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电流互感器饱和对继电保护继电器和电流互感器的影响

时间：2019-10-14

继电保护作为电力系统安全运行的卫兵，其可靠性是非常重要的。而电流互感器作为继电保护的关键元件，其饱和问题带给继电保护的问题必须要可靠解决。由于电流互感器饱和引起的失真，对保护继电器动作特性产生有害影响，导致安全性下降(保护误动)和可信赖性降低(保护拒动或延时过长)。多个并联的电流互感器由于其饱和特性不同而在和回路引起很大误差，可能严重影响差动保护或零序保护的动作特性。
　　保护继电器有机电式、模拟式、数字式、差动式这几种，电流互感器饱和对不同继电器的影响各不相同。
一、电流互感器饱和对机电式继电器的影响
　　继电器在非正弦电流下的性能与其动作原理有关。机电式继电器一般反应于所施加电流的有效值，饱和引起的电流有效值降低直接影响其动作性能。对于通过内部磁通相位偏移产生动作力矩的继电器，由于故障电流不同频率分量的不同相移而动作性能受影响。机电式继电器在大电流时趋向饱和，这就减小了互感器的继电器负荷，使得在较大电流下的性能好于5A额定负荷时预计的性能。互感器经一定时延才进入非线性工作区，所以如果瞬动继电器动作快于饱和发生，继电器可能正确动作。另一方面，动作时间1到2个周波的继电器在互感器极度饱和时可能完全不动作，因为互感器饱和后每半个周波给出的电流脉冲可能小于很短。
二、电流互感器饱和对静态模拟式继电器的影响
　　静态模拟式继电器响应于电流的峰值或平均值(不是有效值)，有的继电器输入还通过工频带通滤过器。互感器饱和引起的电流幅值降低或波形缺损直接影响继电器动作性能。将机电式继电器和静态继电器两者用于协调配合时，要注意互感器饱和和故障电流偏移时，静态瞬动继电器可能与机电式瞬动继电器性能不同而引起的差异。
三、电流互感器饱和对数字继电器的影响
　　数字式继电器的响应是继电器动作软件的函数，不同采样方式和算法所受影响有差别。对基于工频分量的算法明显受饱和角(一个周波中开始饱和时刻)影响。对于某一给定波形，差值可以补偿，但没有普遍适用的校正方法。
四、电流互感器饱和对差动继电器的影响
　　电流互感器饱和对差动继电器的影响取决于继电器的类型和故障位于饱和区的内部还是外部。对于内部故障，差动继电器应保证在任何故障波形或电流偏移时可靠动作和不致过度延迟动作。更令人关注的是外部故障时差动继电器的误动问题。比例差动型继电器在严重外部故障时具有一定的抗误动能力，因为其动作特性要求动作电流对制动电流的比值大于特定值。某些比例差动继电器还具有谐波电流制动，其特性不仅与变压器涌流(这是采用谐波制动的原因)有关，而且与互感器饱和有关，这两种情况都使差动继电器工作回路流入不希望出现的电流。但谐波的出现，在严重内部故障时可能延迟或阻碍动作，故通常这种继电器的动作回路中包括一个无制动的高定值电流元件。如果整定适当，高阻抗型差动继电器可避免外部故障互感器饱和时误动，一般它整定使得在最大一次电流情况下互感器完全饱和时不会误动作。
五、电流互感器饱和对电流互感器组不平衡电流的影响
　　电流互感器三相饱和程度不同时，即使一次电流的不平衡很小，二次电流也可能出现明显不平衡。饱和程度不同可能由于以下原因引起：三相一次电流中暂态直流分量值不相等，三相所用的互感器型式、制造厂家、准确度或负荷不相同。不平衡电流可能导致负序或零序过电流继电器误动作。三相采用相同励磁特性和负荷的电流互感器可最大限度降低二次不平衡电流。