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摘要：隨着供电系统容量的不断加大，系统短路电流也随之激增，导致电流互感器（简称CT）饱和问题也日益严峻。CT一旦出现饱和现象，就有可能造成继电保护拒动、误动作或是延迟动作，同时也降低了故障测距的准确性。常见的CT饱和分为稳态饱和与暂态饱和两种。前者产生的原因是一次电流值过大，导致二次电流不能正确传变一次电流;后者产生的原因是由于大量非周期分量进人电流互感器饱和区域造成的。
关键词：电流互感器饱和;继电保护;影响分析;对策
引言
在继电保护装置中，电流互感器作为电流信号的传变元件对继电保护的正确、快速动作有着决定性的作用。电流互感器出现饱和现象就会直接影响继电保护装置的可靠性。在被保护的设备没有正常运作或者发生故障时，继电保护装置的任务就是作用于开关，从而发出警报信号，与此同时，就需要将设备上还保存的电流引人到保护装置中去，这就需要电流互感器来进行完成的工作。如果电流互感器本身存有问题，将会大大降低在设备短路时的准确度，对继电保护的正确工作产生非常大的影响。
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（CT）。它是-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--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、电流互感器饱和对继电保护的影响
结合以往的工作经验和当下的工作标准，认为电流互感器饱和对继电保护的影响，集中在以下几个方面：
2.1电流互感器饱和出现后，流人电流继电器的短路电流二次值，将会直接出现变小的情况。此时，将会引起继电保护的拒动问题，对部分地方的用电稳定性、可靠性，将产生.很大的影响。
2.2电流互感器饱和表现突出后，自身的故障特征，如果满足了比率差动保护的相关动作条件，那么差动保护仍然可以做出正确的动作。可是，对于发生在区外的故障而言，其产生的穿越性电流情况，表现为较大的趋势，此时引起的电流互感器饱和问题，会在客观上产生虚假的差动电流，这种差动电流同样表现较大。经过实践研究发现，这种情况，会在各个不同的测量点，表现为差异化的情况，电流互感器饱和也会愈加严重，届时所产生的损失会非常严重。
三、解决电流互感器饱和问题的具体方法
3.1限制短路电流
由于短路电流的幅值是引起CT饱和的一一个重要因素，为避免CT出现饱和情况可以从运行方式选择中限制短路电流。例如在电力系统中可在较高一-级的电压等级中采取分列运行的方式以限制短路电流。分列运行后造成的供电可靠性的降低可通过备用电源自动投人等方式补救。在新建系统中短路电流过大可采取串联电抗器的做法来限制短路电流。
四、电流互感器饱和对继电保护产生影响的对策
4.1选择合适的电流互感器
选择合适的电流互感器就是保证互感器饱和特性不至于影响到保护的正常动作，对电流互感器选择的基本要求就是保证在稳态对称短路电流下的误差范围内。同时CT的选型要充分考虑到CT的暂态饱和问题，根据具体情况和运行经验选择合适的CT，例如在高压系统或大容量电力设备高压侧普遍设计采用TPY级电流互感器，以及选用带小气隙的PR级电流互感器。
4.2减小二次阻抗值
1缩短二次电缆接线长度
CT的主要负载是二次电缆的阻抗，所以在安装继电保护装置时应选择就地安装，缩短二次电缆的接线长度，达到减小CT负担的目的，有效地避免饱和。但是就地安装继电保护装置对自身装置的性能具有较高要求，要具备在恶劣气候环境下运行的能力和抗强电磁干扰的性能。就地安装还能简化二次回路，提高供电的稳定性。
2.减少CT的二次额定电流
由于功率与电流的平方成正比，当CT的二次额定电流降低时，在负载阻抗不变的情况下，二次回路功率就会成倍降低，这样CT就不容易产生饱和。同时，还可以选用--次电流倍数高和额定容量大的互感器，也能达到减小二次阻抗值的目的。
4.3采取措施限制短路电流
引起CT饱和的一个重要因素就是短路电流的幅值，换句话说，限制短路电流就可以在--定程度上避免CT出现饱和。比如，可以在电力系统中较高一级的电压等级中采取分列运行的方式来限制短路电流的幅值。但是分列运行会造成供电稳定性降低，这一弊端可以通过备用电源自动投入的方式来改善。在新建的电力系统中可以采取串联电抗器的方式来控制短路电流过大。
