繼電保護作為電力系統安全運行的衛兵,其可靠性是非常重要的。而電流互感器作為繼電保護的關(guān)鍵元件,其飽和問(wèn)題帶給繼電保護的問(wèn)題必須要可靠解決。由于電流互感器飽和引起的失真,對保護繼電器動(dòng)作特性產(chǎn)生有害影響,導致安全性下降(保護誤動(dòng))和可信賴(lài)性降低(保護拒動(dòng)或延時(shí)過(guò)長(cháng))。多個(gè)并聯(lián)的電流互感器由于其飽和特性不同而在和回路引起很大誤差,可能?chē)乐赜绊懖顒?dòng)保護或零序保護的動(dòng)作特性。
保護繼電器有機電式、模擬式、數字式、差動(dòng)式這幾種,電流互感器飽和對不同繼電器的影響各不相同。
繼電器在非正弦電流下的性能與其動(dòng)作原理有關(guān)。機電式繼電器一般反應于所施加電流的有效值,飽和引起的電流有效值降低直接影響其動(dòng)作性能。對于通過(guò)內部磁通相位偏移產(chǎn)生動(dòng)作力矩的繼電器,由于故障電流不同頻率分量的不同相移而動(dòng)作性能受影響。機電式繼電器在大電流時(shí)趨向飽和,這就減小了互感器的繼電器負荷,使得在較大電流下的性能好于5A額定負荷時(shí)預計的性能?;ジ衅鹘?jīng)一定時(shí)延才進(jìn)入非線(xiàn)性工作區,所以如果瞬動(dòng)繼電器動(dòng)作快于飽和發(fā)生,繼電器可能正確動(dòng)作。另一方面,動(dòng)作時(shí)間1到2個(gè)周波的繼電器在互感器極度飽和時(shí)可能完全不動(dòng)作,因為互感器飽和后每半個(gè)周波給出的電流脈沖可能小于很短。
靜態(tài)模擬式繼電器響應于電流的峰值或平均值(不是有效值),有的繼電器輸入還通過(guò)工頻帶通濾過(guò)器?;ジ衅黠柡鸵鸬碾娏鞣到档突虿ㄐ稳睋p直接影響繼電器動(dòng)作性能。將機電式繼電器和靜態(tài)繼電器兩者用于協(xié)調配合時(shí),要注意互感器飽和和故障電流偏移時(shí),靜態(tài)瞬動(dòng)繼電器可能與機電式瞬動(dòng)繼電器性能不同而引起的差異。
數字式繼電器的響應是繼電器動(dòng)作軟件的函數,不同采樣方式和算法所受影響有差別。對基于工頻分量的算法明顯受飽和角(一個(gè)周波中開(kāi)始飽和時(shí)刻)影響。對于某一給定波形,差值可以補償,但沒(méi)有普遍適用的校正方法。
電流互感器飽和對差動(dòng)繼電器的影響取決于繼電器的類(lèi)型和故障位于飽和區的內部還是外部。對于內部故障,差動(dòng)繼電器應保證在任何故障波形或電流偏移時(shí)可靠動(dòng)作和不致過(guò)度延遲動(dòng)作。更令人關(guān)注的是外部故障時(shí)差動(dòng)繼電器的誤動(dòng)問(wèn)題。比例差動(dòng)型繼電器在嚴重外部故障時(shí)具有一定的抗誤動(dòng)能力,因為其動(dòng)作特性要求動(dòng)作電流對制動(dòng)電流的比值大于特定值。某些比例差動(dòng)繼電器還具有諧波電流制動(dòng),其特性不僅與變壓器涌流(這是采用諧波制動(dòng)的原因)有關(guān),而且與互感器飽和有關(guān),這兩種情況都使差動(dòng)繼電器工作回路流入不希望出現的電流。但諧波的出現,在嚴重內部故障時(shí)可能延遲或阻礙動(dòng)作,故通常這種繼電器的動(dòng)作回路中包括一個(gè)無(wú)制動(dòng)的高定值電流元件。如果整定適當,高阻抗型差動(dòng)繼電器可避免外部故障互感器飽和時(shí)誤動(dòng),一般它整定使得在最大一次電流情況下互感器完全飽和時(shí)不會(huì )誤動(dòng)作。
電流互感器三相飽和程度不同時(shí),即使一次電流的不平衡很小,二次電流也可能出現明顯不平衡。飽和程度不同可能由于以下原因引起:三相一次電流中暫態(tài)直流分量值不相等,三相所用的互感器型式、制造廠(chǎng)家、準確度或負荷不相同。不平衡電流可能導致負序或零序過(guò)電流繼電器誤動(dòng)作。三相采用相同勵磁特性和負荷的電流互感器可最大限度降低二次不平衡電流。