(chǎn)生影響。在電流互感器飽和狀態(tài)，不同的微機(jī)距離的保 護(hù)算法對超越程度產(chǎn)生的影響也是不同的，比較常用的有兩 種算法，一種是富式算法，一種是解微分方程算法。具體內(nèi) 容如下:(1) 富氏算法在電流互感器飽和輕微的情況下，全波富式算法超越的情況最為嚴(yán)重。隨著飽和程度的不斷加大，超越情況逐漸變 輕，持續(xù)時間也隨之縮短。加差分半波富氏算法在任何程度 下的ct飽和都會產(chǎn)生超越行為，且飽和程度越嚴(yán)重，超越持續(xù)的時間越長，幅度越大。而加差分全波富氏算法只有在 ct發(fā)生輕微飽和時才會存在超越行為。(2)

8、 解微分方程的算法當(dāng)數(shù)據(jù)窗是全波矩形窗，會發(fā)生單相接地故障時，ct不 論處于何種飽和程度下的算法都存在暫態(tài)超越行為，并且暫 態(tài)超越的程度和時間與飽和程度成同一方向變化。當(dāng)數(shù)據(jù)窗 為turkey窗時，單相接地或是相問故障時都會存在暫態(tài)超 越行為，但是兩種暫態(tài)超越行為有所不同。在相間故障時， ct飽和程度越高則超越情況越輕微；在單相接地故障時，ct 飽和程度越高超越情況越嚴(yán)重。4、解決電流互感器飽和問題的具體方法4. 1選擇合適的電流互感器為了保證互感器飽和特性不影響保護(hù)的正常動作，需要 選擇合適的電流互感器。在進(jìn)行選擇時，電流互感器的基本 要求就是保證在穩(wěn)態(tài)對稱短路電流下的誤差范圍內(nèi)。對電流 互

9、感器選型時要充分考慮到電流互感器的暫飽和問題，依據(jù) 具體的運(yùn)行狀態(tài)和情況選擇合適的電流互感器。4.2減小二次阻抗值(1)縮短二次電纜接線長度由于電流互感器的主要負(fù)載是二次電纜的阻抗，因此在 對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行安裝時應(yīng)該選擇就地安裝的方式，盡量 縮短二次電纜的接線長度，減小電流互感器負(fù)擔(dān)，避免電流 互感器的飽和。同時，就地安裝還能簡化二次回路，提高供電穩(wěn)定性。但是就地安裝繼電保護(hù)裝置對自身裝置性能有很 高的要求，需要具備抗強(qiáng)電磁干擾能力和在惡劣氣候環(huán)境下 運(yùn)行的能力。(2)減少ct的二次額定電流使用一次電流倍數(shù)高和額定容量大的互感器，可以實現(xiàn) 減小二次阻抗值的目的。同時，因為功率和電流平方成正比, 在負(fù)載阻抗不變，電流互感器的二次額定電流降低時，二次 回路功率會成倍降低，電流互感器就不易產(chǎn)生飽和。(3) 采取措施限制短路電流短路電流的幅值是引起電流互感器飽和的一個重要因 素。因此，為了避免電流互感器出現(xiàn)飽和，可以通過限制短 路電流。可以在電力系統(tǒng)中較高一級的電壓等級中實施分列 運(yùn)行方式實現(xiàn)限制短路電流的幅值。(4) 選用具有抗電流互感器飽和能力的繼電保護(hù)裝置這種抗電流互感器飽和能力的繼電保護(hù)裝置本身就有 很強(qiáng)的抗飽和能力。分辨保護(hù)裝置的方法主要有時差辨別 法、電流