五、采用抗饱和能力强的继电保护装置
5.1采用对电流饱和不敏感的保护原理或保护判据
例如，采用相位判别原理的继电器比采用幅值判别原理的继电器的抗CT饱和的性能要好，因为即使在严重饱和状态，正确地恢复电流的相位还是比较容易的;又如，采用负序过电流判据比采用相过电流判据的抗饱和性能要好，因为饱和状态下剩余电流的负序分量相对于灵敏的负序电流整定值是足够大的。当然，负序电流保护存在着CT二次回路断线时容易误动作、三相对称故障时会拒动、不易整定配合的缺点，要增加附加判据来克服。
5.2采用对CT饱和不敏感的数字式保护装置
如前所述，瞬时值判别比平均值判别或有效值判别的抗T饱和的性能要好。对于带时限的保护，电流的非周期分量对继电器的动作正确性和准确性的影响不大，采用全电流判别比采用工频分量判别的抗CT饱和性能要好。
5.3有效地利用电流不饱和段的信息
CT在电流换向后的一段时间内不饱和，在短路开始的1/4周期内也不饱和，可以有效地加以利用。采用快速保护判据，在电流饱和前就正确地做出判断（例如高阻抗电流差动继电器）是一种典型的抗CT饱和做法。采用贮能电容或无源低通滤波器对饱和电流波形进行削峰填谷以缩小电流波形的间断角也是一种简单有效的办法。
六、结束语
为了避免差动保护的电流互感器大容量电动机启动时因电流过大出现饱和而导致差动保护误动作，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，以此推算出在最大可能出现的穿越电流作用下，电流互感器是否会饱和以及差动保护是否会误动作。只有对电流互感器饱和充分了解认识，制定合理的抗CT饱和对策，才能确保继电保护装置的可靠性。
参考文献：
[1]李仲青，周泽昕，黄毅数字化变电站继电保护适应性研究0电网技术，2011（5）.
[2]韩守亮，崔淑梅.一种新型模块化级联电机系统[J]电工技术学报，2013（2）.
[3]毕大强，冯存亮，葛宝明.电流互感器局部暂态饱和识别的研究[J].中国电机工程学报，2012（11）.
作者介绍：
唐轲（1987-8-30），性别：男，籍贯：四川省南充市，民族：汉族，学历：大学本科，职称：工程师，职务：国网南充供电公司变电运检室变电运检二班副班长，研究方向：变电检修及运行。
关键词：电流互感器饱和;继电保护;影响分析;对策
引言
在继电保护装置中，电流互感器作为电流信号的传变元件对继电保护的正确、快速动作有着决定性的作用。电流互感器出现饱和现象就会直接影响继电保护装置的可靠性。在被保护的设备没有正常运作或者发生故障时，继电保护装置的任务就是作用于开关，从而发出警报信号，与此同时，就需要将设备上还保存的电流引人到保护装置中去，这就需要电流互感器来进行完成的工作。如果电流互感器本身存有问题，将会大大降低在设备短路时的准确度，对继电保护的正确工作产生非常大的影响。
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（CT）。它是-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--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、电流互感器饱和对继电保护的影响
结合以往的工作经验和当下的工作标准，认为电流互感器饱和对继电保护的影响，集中在以下几个方面：
2.1电流互感器饱和出现后，流人电流继电器的短路电流二次值，将会直接出现变小的情况。此时，将会引起继电保护的拒动问题，对部分地方的用电稳定性、可靠性，将产生.很大的影响。
2.2电流互感器饱和表现突出后，自身的故障特征，如果满足了比率差动保护的相关动作条件，那么差动保护仍然可以做出正确的动作。可是，对于发生在区外的故障而言，其产生的穿越性电流情况，表现为较大的趋势，此时引起的电流互感器饱和问题，会在客观上产生虚假的差动电流，这种差动电流同样表现较大。经过实践研究发现，这种情况，会在各个不同的测量点，表现为差异化的情况，电流互感器饱和也会愈加严重，届时所产生的损失会非常严重。
