保明东

摘要：电流互感器在变电站内数量较多，是确保系统正常运行的关键设备。若电流互感器出现故障，将引起断路器跳闸，甚至演变为停电事件，对电网的安全稳定运行造成不利影响。互感器技术是电网安全保护工作的重要组成部分，呼吁技术人员关注和研究互感器技术，为电网安全保护工作贡献力量。简要介绍了互感器技术在继电保护工作中的应用，提出了当前互感器技术的不足。

关键词：互感器技术;继电保护;光电式互感器

引言

随着科技的发展，人们对电力的需求和质量要求都在不断提升，导致电网输配变容量不断增加，电网的安全保护工作压力也越来越大。作为电力系统检测、继电保护的基础，互感器技术成为电网运行中不可或缺的重要组成部分。

1电流互感器对继电保护的影响

我们都知道，电流保护是指在当电器的电流突然增大的某一个瞬间，对电器进行保护的一种瞬间保护动作，只要是在电流互感器的保护范围内发生了电路的故障，如果说故障电流中的非洲期分量过多的时候，整个电流互感器就会出现饱和的情况，当然这种情况也只是短暂的。但是，即使说我们有了这种保护装置，在故障产生的时候存在在保护装置中的故障电流并不大多，就会导致这种保护并不到位，也就是无法有效的保护电流电器。而也正是因为这种保护值没有达到，所以我们只有等到非周期的分量衰减后，电流互感器的线性恢复到原来的样子，这时对电流的保护才会起作用。但是一旦在电流互感器的保护范围内发生了三股电流的冲撞故障，那么在这三种电流中总会有一种电流的电流含量是非常小的。该项故障电流与实际电流非常接近。因此，当在电流互感器的保护区范围之内发生了三种电流相互冲撞的故障情况的时候电流速断保护就不会收到电流互感器暂时饱和状态的影响。

2现有互感器技术的不足

（1）互感器误差。互感器容易受特定因素影响，如线圈匝数、磁芯横截面积、电流频率等因素影响，导致互感器二次回路误差较大。二次回路的较小误差，折算到一次回路就是一个较大的误差，容易导致继电保护装置误动作和拒动，对电网的安全运行危害极大。电力系统中存在大量的感性负荷和容性负荷，这些感性负荷和容性负荷在一定条件下会产生谐振现象，引起谐振过电压;在系统发生单相接地故障时，导致非故障相电压升高、引起发生位移;单相接地电弧熄灭后，容易导致电压互感器的铁芯饱和。谐振现象、单相接地故障、积极单相接地短路电流电弧熄灭等，均可能引起电压互感器严重误差。在中性点不接地系统中，发生单相接地时非故障相对地电压上升到根号三倍，因单相短路接地时可带故障运行两小时，电压互感器不但误差很大而且易导致过热损坏。（2）铁磁谐振。铁磁谐振是由于铁磁心的非线性特性等原因，电压互感器磁芯饱和之后发生持续性的谐振过电压现象。如果线路所带负荷呈较大感性负荷，同时带有大容量的深井泵。当系统电压出现波动或持续性谐波，电路中电流或电压发生突变，可能导致电压互感器铁心迅速饱和、感抗减小，当感抗小于容抗时，就有可能产生铁磁谐振。铁磁谐振会导致电压互感器产生很大的激磁电流和电压突变。严重时，将导致磁心的温度迅速升高，导致电压互感器烧坏。

3互感器技术继电保护的应用

3.1电压保护

电压保护是指电压互感器并联在被测电流中，测量被测电路电压峰值、有效值、零序电压、相位、频率等因数，间接控制对电压峰值过高、过电压、低电压、相位异常和频率偏高等电压异常情况进行保护切断。目前通常电压保护有过电压保护、低电压保护等。过电压是指任何峰值大于正常运行下稳态电压的相应最大峰值的电压。过电压保护分为瞬态过电压和暂态过电压，瞬态过电压是指持续时间极短，如雷击、开关操作、静电放电等。瞬态过电压主要通过防雷装置保护。而暂态过电压持续时间比较长，在0.1～1000ms之间，主要有谐振过电压、甩负荷过电压、中性点漂移导致的过电压和转移过电压等。这些过电压故障严重时可能导致电器设备损坏，电器绝缘被击穿等，危害极大，严重威胁电网及用电用户安全。因此，过电压保护是继电保护中的重要项目之一。电压保护使用电压互感器并联在被测回路中，用较低的变压互感器的二次回路电压替代被测电压，以达到安全、有效的继电保护工作。

3.2过电流保护

过电流保护是指当电流超过预定最大值时，保护装置动作切断隔离过电流回路的保护。过电流保护分为短路速断保护和过负荷保护，短路速断保护是指发生相间短路或接地短路时，短路回路产生极大故障电流，保护装置动作切断被测回路的过程，过负荷是指线路所挂负荷容量超过了线路允许最大值，导致线路电流过高，从而使保护装置动作的过程。过电流保护通常是使用电流互感器串联在被测回路中，监测被测回路电流峰值和有效值，当被测回路出现电流大小超过设定的允许值时，互感器二次回路电流使保护装置动作，达到切断和隔离故障回路的效果。

3.3零序保护

零序保护是指在大短路电流接地系统中发生接地故障，导致线路产生零序电流、零序电压，利用这些电气量构成保护原理的接地短路保护装置。零序电流保护的原理，是在三相線路或N线上安装电流互感器（CT），利用这些CT来检测三相的电流，由此计算零序电流大小。当线路上所接的三相负荷完全平衡时，线路无接地，可正常运行;当线路上所接的三相负荷不平衡，电路产生不平衡电流，不平衡电流达到了预设的动作值时使控制继电保护装置动作，从而达到零序保护的目的。同时，当三相发生接地故障时，接地相产生一个很大的接地短路电流，此时的零序电流是三相不平衡电流与接地短路电流的矢量和，因此零序电流大小剧增，使零序保护动作，达到接地短路保护目的。

3.4差动保护

差动保护是输入设备或线路两端电流矢量差，当电流矢量差达到设定的动作值时驱动保护装置动作。差动保护是反映被保护设备或区域两侧电流差而动作的保护装置。依照基尔霍夫定理，电路中流入同一个节点的所有电流的矢量和等于零。把被保护的电气设备看成是一个节点，那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零。当变压器、电动机发电机等设备出现故障时，流进被故障设备的电流和流出的电流不相等，即存在差动电流。使用电流互感器（CT）检测故障设备两端电流，则流入CT电流互感器的两端电流存在一个矢量差即差动电流，当差动电流达到了设定的动作值时，使差动保护装置动作，继而达到切断故障设备和回路的效果。差动保护通常作为变压器主保护，是继电保护中最重要的保护之一。

结束语

互感器技术是继电保护的基础，在继电保护工作中占据重要地位。但由于现有的互感器仍有很多不足之处，致使继电保护工作事故时有发生，或需要投入大量运检人工，才能确保电网保护正常运行。新型电子式互感器因其线性特性好、误差小、受环境影响低等优点，将会是电磁式互感器技术的理想替代品。

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