电力系统电流互感器饱和特性及其对继电保护的影响力分析

叶瀚冰 于兴羽 刘学敏

摘要：本文主要针对电力系统电流互感器饱和特征机器对继电保护的影响进行了深入的探讨以及详细的研究，笔者结合自身实践工作多年经验给出了具有建设性的意见和建议，希望能够为同行业工作者提供有效的参考。

关键词：电力系统;电流互感器;继电保护

电流互感器在电力系统中是在一次系统和二次系统之间起连接作用的重要电气设备之一，随着我国科学技术的发展以及社会经济的进一步提升，我国在电网投资比例上逐年增加，同时电力系统运行的可靠性也逐步改善。互感器行业在国内已然形成了一支强大的制造力量，其中互感器的生产企业包括了国有企业、中外合资企业以及民企和乡镇企业。多年来这些企业共同努力创造质量更好的电流互感器，进一步地推动了我国电力事业不断向前发展与优化。

1、电流互感器的饱和过程

电流互感器是一种电流的测量设备，其广泛的应用在电力系统二次侧之中。在电流互感器进行日常运转过程当中，因其本身的结构特点因此会导致在运行过程当中产生一定的转变误差。同时也因为其具有饱和的作用，因此一旦发生电力系统短路故障问题电流互感器就会产生暂态饱和。影响机电保护装置动作的准确性。由此可见，电流互感器的性能能够直接地影响着电力系统的正常运转以及保护装置的安全稳定运行。

2、电流互感器的基本电路和等效电路模型

电流互感器的基本工作原理如下图1所示：

从上图一中可以看出，尽管电流互感器的一次绕组和二次绕组之间不存在通电联系，然而他们都会绕在同一个铁芯上。这种情况之下，二者之间便产生了磁路联系。如果一次绕组处于通电的情况下且二次绕组不带负载，则其相当于是一个带铁芯的电抗器，就会使得一次绕组的电压将就和铁心磁在该组中的变化率成下正比。在电流互感器进行日常的应用过程当中，通常情况下电流互感器的一次绕组会接在测量的一测电路中，二次绕组则接在对应的二次回路中。如果电流互感器处于正常运行状态，那么此时二次测电流和一次电流就会产生正比关系，同时其二者之间的比例大小以及相角误差值都会在其允许的范围之内。总而言之，如果当电力系统发生特定的故障时，电流互感器的一次和二次电流在正常情况下应该是属于正比例状态 。因为电流互感器在结构上与变压器极为类似，因此也可以用变压器的等值电路进行分析电流互感器，其分析图如下图2所示：

因为激励电源是电流源，是电流主要流向两个支路。一条支路是机子抗组所在的支路，另一条是负载所在的支路。由此可见，对于电流互感器而言，电流互感器的一次侧以及二次侧的电流并不是线性关系。因此在电力工程设计过程当中相关工作人员必须要通过控制电流互感器的二次侧负载的阻值将其数值控制在小于激磁性阻抗的情况下。从而把激磁电流控制在低于负载电流之下，通过这种方式方法可以使得电流互感器的一次侧以及二次侧电流保持近似的线性关系。

3、电流互感器严重饱和对继电保护装置的影响

在电力系统中采用电流互感器可以将其看作是继电保护装置的测量设备。通过采用电流互感器进行测量，体现出二次侧以及一次侧电流成线性关系才可以完全的反应一次侧电流变化。同时继电保护装置方可按照整定的原则做出正确的动作。然而如果当铁心发生饱和现象之后，电流互感器的转变特性就发生了变化。其二次侧电流并不能够准确地反映出一次侧电流的变化情况。同时一次侧电流以及二次側电流之间也不会存在线性关系。因此可以看出，如果电流互感器作为继电保护装置的测量设备进行使用时，其保护装置的数据采集功能就会受到一定的影响。在此种情况之下，便可以采用微机保护装置进行计算。

4、电流互感器严重饱和对差动保护的影响

如果电流互感器在其使用过程当中达到了饱和状态就可以针对区内短路故障以及区外短路故障进行针对性地分析。通常情况下，如果系统存在区内短路故障并且电流互感器达到了饱和状态，那么在这种情况之下电流互感器的差动以及制动电流都会受到一定程度的影响，并且其二者之间的比值能够在最短时间内满足差动保护的动作条件。与比率差动保护相比较而言，在这种情况之下方可以采取正确的动作。 就外短路故障而言，因为穿越性短路电流比值较大，电流互感器达到饱和状态会使得电路出现虚假差动电流。因此在整个测量过程当中，各个测量点对电流互感器的饱和情况能够进行实时地监测，可以快速地判断其饱和的影响程度。如果再次产生的工作点正好在比率差动保护的特定范围中，那么在这种情况之下，比率差动保护便会产生误动作现象。

5结束语

对于电力系统而言，电流互感器是电力系统中的一个非常重要的测量、计量以及保护设备。其主要的作用是用来测量电流，从而将系统一次侧的大电流通过一定的方式方法将其转变为二次侧的小电流。二次侧电流的精准程度在一定程度上直接地影响着电力系统的安全稳定运行。本文主要针对电力系统电流互感器饱和特性及其对继电保护的影响进行了详细的描述，希望能够为电力行业的长远发展做出微小的贡献。

参考文献

[1]李江峡，黄景光，张宇鹏，林湘宁，郑钦杰.抑制直流偏磁导致的互感器饱和的直流补偿法[J].科学技术与工程，2021，21（09）：3618-3625.