繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的衛(wèi)兵,其可靠性是非常重要的。而電流互感器作為繼電保護(hù)的關(guān)鍵元件,其飽和問題帶給繼電保護(hù)的問題必須要可靠解決。由于電流互感器飽和引起的失真,對保護(hù)繼電器動作特性產(chǎn)生有害影響,導(dǎo)致安全性下降(保護(hù)誤動)和可信賴性降低(保護(hù)拒動或延時過長)。多個并聯(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,可能嚴(yán)重影響差動保護(hù)或零序保護(hù)的動作特性。
保護(hù)繼電器有機(jī)電式、模擬式、數(shù)字式、差動式這幾種,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作原理有關(guān)。機(jī)電式繼電器一般反應(yīng)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作性能。對于通過內(nèi)部磁通相位偏移產(chǎn)生動作力矩的繼電器,由于故障電流不同頻率分量的不同相移而動作性能受影響。機(jī)電式繼電器在大電流時趨向飽和,這就減小了互感器的繼電器負(fù)荷,使得在較大電流下的性能好于5A額定負(fù)荷時預(yù)計的性能?;ジ衅鹘?jīng)一定時延才進(jìn)入非線性工作區(qū),所以如果瞬動繼電器動作快于飽和發(fā)生,繼電器可能正確動作。另一方面,動作時間1到2個周波的繼電器在互感器極度飽和時可能完全不動作,因?yàn)榛ジ衅黠柡秃竺堪雮€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(yīng)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工頻帶通濾過器?;ジ衅黠柡鸵鸬碾娏鞣到档突虿ㄐ稳睋p直接影響繼電器動作性能。將機(jī)電式繼電器和靜態(tài)繼電器兩者用于協(xié)調(diào)配合時,要注意互感器飽和和故障電流偏移時,靜態(tài)瞬動繼電器可能與機(jī)電式瞬動繼電器性能不同而引起的差異。
數(shù)字式繼電器的響應(yīng)是繼電器動作軟件的函數(shù),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(一個周波中開始飽和時刻)影響。對于某一給定波形,差值可以補(bǔ)償,但沒有普遍適用的校正方法。
電流互感器飽和對差動繼電器的影響取決于繼電器的類型和故障位于飽和區(qū)的內(nèi)部還是外部。對于內(nèi)部故障,差動繼電器應(yīng)保證在任何故障波形或電流偏移時可靠動作和不致過度延遲動作。更令人關(guān)注的是外部故障時差動繼電器的誤動問題。比例差動型繼電器在嚴(yán)重外部故障時具有一定的抗誤動能力,因?yàn)槠鋭幼魈匦砸髣幼麟娏鲗χ苿与娏鞯谋戎荡笥谔囟ㄖ?。某些比例差動繼電器還具有諧波電流制動,其特性不僅與變壓器涌流(這是采用諧波制動的原因)有關(guān),而且與互感器飽和有關(guān),這兩種情況都使差動繼電器工作回路流入不希望出現(xiàn)的電流。但諧波的出現(xiàn),在嚴(yán)重內(nèi)部故障時可能延遲或阻礙動作,故通常這種繼電器的動作回路中包括一個無制動的高定值電流元件。如果整定適當(dāng),高阻抗型差動繼電器可避免外部故障互感器飽和時誤動,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不會誤動作。
電流互感器三相飽和程度不同時,即使一次電流的不平衡很小,二次電流也可能出現(xiàn)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、制造廠家、準(zhǔn)確度或負(fù)荷不相同。不平衡電流可能導(dǎo)致負(fù)序或零序過電流繼電器誤動作。三相采用相同勵磁特性和負(fù)荷的電流互感器可最大限度降低二次不平衡電流。