非周期分量导致电流互感器暂态饱和延时计算分析

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1、非周期分量导致电流互感器暂态饱和延时计算分析郑国强，罗亚桥，宋卓，高博（安徽省电力科学研究院，安徽合肥230601）摘要：电流互感器暂态饱和问题是目前系统中普遍存在的一个问题，电流互感器的暂态饱和与电流互感器中的剩磁、以及互感器短路电流中的非周期分量密切相关。当一次电流包含有长时间的非周期分量时，可能使铁心深度饱和，但饱和出现的时间有时延。文中通过实例计算分析了CT暂态延时饱和过程，并论述了减小互感器饱和对保护装置影响的改进措施。关键词：电流互感器暂态延时饱和CalculationandAnalysisonTransientSaturationofC

2、urrentTransformerCausedbyNon-periodicComponentsZhengGuo-qiang,LuoYa-qiao(AnhuiElectricPowerResearchInstitute,AnhuiHefei230601)ABSTRACT:Transientsaturationofcurrenttransformerisanubiquitousproblemwhichisinconnectionwithnon-periodiccomponentsandresidualmagnetism.Non-periodiccompo

3、nentsofcurrenttransformerwillcausethesaturationofCTcore,andthesaturationappearswithtime-delay.Thispaperanalyzestransientsaturationofcurrenttransformerandalsodiscussesthecountermeasures.KEYWORDS:currenttransformer;transientsaturation;time-delay1引言电流互感器的暂态饱和与电流互感器中的剩磁、以及互感器短路电流中的

4、非周期分量密切相关。当一次电流包含有长时间的非周期分量时(称为强制性直流分量)，可能使铁心深度饱和，但饱和出现的时间有时延，且时延大小与系统一次时间常数、互感器二次回路时间常数、非周期分量幅值、CT的工作循环以及CT的暂态面积系数等有关。这主要是因为电流互感器的励磁回路是一个大电感，发生故障时，按衰减的一次电流非周期分量(强迫分量)突然作为励磁电流，为满足电流互感器励磁电感中电流不能突变的要求，二次回路必然产生自由直流分量，来保证电感电流不能突变。此自由直流分量按衰减，于是出现了励磁电流按一定规律延时上升的现象。与电压等级及故障点位置有关，与互感器的

5、励磁电感及二次负荷有关。直流励磁电流不产生变化磁通，但能作为励磁电流而改变铁心的工况。如果非周期分量存在时间长，则很容易使互感器出现暂态饱和，其铁芯中磁通变化的情况如图1所示[1][2]。图1互感器铁芯中磁通变化情况Fig.1ChangesinFluxofCTcore电流互感器的暂态饱和过程是铁心磁链随着一次电流非周期分量的时间积分作用而逐渐进入饱和的过程，即电流互感器一开始能够线性传变一次信息，即电流互感器在非周期分量影响下进入暂态饱和存在有延时[3]。1CT暂态延时饱和实例计算分析2.1某220kV变电站CT暂态延时饱和实例2009年4月，某22

6、0kV变电站110kV旁路550开关（带线路1）线路保护动作跳闸，重合不成，后加速保护动作跳闸，同时，重合后该变电站220kV#1主变差动保护，因110kV侧CT饱和，在区外故障时越级动作出口跳闸（变电站一次系统接线图如图2所示）。此次故障为线路近端的三相永久性金属接地故障。图2变电站一次系统接线图Fig.2Diagramofapowersystem该变电站#1主变保护110kV侧CT，在本次线路故障过程中，其二次电流波形如图3所示。图3#1主变保护110kV侧CT二次电流录波图Fig.3Recordofsecondarycurrentfor110k

7、Vsideoftransformer从图3上可以明显地看出，在旁路开关重合于三相永久性故障后，CT电流波形发生偏移，存在有非周期分量，该非周期分量最终导致了CT暂态饱和，且饱和延时约两周波。2.2饱和延时计算分析该变电站#1主变保护110kV侧B相采用的CT型号为LB7-110W2，保护所用绕组准确级为10P19，变比为600/5，额定二次负荷为50VA，实测二次负载阻值为，CT二次绕组电阻值为。CT的实际工作循环为：。由于该CT历史运行情况良好，因此，不考虑CT剩磁的影响。对于饱和的延时，在不考虑剩磁的情况下，可以从下式计算得到[4]：为暂态系数，

8、为暂态裕度系数，当时，认为CT开始饱和，此时为饱和延时。此外，式中：为一次时间常数，采用经典参数80-120