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摘要：电流互感器饱和可能造成继电保护误动作、拒动或延迟动作，也会降低故障测距的准确度。饱和常使二次电流含有较高的谐波分量，CT铁心饱和发生与结束（简称CT入出饱和）时，二次电流波形会出现奇异性。当特大电流流过CT时，将会使CT严重饱和，造成近处短路时保护装置拒动的严重后果，并使上级保护装置的后备保护延时越级动作，这不仅失去动作选择性，扩大了停电范围。
关键词：互感器饱和；继电保护；影响；措施
1 电流互感器饱和的影响因素
影响CT饱和的因素有以下几点：
1.1.故障起始时，励磁电流中并无非周期分量，而后非周期分量才逐渐增大使铁心饱和。进入饱和的时间和一次系统时间常数、CT二次时间常数和CT二次负载有关。
1.2.一次电流中的非周期分量越大，励磁电流中的非周期分量也越大，CT饱和越严重。
1.3.一次系统时间常数越大，励磁电流中的非周期分量衰减也越慢，CT饱和时间也越长。
1.4.CT的二次负载越大，励磁电流中的周期分量也越大，易使CT不能脱离饱和状态。
以上是未计及铁心剩磁的影响，计及剩磁时，当励磁电流的非周期分量对应的磁通与剩磁方向相同时，铁心将更快更深地进入饱和，在电源电压比较低时，铁心就接近饱和状态。
2 饱和分析
电流互感器是各种保护装置和测量仪表“了解”一次系统真实状态的接口元件，它在短路暂态过程中能否真实传变一次电流，对继保装置的正确动作起着决定性的作用。其是在超高压、大容量系统中，一方面，由于传输容量的增大，使得暂态过程时间常数增大;另一方面，为了保持系统稳定，又要求继保装置动作非常迅速。这就要求继保装置在短路暂态过程中就能对故障地点和性质进行准确的判断，从而要求CT具有优良的暂态过程响应特性。但由于CT铁心电磁性能的复杂性（即铁心饱和、磁滞、局部磁滞、涡流等引起的非线性、多值性和“记忆性，’），当一次电流很大，尤其是一次电流波形偏于时间轴一侧时，铁心将严重饱和，导致二次电流数值和波形严重失真。继电保护装置采集CT二次侧电流，CT饱和后，其传变特性已不能完全反映一次电流的变化，二次波形发生畸变，保护装置数据采集也会受到影响。
根据以上的分析，对CT饱和现象可以初步归纳出以下几点基本特征，并对一些特征进行进一步说明：
2.1短路发生后，暂态短路电流并不能立即使CT产生饱和，这段时间的长短与非周期分量的大小有关，从仿真的结果看，无论短路条件如何，在短路发生的最初1/4周期内CT并不会饱和，如果保护动作足够快，便可作出正确判断。
2.2CT饱和时，激磁电流i。迅速增大，而i。的变化会反映在二次侧的差动不平衡电流中。由于CT饱和总是在短路发生以后延迟一段时间产生，所以利用检查差动电流的突增滞后于短路时刻，可判定CT发生饱和。
2.3在一次侧时间常数T，较大，即便短路电流较小，CT也会发生较严重的饱和，而且此时饱和发生的时刻滞后很多，大约出现在短路后10ms以外。
2.4CT饱和后，二次侧电流波形出现缺损，在饱和点附近二次侧电流的变化率突增。这一点可以用于判定CT的饱和点，但要注意CT二次负荷性质对二次电流变化率的影响。
2.5非周期分量引起的CT饱和，使得CT励磁电流中包含大量的非周期分量，励磁电流总是偏在时间轴一边的。
2.6CT饱和后，二次侧电流波形严重畸变，一个周波内波形的对称性被破坏，采用分析波形的对称性可以判定CT是否饱和。
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2.7阻性负载要比阻感性负载更容易使CT饱和，感性负载最不容易使CT饱和。
2.8一次短路电流增大，将引起非周期分量增大，使磁通密度过大，从而使铁心易于饱和。
3 短路电流偏移度对电流互感器的影响
从前面的分析可知，短路电流的非周期分量是引起电流互感器在过渡过程中磁通饱和的重要原因。而非周期分量的大小与短路发生时电压的相角有关。当短路发生在电压过零点时，相当于稳态短路电流通过最大值（系统阻抗角一般接近900）。在此情况下非周期分量最大，短路初瞬间的电流完全偏于时间轴的一侧，非周期分量最大值等于周期分量峰值，电流互感器的饱和也最为严重。当短路不是发生在电压通过零时，短路电流对时间轴的偏移可用偏移度来表示，即 根据国外资料得知，有95%的短路故障是在电压峰值之前40%以内发生的，
