浅析电流互感器饱和对继电保护的影响及对策印丽琴

发表时间:2020/7/3   来源:《科学与技术》2020年1月第3期   作者:印丽琴
[导读] 当前,随着社会经济的不断发展,对于电力资源的需求也不断增长

         摘要:当前,随着社会经济的不断发展,对于电力资源的需求也不断增长。在用电过程中,一个基本要求就是电力供应的正常稳定,在影响电力供应正常稳定的各种因素中,电流互感器的饱和情况是不可忽视的一种现象,且这种情况一旦出现,对于继电保护将产生直接的负面影响,进而影响到电力供应的平稳性和安全性,这也成为了我们目前在安全供电方面一个亟待解决的问题。本文将结合笔者实际工作经验,对电流互感器饱和情况进行一定的分析,同时重点论述如何采取措施来解决这种不利影响。
         关键词:电流互感器;饱和;继电保护;影响;对策

         “安全稳定用电”是电力供应和使用中的一个重要原则,安全稳定用电不仅对于电力的正常供应和使用有着直接关系,同时对于人们的正常生产生活也有重要的影响。继电保护装置是确保安全稳定用电的一个重要条件,而在何种影响继电保护正常发挥作用的各种因素中,电流互感器的饱和情况是不可忽视的一种现象,且这种情况一旦出现,对于电力的安全稳定供应和使用将产生直接的负面影响,这也成为了目前业内较为关注的一类问题。本文立足工作实践,结合理论积累,就电流互感器饱和对继电保护的影响,以及相应解决对策展开浅要论述。
一、电流互感器的工作原理以及重要作用
(一)电流互感器简介
         电流互感器是一种联络软件,主要作用是分流,能够将一个大的电流分解为多个小电流,从而实现对测量仪表、继电器等电流线圈的供电作用,电流互感器位于第一系统和第二系统之间。
(二)电流互感器的工作原理
电流互感器本质上来说就是一个“变流”器,它的工作原理与我们所知的变压器并无差别,电流互感器的工作状况类似于变压器处于短路的状态,原边符号为P1、P2,副边符号为S1、S2。当电流互感器的原边串接入主线路时,我们称这个电流为相线1,此时原边的匝数为中性线1;当副边接入内阻很小的电流表或功率表,此时的副边电流我们称之为相线2,副边匝数为中性线2。
我们在忽略线圈的电阻,铁心损耗及漏磁通的理想情况下,我们就可以得到线圈的匝数与电流的关联公式如下:
IIN1= 2N2
I/ I=N2 / N1。
         即线圈的匝数与电流成反比
(三)电流互感器的重要作用
首先,电流互感器的最显著作用就是它可以把较大功率的一次电流通过分解、变化、转化成为多个较小功率的二次电流,从而实现对电流的保护,测量等。其次,电流互感器能够对电器设备的正常运转以及电器设备的故障情况做出识别判断和提示。此外,电流互感器还可以将测量仪表和继电器等电器设备实现隔离,有效保障用电工作人员的安全。
二、电流互感器对继电保护的影响
作为一种类似于变压器的装置,电流互感器的作用不单只是将高压与人隔离,进而实现对用电安全的保护,同时,电流互感器使得我们生活生产中用电的便利程度能够得到极大的提高。我们通常将电流互感器的二次额定电流设置为了5安,但是因为电流互感器饱和情况的存在也使得在电器制造中,通常会对仪表和继电保护装置的生产进行严格的要求以及标准化制定。同时需要明确的是,电流互感饱和现象的出现,不仅不是一种偶然性事件,同时出现的频率也比较高,虽然目前从城市到乡村,电网都有了较大的改善,居民的正常生产生活用电已经得到了有效的解决,但是电流互感饱和现象却没有得到相应的解决,甚至还出现了上升的趋势,而这种现象的出现,对电力工作人员的正常工作带来了较大的负面影响。具体在以下几个方面:
(一)电流互感器对电流保护的作用。


