電流互感器飽和引起的保護誤動分析及試驗方法摘要：近年來，廣東省內多個發電廠出現過高壓廠用變壓器或起動-備用變壓器在區外故障時或廠用大容量電動機起動時差動保護誤動作的情況。為此，介紹了通過電流互感器伏安特性試驗確定其飽和特性的方法，并用試驗驗證了這種方法的可行性。最后提出了關于避免差動保護因電流互感器飽和而誤動的措施。關鍵字：電流互感器飽和差動保護誤動作伏安特性試驗近年來，廣廣東省內多個個發電廠出現現過高壓廠用用變壓器或起起動-備用變壓器器在區外故障障時或廠用大大容量電動機機起動時差動動保護誤動作作的情況。究究其原因，除除個別是因為為整定值的問問題外，大多多數是因電流流互感器特性性不理想甚至至飽和而導致致的。眾眾所周知，設設計規程中對對電流互感器器的選型有嚴嚴格的規定，要要求保護用的的電流互感器器在通過15倍甚至是20倍額定電流流的情況下，誤誤差不超過5%或10%，即不出現飽飽和。而上面面提及的出現現差動保護誤誤動的情況，無無一例外地都都選用了保護護級的電流互互感器。經過過對幾個電廠廠的大容量電電動機起動電電流的核算，最最大容量的電電動機起動時時電流大概是是變壓器額定定電流的3～5倍，遠達不不到電流互感感器額定電流流的15倍。那為什什么差動保護護還會因為電電流互感器飽飽和而誤動呢呢？下面面就電流互感感器的工作原原理、工作特特性對保護的的影響及其檢檢驗方法進行行探討。1電流互感器工工作原理簡述述電流互互感器的工作作原理與變壓壓器基本相同同，因此可以以使用變壓器器的等值電路路分析電流互互感器。電流流互感器的等等值電路如圖圖1所示[1]。圖1中，Z1為電流互感感器原方漏抗抗，Z2為電流互感感器副方漏抗抗，ZL為電流互感感器二次回路路的負載阻抗抗，其次側的的參量。正常運行時時，漏抗Z1和Z2很小，負載載阻抗ZL也很小，而而勵磁阻抗Zm因為電流互互感器鐵心磁磁通不飽和而而很大。因此此，可忽略勵勵磁電流Im。根據磁勢勢平衡原理，原原、副方電流流成固定的比比例關系為其其中N1和N2分別為原、副副方繞組匝數數。當鐵鐵心磁通密度度增大至飽和和時，勵磁阻阻抗Zm會隨著飽和和的程度而大大幅下降。此此時Im已不可忽略略，即I1與I2不再是線性性的比例關系系。電流流互感器飽和和的原因有兩兩種[2]：一是一次次電流過大引引起鐵心磁通通密度過大；；二是二次負負載（即ZL）過大，在在同樣的一次次電流下，要要求二次側的的感應電動勢勢增大，也即即要求鐵心中中的磁通密度度增大，鐵心心因此而飽和和。原、副方方繞組感應電電動勢有效值值與磁通的關關系為2確定電流互互感器飽和點點的方法要研究電流流互感器的工工作特性，確確認其在保護護外部故障通通過大電流時時是否會飽和和而影響保護護動作的正確確性，可通過過一些試驗方方法進行檢測測。顯然然，最直接的的試驗方法就就是二次側帶帶實際負載，從從一次側通入入電流，觀察察二次電流找找出電流互感感器的飽和點點。但是，對對于保護級的的電流互感器器，其飽和點點可能超過15～20倍額定電流流，當電流互互感器變比較較大時，在現現場進行該項項試驗會有困困難。除除此之外，還還可通過伏安安特性試驗測測出電流互感感器的飽和點點。如前所述述，電流互感感器飽和是由由于鐵心磁通通密度過大造造成的，而鐵鐵心的磁通密密度又可通過過電流互感器的感應電電動勢反映出出來。因此由由伏安特性曲曲線上的飽和和電壓值，通通過式[3]（1）可以計算算出電流互感感器的飽和電電流。伏安特特性的試驗方方法為：原方方開路，從副副方通入電流流，測量副方方繞組上的電電壓降。由于于電流互感器器的原方開路路，沒有原方方電流的去磁磁作用，在不不大的電流作作用下，鐵心心很容易就會會飽和。因此此，伏安特性性試驗并不需要加加很大的電流流，在現場較較容易實現。3試驗以一一次電流互感感器的試驗為為例，說明通通過伏安特性性試驗確定電電流互感器飽飽和點的方法法。試驗驗的電流互感感器的額定變變比為300AA/5AA，二次額定定負載為0.2Ω。3.1電流互感器器變比試驗用電阻約約為0.2Ω的導線短接接電流互感器器副方繞組，從從原方通入電電流并逐漸加加大直至副方方電流明顯呈呈飽和狀態。試試驗中除測量量原、副方電電流外，同時時測量副方繞繞組的端口電電壓。試驗接接線如圖2，其中的電電壓表為高內內阻表。試驗驗數據見表1，圖3是根據表1數據所描的的曲線。從試驗數據據可知，當一一次電流達到到800A（2.67IIn）時，電流流互感器開始始飽和，此時時副方的端口口電壓為3.7V。3.2電流互感感器伏安特性性試驗電電流互感器原原方開路，從從副方繞組通通入電流，測測量副方繞組組上的電壓降降。試驗數據據見表2，圖是根據據表2數據所描的的曲線。從圖可知，飽飽和電動勢Esat約為V。亦即該電電流互感器在在帶約0.3Ω負載時，未未計電流互感感器內阻Z2，其飽和電電流倍數約為為4V/((0.3Ω×5A))=2.766。此計算的的飽和倍數與與電流互感器器變比試驗的的數據是吻合合的，伏安特特性試驗飽和和時的端口電電壓比變比試試驗的飽和電電壓略高是因因為后者有電電流互感器內內阻（Z2）分壓導致致的。由由上述試驗可可知，通過伏伏安特性試驗驗找到電流互互感器的飽和和電勢E2后，可由式式（1）算出飽和和電流，此時時ZL為電流互感感器二次回路路上實際的負負載阻抗，Z2可近似看成成是電流互感感器的內阻。該該內阻數據可可由生產廠家家提供，也可可按變壓器短短路阻抗的試試驗方法測得得。顯然，對對于同樣的電電流互感器參參數，負載阻阻抗越大，其其飽和電流的的倍數就越小小。4結論為了了避免變壓器器差動保護的的電流互感器器在區外故障障時或大容量量電動機起動動時因電流過過大出現飽和和而導致差動動保護誤動作作，除了在設設備選型上要要確保選用容容量足夠的保護級電電流互感器外外，還可根據據電流互感器器的伏安特性性曲線和現場場實測的電流流互感器二次次回路負載阻阻抗計算出電電流互感器的的飽和點，以以此推算出在在最大可能出出現的穿越電流作作用下，電流流互感器是否否會飽和以及及差動保護是是否會誤動作作。如計算結結果顯示電流流互感器確會會因較大穿越越電流而飽和和，則應更換換更大容量的的電流互感器器，或將電流互感感