三、解决电流互感器饱和问题的具体方法
3.1限制短路电流
由于短路电流的幅值是引起CT饱和的一一个重要因素，为避免CT出现饱和情况可以从运行方式选择中限制短路电流。例如在电力系统中可在较高一-级的电压等级中采取分列运行的方式以限制短路电流。分列运行后造成的供电可靠性的降低可通过备用电源自动投人等方式补救。在新建系统中短路电流过大可采取串联电抗器的做法来限制短路电流。
四、电流互感器饱和对继电保护产生影响的对策
4.1选择合适的电流互感器
选择合适的电流互感器就是保证互感器饱和特性不至于影响到保护的正常动作，对电流互感器选择的基本要求就是保证在稳态对称短路电流下的误差范围内。同时CT的选型要充分考虑到CT的暂态饱和问题，根据具体情况和运行经验选择合适的CT，例如在高压系统或大容量电力设备高压侧普遍设计采用TPY级电流互感器，以及选用带小气隙的PR级电流互感器。
4.2减小二次阻抗值
1缩短二次电缆接线长度
CT的主要负载是二次电缆的阻抗，所以在安装继电保护装置时应选择就地安装，缩短二次电缆的接线长度，达到减小CT负担的目的，有效地避免饱和。但是就地安装继电保护装置对自身装置的性能具有较高要求，要具备在恶劣气候环境下运行的能力和抗强电磁干扰的性能。就地安装还能简化二次回路，提高供电的稳定性。
2.减少CT的二次额定电流
由于功率与电流的平方成正比，当CT的二次额定电流降低时，在负载阻抗不变的情况下，二次回路功率就会成倍降低，这样CT就不容易产生饱和。同时，还可以选用--次电流倍数高和额定容量大的互感器，也能达到减小二次阻抗值的目的。
4.3采取措施限制短路电流
引起CT饱和的一个重要因素就是短路电流的幅值，换句话说，限制短路电流就可以在--定程度上避免CT出现饱和。比如，可以在电力系统中较高一级的电压等级中采取分列运行的方式来限制短路电流的幅值。但是分列运行会造成供电稳定性降低，这一弊端可以通过备用电源自动投入的方式来改善。在新建的电力系统中可以采取串联电抗器的方式来控制短路电流过大。
五、采用抗饱和能力强的继电保护装置
5.1采用对电流饱和不敏感的保护原理或保护判据
例如，采用相位判别原理的继电器比采用幅值判别原理的继电器的抗CT饱和的性能要好，因为即使在严重饱和状态，正确地恢复电流的相位还是比较容易的;又如，采用负序过电流判据比采用相过电流判据的抗饱和性能要好，因为饱和状态下剩余电流的负序分量相对于灵敏的负序电流整定值是足够大的。当然，负序电流保护存在着CT二次回路断线时容易误动作、三相对称故障时会拒动、不易整定配合的缺点，要增加附加判据来克服。
5.2采用对CT饱和不敏感的数字式保护装置
如前所述，瞬时值判别比平均值判别或有效值判别的抗T饱和的性能要好。对于带时限的保护，电流的非周期分量对继电器的动作正确性和准确性的影响不大，采用全电流判别比采用工频分量判别的抗CT饱和性能要好。
5.3有效地利用电流不饱和段的信息
CT在电流换向后的一段时间内不饱和，在短路开始的1/4周期内也不饱和，可以有效地加以利用。采用快速保护判据，在电流饱和前就正确地做出判断（例如高阻抗电流差动继电器）是一种典型的抗CT饱和做法。采用贮能电容或无源低通滤波器对饱和电流波形进行削峰填谷以缩小电流波形的间断角也是一种简单有效的办法。
六、结束语
为了避免差动保护的电流互感器大容量电动机启动时因电流过大出现饱和而导致差动保护误动作，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，以此推算出在最大可能出现的穿越电流作用下，电流互感器是否会饱和以及差动保护是否会误动作。只有对电流互感器饱和充分了解认识，制定合理的抗CT饱和对策，才能确保继电保护装置的可靠性。
参考文献：
[1]李仲青，周泽昕，黄毅数字化变电站继电保护适应性研究0电网技术，2011（5）.
[2]韩守亮，崔淑梅.一种新型模块化级联电机系统[J]电工技术学报，2013（2）.
[3]毕大强，冯存亮，葛宝明.电流互感器局部暂态饱和识别的研究[J].中国电机工程学报，2012（11）.
作者介绍：
唐轲（1987-8-30），性别：男，籍贯：四川省南充市，民族：汉族，学历：大学本科，职称：工程师，职务：国网南充供电公司变电运检室变电运检二班副班长，研究方向：变电检修及运行。