众所周知,电流保护能够在电器电流超过了安全阈值的瞬间,对电器采取介入保护,只要是在电流互感器的设定保护范围内出现了电路故障,或者是故障电流中非周期的电流分量超过了合适值,那么电流互感器就很容易出现饱和情况,但是这种情况往往持续时间极短。且如果在故障产生的时候,保护装置中故障电流不多,达不到完全触发的值,那么就会导致保护并不充分,保护的有效性会有一定的降低。在这种情况下,通常只能够等到非周期分量减弱以后,才能够使电流互感器的线型恢复到正常形态,此时才能够对电流保护起到一定的作用。但是如果在电流互感器保护范围内同时产生了三股电流冲撞故障,则其中会有一股的含量是相对较小的,此时通常电流互感器不会发生饱和的现象,该故障电流和正常电流之间的差异并不是很大,所以当电流互感器保护范围内同时产生了三股电流冲撞故障的时候,电流速断保护机制就不会因为电流互感器饱和状态而被触发。
(二)电流互感器对电流距离保护的影响  
大量的实验和常用实践都表明,电流互感器和电压互感器之间存在一定的误差,而且这种误差能够直接影响到对阻抗继电器的有效距离测量。对于阻抗继电器的距离测量方式有多种,而这种误差根据不同电压或者是不通电阻可以分为电流互感器的变比误差和角误差,这两种误差往往会导致电压互感器的二次电缆上的电压下降,并进一步引起阻抗继电器端子上的电器电流和电压之间形成相位误差以及数值误差,给我们对于阻抗的精准测量带来一定的影响。同时,在电流互感器饱和以后出现的二次侧输出的电流的偏差变化,也是我们无法对其进行介入纠偏的,也就无法消除这种对电流的距离保护影响以及对继电器的保护影响,给我们正常的电流保护、电器使用以及监测带来一定的干扰。此外,如果电流互感器在形成饱和状态以后,微机距离保护算法会带来一定的超越现象,具体程度如何则和算法使用情况有直接关联。
         (三)电流互感器饱和对比率差动保护的影响
差动保护是电流保护器中的一个重要的保护模块,此类保护主要是针对电流互感保护器的饱和情况,如果在电流互感器饱和以后形成一定的差异,那么此类故障在满足相关的比率差动保护条件以后,仍然能够正常发挥作用。但是和这种情况相对立的是,如果这种故障情况不能够满足比率差动保护的相关条件,则会使得电气电流中出现穿越性电流的概率大幅度上升,并且会再次导致出现电流互感器饱和现象,伴随产生一种差距较大的差动电流。要能够对这种比率差动保护有比较精确的判断,就需要选择正确的测量部位,因为测量部位的差异将直接导致测量的结果不同。
         三、电流互感器饱和对继电保护影响的处理对策
(一)选取合适的电流互感器
之所以出现电流互感器饱和现象,很大程度是因为技术不到位,或者是设备本身设计的不完善,以及当前城乡电网的运行压力过大。但不论何种原因,电流互感器本身的品质都是关键因素,因此,要选择高质量的电流互感器,提升保障能力。
  (二)限制短路电流
出现电流互感器饱和现象的原因是短路电流突然出现增值,导致电流分配不均匀。要解决这一问题,可以选择限制短路电流的方式进行处理,并深入研究有效限制短路电流的方法,从而减少电流互感器饱和现象的出现。
(三)减少电流互感器二次核定电流
除了上述措施,我们还可以通过对电流互感器二次核定电流量的逐渐减少,来稳定回路串联线圈的阻力,使电流互感器的工作状态更加的接近于短路状态。

    上述是笔者对浅析电流互感器饱和对继电保护的影响及对策的一些思考,希望提供一些有益参考和借鉴。

参考文献
[1]牛利涛,彭金宁,兀鹏越,何信林,张文斌.电流互感器铁心饱和对继电保护的影响和处理方法[J].现代电子技术,2012,35(24):191-194.
[2]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,2017,38(11):56-57.
[3]牛昆鹏,徐海燕.電流互感器饱和对继电保护的影响与判别方法[J].机电信息,2017,(15):34-35.
[4]陈国清浅析电流互感器饱和对继电保护的影响及对策[J].自动化技术与应用,2018,(10):115-116.

作者简介:印丽琴(1981-09-12),女,籍贯:江苏省靖江市,学历:大专,职称:助理工程师,研究方向(主要从事工作):互感器设计
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