浅谈电流互感器饱和点之变压器保护和电流保护

要研究电流互感器的工作特性，确认其在保护外部故障通过大电流时是否会饱和而影响保护动作的正确性，可通过一些试验方法进行检测。显然，最直接的试验方法就是二次侧带实际负载，从一次侧通入电流，观察二次电流找出电流互感器的饱和点。但是，对于保护级的电流互感器，其饱和点可能超过15～20倍额定电流，当电流互感器变比较大时，在现场进行该项试验会有困难。

除此之外，还可通过伏安特性试验测出电流互感器的饱和点。如前所述，电流互感器饱和是由于铁心磁通密度过大造成的，而铁心的磁通密度又可通过电流互感器的感应电动势反映出来。因此由伏安特性曲线上的饱和电压值，可以计算出电流互感器的饱和电流。伏安特性的试验方法为：原方开路，从副方通入电流，测量副方绕组上的电压降。由于电流互感器的原方开路，没有原方电流的去磁作用，在不大的电流作用下，铁心很容易就会饱和。因此，伏安特性试验并不需要加很大的电流，在现场较容易实现。

在正常情况下，电流互感器中的铁芯磁通处于不饱和的状态。这时负载阻抗和励磁电流较小，而励磁阻抗的数值较大，一次绕组、二次绕组的磁势处于平衡。但是，若互感器中铁芯的磁通密度增大并达到饱和时，会引起Zm随着饱和度的增加而迅速降低，不同励磁电流间的线性比例关系会被打破。而引起电流互感器达到饱和的因素主要包括：电流过大;负载过大。当连接电流互感器的负载过大时，引起二次电压的增大，导致铁芯的磁通密度上升，达到饱和。

电流互感器达到饱和时的特点有：二次电流减小，电流波形出现高次谐波分量较大的畸变;内阻减小，甚至接近于零;若发生一次故障，电流的波形在零点附近时，电流互感器会引起线性关系传递;在故障的瞬间，互感器会在滞后5秒左右才开始达到饱和。一般情况下，严禁电流互感器的二次发生开路现象。因为在电流互感器运行过程中，一旦发生二次开路，就会使一次电流转换成为励磁电流，引起铁芯的磁通密度增加，导致电流互感器的快速饱和。饱和磁通会产生较高电压，对一次和二次绕组绝缘设施破坏较大，容易造成人身安全威胁。

1、变压器保护影响及对策

一般变压器的容量较小、可靠性高，大多安装在10kV、35kV的母线上，高压短路电流与系统的短路电流相同，而低压一侧的短路电流相对较大。若对变压器的保护力度不到位，就会严重影响对变压器或者整个系统的安全运行。传统变压器都有熔断器保护装置，有安全可靠的优点。但是，随着系统自动化要求的提高、短路容量的增加，传统的方法已经无法满足需求。对于一些新建、改造的变电站，往往配置有变压器开关柜，系统的保护装置也与10kV的线路相似，但缺点是经常忽视电流互感器的饱和问题。同时，由于变压器的容量、一次电流较小，并采用共用互感器。为保证计量准确性，会使电流互感器的变比减小。一旦变压器发生故障，会引起电流互感器的饱和，二次电流速度降低，导致变压器的保护拒动。若变压器中高压侧发生故障，所产生的短路电流会自动切除后备保护动作。若低压侧发生故障，产生的短路电流无法达到后备保护启动值，就会使故障无法切除，甚至引起变压器的烧毁，对系统的安全运行造成严重影响。

解决变压器的保护拒动，需要从变压器的合理配置入手，在选择电流互感器时要顾及变压器发生故障引起的饱和问题。不同功能的电流互感器要互相区别，例如计量用的互感器要设在变压器的低压侧，用以确保计量精度要求;而保护用的互感器一般设在变压器的高压一侧，用以确保变压器保护工作。

2、电流保护影响及对策

电流互感器发生饱和以后，会引起二次等效电流的减小，引发保护拒动。当远离电源或阻抗系数较大时，线路出口的短路电流会较小。但如果扩大系统的规模，短路电流就会随之增大，甚至达到互感器一次电流的上百倍，从而引起系统中本来能正常运行的互感器发生饱和。同时，短路电流故障属于暂态过程，电流中有大量的不同期分量，会加快电流互感器的饱和。若10kV的线路中发生短路故障，电流互感器的饱和会使二次侧的电流减小，导致保护装置拒动。母线及主变低压侧的开关切除，会导致故障的范围增大、时间延长，对供电的可靠性造成影响，严重时会威胁到设备的安全运行。

通过上文分析得知，电流互感器发生饱和时，会导致一次电流转变为励磁电流。同时，二次电流为零，通过继电器电流也为零，设备内保护装置发生拒动。针对以上问题，应该尽量降低互感器的负载阻抗，避免电流互感器的共用，同时加大电缆截面面积以及电缆长度;电流互感器的变比不能太小，要注意线路短路引起的饱和问题。