继电保护装置中电流互感器的抗饱和措施

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1、第32卷第5期华电技术Vo1．32No．52010年5月HuadianTechnologyMav．2010继电保护装置中电流互感器的抗饱和措施周欢荣，陈琦，李炳军，宋云。(1．国电南京自动化股份有限公司，江苏南京210003；2．南京泽明电子有限公司，江苏南京210003)摘要：在35kV1,23Z的电力系统及大中型发变机组中，故障短路电流通常包含2个分量：一个是按工频变化的周期性分量，另一个是随时间逐渐衰减的非周期性分量(有时也称为直流分量)。故障电流的这种性质特别容易使保护设备中的二次cT产生饱和，而出现误动或拒动。对电流互感器的饱和过程及其原因进行了分析，提出了相

2、应的防止措施，提高保护可靠性。关键词：继电保护；电流互感器；非周期性分量；CT饱和中图分类号：TM774文献标志码：A文章编号：1674—1951(2010)05—0041—03继电保护装置中电流互感器抗饱和特性的好』pN1IsN2，(3)坏，直接影响着故障电流的判别，因此，提高电流互=乏，(4)感器的抗饱和特性极为重要。Ⅳ1电流互感器工作原理Kn=_三(5)Nl，式中，K为匝数比。电流互感器是一种专门用变换电流的特种变压电流互感器的等值电路如图2所示器，工作原理如图1所示。电流互感器外接负荷E．二次感应电动势；U。．二次负荷电压；In．一次电流；IlK．二次全电流；，

3、．二次电流；．励磁电流；N．‘“。次匝数；．二次匝数；K．匝数比，K：N2／N1：Xlr二次绕组电抗(低漏磁互感器可以忽略)；R二次绕组电阻；Zb．二次负荷阻抗(包括二次设备及连接导线)：Zc．励磁阻抗图2电流互感器的等值电路一次电流；，·二次电流；Nl·一次绕组数：二次绕组而数：Zb．负荷阻抗2电流互感器的暂态特性图1电流互感器工作原理图2．1一次短路电流计算当电流，n流过互感器的一次绕组时，建立一次如图3所示，一次侧短路等效电路，短路一次电流瞬时值如下磁动势，与一次绕组匝数Ⅳ的乘积就是一次磁动势，也称一次安匝。一次磁动势分为2部分，其中一={【sin(一～+0一)一

4、小部分用来励磁，使铁心中产生磁通，其余大部分用来平衡二次磁动势。二次磁动势也称二次安匝，是C—Lpsin(0一)}，(6)二次电流，与二次绕组Ⅳ2的乘积。用以励磁的叫式中：。，。分别为系统等值电抗、电阻；=励磁磁动势，也叫励磁安匝，是，与一次绕组的乘arctan(。／R)；0为短路初始时(t=0)电压的相积。电流互感器的磁动势平衡方程式如下角，cos0为短路电流的偏移度。，。N=Ⅳ+(一，Ⅳ2)，(1)或者写成Ⅳ+7Ⅳ2=Ⅳ。(2)令，。=’(7)忽略很小的励磁安匝p=Lp／Rp，(8)收稿日期：2010—02—12式中：，为短路电流稳态值的有效值；7-为系统的·42·

5、华电擞第32卷一次时间常数。／1+to2．2—~√—=1二===二=COS(tot．+十+十卢一6D)1l。0(1l53)，考虑一竹／2，则式(6)可表示为+∞‘：JIp(t)=√乏，0[e-~‘cos0一eos(tot+0)]=考虑到》1，41+∞rtot，6一／2。[e—rtpc0s0一costot·c0s0+sintot·sin0]。(9)。。设二次负荷为纯电阻负荷并忽略电流互感器二次绕式(9)中，，包括交流分量和按丁衰减的非周组漏抗，则丁=0，卢=0，cosfl：1，上式可近似为期分量(或称为直流分量)2部分，当0=0时，2部分幅值相等，即短路电流100％偏移，

6、如图3、图4譬【一tt⋯+一所示I。(16)rsJ由式(10)求得二次电流为IpIs：=訾[去etecos一图3短路等效电路sin0e-~一e。s(+)+]。(17)鞋八一根据式(17)，励磁电流可分为以下几个分量：(1)式(17)中最右边一项为正弦形周期性强制一V-／lpV＼分量，相当于稳态短路电流的励磁电流。2l—COStot(2)右边第3项为非周期自由分量1，它补偿短图4100％偏移电流波形路初始时周期分量与初始励磁电流的差值。该量按2．2电流互感器的励磁电流及二次电流二次回路时间常数丁衰减。电流互感器的基本关系式为(3)右边第1项为励磁电流非周期强制分量，按一次

7、电流时间常数。衰减。=，+，，(10)(4)右边第2项为非周期自由分量2，它补偿短警=警(11)路初始时非周期分量初始值。该量按第二次回路时间常数衰减。式中：J。为励磁电流；Is为二次电流；L。为励磁阻抗(5)非周期分量(2)、(3)、(4)之和。(假设为纯电感)；：=L+，对低漏磁电流互感在短路起始角度很小时，第(3)、第(4)项非器，漏电感。可忽略；：R。+R。周期分量绝对值很大，尽管短路开始时符号相反，互设L=L+2，L／R。=，L2／R=b／R。=rb，相抵消，但因衰减时间常数不同，可能出现很大非周由式(10)及式(11)消去，，