【关键词】：继电保护；用电流互感器；饱和问题
随着我国电力工程建设不断拓展，电力单位加强了对供电系统的研究。随着用电系统容量的扩展，短路电流也会随之增加，在短时间内也会产生电流互感器的饱和问题。若电流互感器发生了严重的饱和问题，也会造成继电器拒动，误动的问题，严重影响了整个故障测距的精确性，目前，常见的电流互感器的饱和问题分为了稳态和饱和暂时饱和两种状态，产生原因的不同，造成的后果也有较大差异。
1.影响电流互感器饱和的原因分析
按照用法分类，电流互感器可以分计量互感器（主要是为了防止 系统故障产生了短暂强大短路电流对计量表造成伤害），保护互感器（分为了P类，IP类型，根绝暂态电流的饱和特点，主要是纠正励磁阻抗能力和电流，产生定方向的保护动作。）弱电流过大，或者是存在非周期分量的电流，都会造成直接的互感器饱和问题，此时若互感器的饱和问题和误差较大，都会干扰继电保护器的正常运作，直接威胁整个电力系统的安全，稳定性（如下图1所述）。
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（图1 电流互感器图）
2.电流互感器的饱和运行对继电保护器的影响
2.1饱和电流的影响
若继电保护器的二次电流值大于了继电器的额定值，整个电流互感器的保护运行状态特殊，也会导致继电保护器拒绝保护工作，一般而言，若传输的电流定值满足继电保护器的电流，就不会出现严重的过载问题，若继电保护器的电流定值出现差异，不符合系统运行，就会发生电力保护拒动的结果。
2.2针对电流互感器的差动保护分析
若仅仅在一个区域中发生了短路问题，就算整个电流互感器发生饱和问题后，整个装置中的差动电流和制定电流的测量值也会影响整个体系运行，一方面是因为所有体系中比值有差异变化，满足差动保护的条件，所以差动保护依旧可以执行。若区域外发生了短路故障问题，也会发生穿越性大的短路电流，直接导致电流互感器发生饱和问题，也会对应产生短时间的虚假差动电流。一般而言，不同的监测点，获得的饱和值不同，饱和程度也有差异，这也会影响整个差动电流的保护结果，若工作点的负荷满足了比率差动保护的要求，也可能造成比率差动的误动作。
2.3对继电保护装置的距离保护问分析
值得注意的是，输电线路若发生了频繁的不可控故障问题才会直接导致电流互感器发生饱和问题，若在整个线路的末段发生了故障问题也不会产生误动作以及饱和现象。实际的电力工程运转中，若电力系统的发电容量不断增大，整个短输电线路的运行质量也有对应的变化，整个输电线里发生故障后，也可能产生较大的短路电流问题，且这个问题和电流互感器的二次测负载等方面也会产生影响。若电流互感器发生了饱和状态，也会在二次输出中发生不稳定电流速出问题，也会导致直接影响继电保护器的保护效果。若电流互感器已经进入了饱和状态，整个二次输出电流也会存在不稳定的状态和问题，以此也会影响整个微机的距离影响整个继电保护器的算法，也会整个运行超越质量造成影响。
剩磁的影响发生原因是饱和时间曲线是假设电流互感器没有初期剩磁的情况。但在超高压电网中由于故障快速切除直流分量衰减慢，一次电流断开时电流互感器铁芯中的直流分量不可能全部衰减 。如有剩磁，铁芯在正常负荷下，长期处于减极性的磁通密度中 。电力系统再次故障时，如果出现同极性磁化现象，则铁芯饱和的时间将大大加速 。因此，对于像母线、变压器的差动保护，通过各种类型的外部故障电流后，当电力系统再一次发生故障以后由于各个元件的铁芯剩磁的多少不一致，即使各个元件采用同一类型的电流互感器，也会导致各电流互感器的饱和程度不相同 。带有气隙的互感器可以解决磁通的残留问题，对于线路上装有重合闸的情况更有必要 。对于采用快速重合闸的线路，即使铁芯带有气隙，断路器中断瞬间的磁通量仍不能立即衰减到最小剩磁值。断路器失灵保护中的有流判别继电器一般不能接入铁芯带气隙的电流互感器而必须备用专用的无间隙铁芯的二次绕组 。对于大间隙电流互感器，母线上具有多分支元件的母线差动保护要考虑内部故障时电流互感器励磁回路的分流作用;零序电流保护在线路接地故障时要考虑非故障相电流互感器励磁回路的分流作用。因为励磁回路的分流将影响这些保护的灵敏度 。
3.对于处理电流互感器饱和问题的具体措施建议
3.1减小装置的二次阻抗值
因为二次阻抗是电流互感器的主要负债，建议在安装继电保护器的时候，多用就地安装的方式，减少二次电缆的接线长度，以此来减少电流互感器负担。也能够尽量的避免饱和问题，最终全面的提升电流互感器的运行保护作用。不过，建议选择气候好的环境来提升整个继电保护装置的运行质量，并在针对化的环境下提升整个装置的抗强电池干扰特性，并简化二次安装的回路，提升整个供电系统的稳定性。此外，减少电流互感器的二次额定电流也是缩小二次阻抗值的重要途径，在负债阻抗不变的情况下，若电流降低，也会让功率成倍增加，不会让电流互感器产生较大的饱和问题，建议选用一次电流倍数高的互感器，也能够减少二次阻抗值。
3.2限制短路电流
短路电流也会直接影响整个电流互感器的饱和质量，因此，通过改善限制短路电流也能够在一定程度上避免电流互感器饱和问题，对应的单位可以在电力系统中选择电压等级分类运行的方式，限制电流的幅值，且整个分列运行也会导致整个供电稳定性发生变化，这一弊端也会导致备用电源的自动投入方式发生变化，针对新建的电力系统，也可以采用串联电抗器的处理方式提升整个短路电流的限定值。这种继电保护装置本身会具有较强的抗 电流互感器饱和能力，对于保护装置采用辨别方法主要是利用电流互感器饱和后的电流特征识别，包括电流波形识别法、谐波含量辨别法及时差辨别。由于电流互感器饱和造成的区外故障保护误动作，可以利用在差动保护装置增加附加稳定特性区来避免。
4.结语
综上所述，电流互感器的饱和问题一直影响着电力产业的稳定运行，为了进一步优化电力工程的建设发展，对应的单位也要采用有效的措施来改善和预防电力装置的饱和问题，并不断提升继电保护装置的稳定性和高效性，最终提升电力供电运行质量，为整个电力系统的事故提供更为针对化，全面化的保护。
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论文作者:王志斌
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 第18期
论文发表时间:2020/4/9
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