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电流互感器铁芯饱和对继电保护的影响

作者:威博特铁芯   发布时间:2018-08-11 09:23      浏览次数:
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    大量实验数据和现场案例表明,铁芯饱和时,电流互感器不能准确反映故障电流实际情况,二次电流出现畸变,继电保护设备可能因采不到准确的电流信息而不能准确的对故障进行判断,导致误动和拒动。
    1、差动保护误动 作:在发生区外故障时,若 差 动保护某条支路上的电流互感器铁芯饱和,二次电流异常,而其他支路上的电流互感器运行正常,则此时保护装置判断有差流,可能产生足够大的差动电流从而引起保护误动。
    2、速断保护拒动:速断保护判断过流是取的二次电流的有效值,电流互感器铁芯严重饱和时,二次电流的有效值将会远小于实际值,速断保护可能因得到的电流有效值不够大而拒动。同样铁芯饱和也会导致反时限过流保护延时动作:当铁芯饱和时,二次电流比实际值偏小,保护装置采到的电流有效值将小于正确值,因此,动作时间将会延长,错过了故障切除的最好时机。
    3、基于工频电气量的故障测距结果出现较大误差。


防止电流互感器铁芯饱和的方法和对策

    1、
限制短路电流
    
对于已经建成的系统,可以通过调整系统的运行方式例如在中压系统中采取分列运行的方式限制短路电流。分列运行后造成的供电可靠性的降低可通过投入快速切换装置的方式补救。对于新建系统,在设计时可以考虑通过串联电抗器的做法来限制短路电流过大。

    2、
增加保护级电流互感器的变比
    
以往由于制造业水平的限制,以及继电保护装置装置采样精度的原因,选择电流互感器时通常是依据负荷电流的大小确定保护级电流互感器变比的方法。现在,随着制造业的进步,大变比的电流互感器的生产成为可能,继电保护装置和测控仪表的采样精度也有所提升,在选择电流互感器的变比时可以用保护安装处可能出现的最大短路电流和互感器的负载能力与饱和倍数来确定电流互感器的变比。

    3、
减小电流互感器的二次负担
    
(1)选用功耗小的继电保护装置。
    (2)尽可能将继电保护装置装置就地安装。由于继电保护装置的交流功耗越来越小,电流互感器的主要负载是二次电缆的损耗,将继电保护装置就地安装,可以大大缩小了二次电缆的长度,减小了电流互感器的二次负担,避免了铁芯饱和。就地安装方式对继电保护装置装置本身又提出了更高的要求,要求继电保护装置抗强电磁干扰的性能更好。
    (3)减小电流互感器的二次额定电流。由于功耗和电流的平方成正比,将二次额定电流从 5A 降至1A,在负载阻抗不变的情况下,相应的二次回路损耗降低了25倍,互感器铁芯不容易饱和。我们能做的是提高保护装置的灵敏度,并且在满足继电保护装置装置抗干扰能力的前提下,尽可能的选择二次电流比较小的电流互感器。
    (4)采用新型的PR电流互感器减少剩磁对电流互感器铁芯饱和造成的影响。以前由于制造工艺的限制,传统的 P类电流互感器的制造标准中并没有对互感器的剩磁提出要求,而新型的 PR类电流互感器对剩磁有限制,要求剩磁不得超过10%,因此采用新型的 PR 类电流互感器可大大消除剩磁对电流互感器铁芯饱和的影响。

    4、
采用新技术判断电流互感器铁芯的饱和

    
(1)采用数字形态学滤波器判断电流互感器铁芯饱和闭锁差动保护
    
利用数字形态学滤波器结合传统的时差法,实现了一种适用于差动保护的电流互感器铁芯饱和闭锁方案。由于数字形态学滤波器具有极佳的奇异点识别能力和噪声抑制能力,使得故障的发生和产生差流浪涌之间的时间差能通过多分辨率形态梯度进行实时,高精度的提取。因此,在电流互感器铁芯饱和的情况下,通过合理设定该时间差的门槛值,外部故障和任何内部故障均可做到明显的区别。经过 MMG 滤波,暂态过程中隐含的奇异信息能清楚地设别和定位,从而可精确地获取故障发生时刻和差动电流发生时刻的时间差。通过此时间差,能识别电流互感器铁芯的饱和情况,当发生严重的内部故障时,差动保护能瞬时动作;而因当严重外部故障导致电流互感器的深度饱和时,它可保证保护的安全性。

    
(2)采用电流下降法判断电流互感器铁芯饱和闭锁电流差动保护
    
基于电流互感器铁芯饱和后二次电流突然下降的特点,提出了一种新的电流互感器铁芯饱和判别方法电流下降法。该方法在区外故障时能可靠闭锁电流差动保护,区内故障时能快速的开放差动保护。

    在正常工作电流下,电流互感器铁芯工作在不饱和状态,二次电流能够正确反映一次电流的波形和幅值,为测量和保护设备提供正确的信息;但当电力系统发生故障,故障电流不仅远超过正常工作电流,而且含有大量的非周期分量,这样电流互感器的铁芯磁通将很快达到饱和,无法正常传变故障电流的实际情况,并且二次电流幅值大大减小,造成保护装置动作性能下降,引起继电保护拒动或误动。本文结合实例分析了电流互感器铁芯稳态饱和和暂态饱和发生的原理和过程,总结了电流互感器铁芯饱和对相关保护的影响,提出了减少电流互感器铁芯饱和对保护影响的方法。