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電流互感器的飽和點

來源: handler   發布時間: 2019-10-16   715 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px

在正常情況下,電流互感器中的鐵芯磁通處于不飽和的狀態。這時負載阻抗和勵磁電流較小,而勵磁阻抗的數值較大,一次繞組、二次繞組的磁勢處于平衡。但是,若互感器中鐵芯的磁通密度增大并達到飽和時,會Zm隨著飽和度的增加而迅速降低,不同勵磁電流間的線性比例關系會被打破。而引起電流互感器達到飽和的因素主要包括:電流過大、負載過大。當連接電流互感器的負載過大時,引起二次電壓的增大,導致鐵芯的磁通密度上升,達到飽和。

電流互感器達到飽和時的特點有:二次電流減小,電流波形出現高次諧波分量較大的畸變;內阻減小,甚至接近于零;若發生一次故障,電流的波形在零點附近時,電流互感器會引起線性關系傳遞;在故障的瞬間,互感器會在滯后5秒左右才開始達到飽和。一般情況下,嚴禁電流互感器的二次發生開路現象。因為在電流互感器運行過程中,一旦發生二次開路,就會使一次電流轉換成為勵磁電流,引起鐵芯的磁通密度增加,導致電流互感器的快速飽和。飽和磁通會產生較高電壓,對一次和二次繞組絕緣設施破壞較大,容易造成人身安全威脅。


1、變壓器保護影響及對策

一般變壓器的容量較小、可靠性高,大多安裝在10kV、35kV的母線上,高壓短路電流與系統的短路電流相同,而低壓一側的短路電流相對較大。若對變壓器的保護力度不到位,就會嚴重影響對變壓器或者整個系統的安全運行。傳統變壓器都有熔斷器保護裝置,有安全可靠的優點。但是,隨著系統自動化要求的提高、短路容量的增加,傳統的方法已經無法滿足需求。對于一些新建、改造的變電站,往往配置有變壓器開關柜,系統的保護裝置也與10kV的線路相似,但缺點是經常忽視電流互感器的飽和問題。同時,由于變壓器的容量、一次電流較小, 并采用共用互感器。為保證計量準確性,會使電流互感器的變比減小。一旦變壓器發生故障,會引起電流互感器的飽和,二次電流速度降低,導致變壓器的保護拒動。 若變壓器中高壓側發生故障,所產生的短路電流會自動切除后備保護動作。若低壓側發生故障,產生的短路電流無法達到后備保護啟動值,就會使故障無法切除,甚至起變壓器的燒毀,對系統的安全運行造成嚴重影響。

解決變壓器的保護拒動,需要從變壓器的合理配置入手,在選擇電流互感器時要顧及變壓器發生故障引起的飽和問題。不同功能的電流互感器要互相區別,例如計量用的互感器要設在變壓器的低壓側,用以確保計量精度要求;而保護用的互感器一般設在變壓器的高壓一 側, 用以確保變壓器保護工作。


2、電流保護影響及對策

電流互感器發生飽和以后,會引起二次等效電流的減小,引發保護拒動。當遠離電源或阻抗系數較大時,線路出口的短路電流會較小。但如果擴大系統的規模,短路電流就會隨之增大,甚至達到互感器一次電流的上百倍,從而引起系統中本來能正常運行的互感器發生飽和。同時,短路電流故障屬于暫態過程,電流中有大量的不同期分量,會加快電流互感器的飽和。若10kV的線路中發生短路故障,電流互感器的飽和會使二次側的電流減小,導致保護裝置拒動。母線及主變低壓側的開關切除,會導致故障的范圍增大、時間延長,對供電的可靠性造成影響,嚴重時會威脅到設備的安全運行。

通過上文分析得知,電流互感器發生飽和時,會導致一次電流轉變為勵磁電流。同時,二次電流為零,通過繼電器電流也為零,設備內保護裝置發生拒動。針對以上問題,應該盡量降低互感器的負載阻抗,避免電流互感器的共用,同時加大電纜截面面積以及電纜長度;電流互感器的變比不能太小,要注意線路短路引起的飽和問題。

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