对于电压高于10kV的输电线，短路故障都是在离电压峰值40%以内发生的。这是因为绝缘击穿要有一定的电场强度，因此，绝缘击穿往往发生于相一地间电压超过一定数值而非电压为零时。即使是在电压过零时发生雷击，由于雷击持续时间很短，仅以微秒计，因此，在雷击处建立起足够大的工频电压之前，雷电流已经消失，绝缘强度恢复，不能给工频电流提供低电阻的通道，不会造成工频闪络。此外，如果自动重合闸在电压过零时，重合于永久性故障线路，则因断路器合闸时触头运动速度相对来说是较慢的，在触头接通之前，断口间的电压就可能使断口间隙击穿而先行导电。因此，也不会真正在电压过零时发生第二次短路，综上所述，偏移度为100%的情况比较少见。但考虑到对继电饱和的影响应从最严重情况出发。
4 剩磁的影响
短路时，在电流互感器的铁心中，可能出现几十倍于额定工作状态的磁通，故障切除后，铁心中将产生很大的剩磁，只有经过很长时间，在工作电流的交变磁化作用下才能逐渐消失。这种剩磁将改善，或将恶化电流互感器的过渡过程响应特性。当剩磁的方向和下次短路时短路电流中非周期分量的磁化方向相反时，将抵消一部分非周期分量产生的磁通，使铁心的饱和度减少，可改善电流互感器的过渡过程响应特性。而当剩磁方向与非周期分量磁化方向相同时，将助长铁心中磁通的建立，使饱和度增大，因而使电流互感器的过渡过程响应特性恶化。对于按比较两个以上电流向量或仅比较其相位的原理构成的继电保护装置（例如纵差保护、母线差动保护或高频保护），如果传变被比较电流的电流互感器中剩磁方向不同，则在传变同一（相当于外部短路的）电流时，由于铁心饱和程度不同，也将使二次电流出现很大的差额，可能使保护误动或拒动。在装有自动重合闸的线路上，由于故障切除后，故障电流在电流互感器铁心中造成的剩磁消失很慢，当断路器重合于故障线路时，这种远远超过正常状态的剩磁，也可能影响继电保护装置再次正确切除故障。
5 防止电流互感器饱和的方法
为了解决电力互感器饱和对保护动作性能的影响，可采用以下措施：
5.1选择适当类型和参数的电流互感器，保证互感器饱和特性不致影响保护动作性能。对电流互感器的基本要求是保证在稳态对称短路电流下的误差范围之内。至于短路电流非周期分量和互感器剩磁等引起的暂态饱和影响，则应根据具体情况和运行经验，权衡相关因素，慎重确定。
5.2保护装置采取减轻饱和影响措施，保证互感器在特定饱和条件下不致影响保护性能。保护装置采取措施减缓电流互感器饱和影响，特别是暂态饱和影响，对降低电流互感器造价及提高保护动作的安全性和可信赖性具有重要意义，应成为保护装置的发展方向。特别是微机保护具有较大的潜力可资利用。当前母线差动和某些型式的发电机和变压器差动保护装置一般都采用了抗饱和措施，取得了良好的效果。对其他保护装置也宜提出适当的抗饱和要求。
5.3在同样的二次阻抗下，增大变比，可以降低互感器的饱和程度.相反，在相同的变比下，适当减小二次阻抗值，将有利于改善互感器的传变特性.减小二次阻抗值的方法包括选用交流功耗小的继电保护装置，缩短二次电缆接线长度以及减小CT的二次额定电流或选用一次电流倍数高和额定容量大的互感器等
5.4相等的二次阻抗值条件下，有目的地增大电感值也将有利于保护性能的提高。
6 结语
本文分析比较了不同条件下电流互感器的行为特征，并根据特性分析提出了一些防止电流互感器饱和的措施方法。
参考文献
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[2]陆浩进，田辉.变电站扩建工程中TV并列同路二次接线的改进措施J.电力系统保护与控制，2008,36<22):117-119.
论文作者:周海娟,张婷婷
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：电流论文; 剩磁论文; 分量论文; 铁心论文; 周期论文; 电流互感器论文; 电压论文; 《电力设备》2017年第30期论文;