试论电流互感器饱和对继电保护影响的分析及对策

发表时间:2019/12/19   来源:《电力设备》2019年第17期   作者:李玉博
[导读] 摘要:继电保护是电力工作的重要内容,也是受电流互感器饱和时影响较为突出的部分。
        (国网运城供电公司二次检修室  山西省  044000)
        摘要:继电保护是电力工作的重要内容,也是受电流互感器饱和时影响较为突出的部分。但由于当下技术自身的弊端,以及提供给技术发展和改进的社会环境的问题,电流互感器饱和的影响还有许多待解决的问题。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,需要通过多元化的对策来解决问题,不能单纯地从某一个层面.上出发。本文对电流互感器饱和对继电保护影响进行了分析,并提出了对策。
        关键词:电流互感器饱和;继电保护影响;分析
        引言
        继电保护装置的任务是能够在被保护设备发生故障或不正常工作状态下,作用于开关跳闸或发出警告信号。因此,需要将设备上的电流引人保护装置,该任务一般都是由电流互感器他完成的。他的一次绕组串联在被测量的电力线路中,线路电流就是其一次电流,二次绕组外部回路接继电保护装置等二次设备。所以,他的特性对继电保护装置相当重要,其准确度与短路电流数值及其非周期分量的大小密切相关,尤其对于特性不良的电流互感器,其准确度在短路时会大大降低,影响继电保护的正确工作。
        一、电流互感器饱和的基本原理
        电流互感器又称仪用变流器。它是一种将高电压大电流变换成低电压小电流的仪器。其工作原理和变压器相似,是利用变压器在短路状态下电流与匝数成反比的原理制成的,它的一次线圈匝数很少,而二次线圈的匝数很多。电流互感器把高电压大电流按一定的比例缩小为低电压小电流,以供给各种仪表和继电保护装置的电流线圈。这不仅可靠地隔离开高压,保证了人身和装置的安全。此外,电流互感器的二次额定电流一律为5A,这就增加了使用上的方便,并使仪表和继电器制造标准化。
        二、电流互感器饱和对各种保护的影响分析
        (一)对电流保护的影响分析
        只反映电流增大而且瞬间动作的保护被称之为电流保护,如果在保护区内发生两相短路故障的情况下,假如短路电流中的非周期分量非常大时,就会导致电流互感器发生短暂的饱和状态,而保护装置里所采集到的短路电流将比实际的电流小很多,这样就有可能达不到保护的动作值,只有等到非周期的分量减弱后,电流互感器恢复到线型转变,保护才能正常动作。如果在保护区内发生三相的短路故障时,由于在三相的电流中,总会有一相电流的非周期分量相对较小,该相电流一般情况下,电流互感器不会发生饱和情况,该项故障电流与实际电流非常接近。所以,保护区内的三相短路时电流速断保护不受到电流互感器暂态饱和的影响。
        (二)对差动保护的影响分析
        差动保护是变压器的主保护,是按循环电流原理装设的。主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障,同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。在绕组变压器的两侧均装设电流互感器,其二次侧按循环电流法接线,即如果两侧电流互感器的同极性端都朝向母线侧,则将同极性端子相连,并在两接线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流之差,也就是说差动继电器是接在差动回路的。从理论上讲,正常运行及外部故障时,差动回路电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因,在正常运行和外部短路时,差动回路中仍有不平衡电流流过。差动保护是反映被保护元件(或区域)两侧电流差而动作的保护装置。
        (三)对距离保护的影响分析
        电压互感器和电流互感器的误差会影响阻抗继电器距离测量的精确性。

具体说来,电流互感器的角误差和变比误差、电压互感器的角误差和变比误差以及电压互感器二次电缆上的电压降,将引起阻抗继电器端子上电压和电流的相位误差以及数值误差,从而影响阻抗测量的精度。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。在电流互感器饱和情况下微机距离保护算法是会产生超越行为的,但是对不同的算法,超越的程度又大不相同。
        三、电流互感器饱和对继电保护产生影响的对策
        (一)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,是引起电流互感器饱和的重要因素。因此,在处理相关问题时,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,针对较高一级的电压等级当中,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。同时,在分列运行以后,供电可靠性有可能出现降低的情况,为了减少新问题的发生,工作人员可以将备用电源进行投入使用,由此来对供电可靠性做出较多的保证,减少继电保护受到的威胁,维持电力供应的稳定性。
        (二)尽量减小二次负担
        通过实施上述两项措施,继电保护所受到的影响,基本上得到了良好地解决。可对于现阶段的快速发展而言,电力工作的革新速度非常快,部分电力技术的成熟和应用,为电流互感器饱和的解决带来了新的影响因素。为此,我们在解决继电保护影响的过程中,还必须对细节工作特别注意。建议在今后的工作中,通过多元化的方法、手段,将二次负担有效地减少,从而取得更好的继电保护效果。
        (三)根据实际情况选择电流互感器或者传感器
        电流互感器饱和在出现以后,不仅要考虑到技术上的问题,还必须针对设备本身进行分析。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,所以在今后的继电保护影响处理上,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。本文认为,电流互感器的选型工作,必须充分地注意到电流互感器的暂态饱和问题。例如,在电力工作过程中,高压系统、大容量电力设备的高压侧,其设计过程中,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,可以在现实工作中推广应用。另一方面,在电流互感器的选择应用过程中,比较禁忌的一项内容,在于不能采用“按照负荷电流大小,确定保护级电流比”的方法,一定要综合性的考虑相关影响因素,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、自身的饱和倍数等等,这些因素都将对最终的继电保护产生作用。如果在经济条件方面比较充足,则可以应用传感器,代替电流互感器。
        四、结束语
        总而言之,电网规模不断扩大,电力系统短路电容增加,由于电流互感器的饱和对继电保护产生了严重影响,对此,相关工作者必须认真分析和研究问题原因,采取有效对策,例如限制短路电流、科学选择电流互感器、减小二次负担等,保证继电保护装置动作的正确性,确保电网的安全、稳定运行。
        参考文献
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        [3]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(04):70-72.
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