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    電流互感器鐵芯飽和對繼電保護的影響

    作者:威博特鐵芯   發布時間:2019-03-30 15:01:38 瀏覽次數:
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        大量實驗數據和現場案例表明,鐵芯飽和時,電流互感器不能準確反映故障電流實際情況,二次電流出現畸變,繼電保護設備可能因采不到準確的電流信息而不能準確的對故障進行判斷,導致誤動和拒動。
        1、差動保護誤動 作:在發生區外故障時,若 差 動保護某條支路上的電流互感器鐵芯飽和,二次電流異常,而其他支路上的電流互感器運行正常,則此時保護裝置判斷有差流,可能產生足夠大的差動電流從而引起保護誤動。
        2、速斷保護拒動:速斷保護判斷過流是取的二次電流的有效值,電流互感器鐵芯嚴重飽和時,二次電流的有效值將會遠小于實際值,速斷保護可能因得到的電流有效值不夠大而拒動。同樣鐵芯飽和也會導致反時限過流保護延時動作:當鐵芯飽和時,二次電流比實際值偏小,保護裝置采到的電流有效值將小于正確值,因此,動作時間將會延長,錯過了故障切除的時機。
        3、基于工頻電氣量的故障測距結果出現較大誤差。


    防止電流互感器鐵芯飽和的方法和對策

        1、
    限制短路電流
        
    對于已經建成的系統,可以通過調整系統的運行方式例如在中壓系統中采取分列運行的方式限制短路電流。分列運行后造成的供電可靠性的降低可通過投入快速切換裝置的方式補救。對于新建系統,在設計時可以考慮通過串聯電抗器的做法來限制短路電流過大。

        2、
    增加保護級電流互感器的變比
        
    以往由于制造業水平的限制,以及繼電保護裝置裝置采樣精度的原因,選擇電流互感器時通常是依據負荷電流的大小確定保護級電流互感器變比的方法?,F在,隨著制造業的進步,大變比的電流互感器的生產成為可能,繼電保護裝置和測控儀表的采樣精度也有所提升,在選擇電流互感器的變比時可以用保護安裝處可能出現的短路電流和互感器的負載能力與飽和倍數來確定電流互感器的變比。

        3、
    減小電流互感器的二次負擔
        
    (1)選用功耗小的繼電保護裝置。
        (2)盡可能將繼電保護裝置裝置就地安裝。由于繼電保護裝置的交流功耗越來越小,電流互感器的主要負載是二次電纜的損耗,將繼電保護裝置就地安裝,可以大大縮小了二次電纜的長度,減小了電流互感器的二次負擔,避免了鐵芯飽和。就地安裝方式對繼電保護裝置裝置本身又提出了更高的要求,要求繼電保護裝置抗強電磁干擾的性能更好。
        (3)減小電流互感器的二次額定電流。由于功耗和電流的平方成正比,將二次額定電流從 5A 降至1A,在負載阻抗不變的情況下,相應的二次回路損耗降低了25倍,互感器鐵芯不容易飽和。我們能做的是提高保護裝置的靈敏度,并且在滿足繼電保護裝置裝置抗干擾能力的前提下,盡可能的選擇二次電流比較小的電流互感器。
        (4)采用新型的PR電流互感器減少剩磁對電流互感器鐵芯飽和造成的影響。以前由于制造工藝的限制,傳統的 P類電流互感器的制造標準中并沒有對互感器的剩磁提出要求,而新型的 PR類電流互感器對剩磁有限制,要求剩磁不得超過10%,因此采用新型的 PR 類電流互感器可大大消除剩磁對電流互感器鐵芯飽和的影響。

        4、
    采用新技術判斷電流互感器鐵芯的飽和

        
    (1)采用數字形態學濾波器判斷電流互感器鐵芯飽和閉鎖差動保護
        
    利用數字形態學濾波器結合傳統的時差法,實現了一種適用于差動保護的電流互感器鐵芯飽和閉鎖方案。由于數字形態學濾波器具有極佳的奇異點識別能力和噪聲抑制能力,使得故障的發生和產生差流浪涌之間的時間差能通過多分辨率形態梯度進行實時,高精度的提取。因此,在電流互感器鐵芯飽和的情況下,通過合理設定該時間差的門檻值,外部故障和任何內部故障均可做到明顯的區別。經過 MMG 濾波,暫態過程中隱含的奇異信息能清楚地設別和定位,從而可精確地獲取故障發生時刻和差動電流發生時刻的時間差。通過此時間差,能識別電流互感器鐵芯的飽和情況,當發生嚴重的內部故障時,差動保護能瞬時動作;而因當嚴重外部故障導致電流互感器的深度飽和時,它可保證保護的安全性。

        
    (2)采用電流下降法判斷電流互感器鐵芯飽和閉鎖電流差動保護
        
    基于電流互感器鐵芯飽和后二次電流突然下降的特點,提出了一種新的電流互感器鐵芯飽和判別方法電流下降法。該方法在區外故障時能可靠閉鎖電流差動保護,區內故障時能快速的開放差動保護。

        在正常工作電流下,電流互感器鐵芯工作在不飽和狀態,二次電流能夠正確反映一次電流的波形和幅值,為測量和保護設備提供正確的信息;但當電力系統發生故障,故障電流不僅遠超過正常工作電流,而且含有大量的非周期分量,這樣電流互感器的鐵芯磁通將很快達到飽和,無法正常傳變故障電流的實際情況,并且二次電流幅值大大減小,造成保護裝置動作性能下降,引起繼電保護拒動或誤動。本文結合實例分析了電流互感器鐵芯穩態飽和和暫態飽和發生的原理和過程,總結了電流互感器鐵芯飽和對相關保護的影響,提出了減少電流互感器鐵芯飽和對保護影響的方法。




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