我国的发电厂、煤矿等大型用电单位,受供配电环境的复杂性的影响,时常有供电系统短路故障发生。同时,也还存在保护误动作、拒动作等问题,这些一直都是困扰电力维护人员的难题。并且通过对保护整定值的校验和常规的电气预防性试验,也不能对这些问题给予一个合理的解释。
一般认为,对电流保护来说,速断保护反映的是故障电流超过动作电流的情况,只需用动作电流加可靠系数来判断。至于超过故障电流后互感器产生的误差,一般情况下,这并不影响速断保护的动作。对于大多数用户,为便于保护整定和减少测量误差,通常根据馈出线路的负荷电流大小来选择电流互感器的额定一次电流。
随着电力系统的不断扩大和大机组的不断增多,对于大型发电厂、煤矿等企业主要变电所,其系统短路电流越来越大,有时可达到40~50kA,较大的短路电流,使电流互感器处于严重饱和。对于电流互感器饱和后复合误差是否是造成保护误动作的原因,如何减少或避免电流互感器饱和对电流保护准确性的影响,如今看来,显得尤为重要。
首先我们要理解电流互感器的工作原理。电流互感器是一种变换电流的电气设备,它的主要功能是向二次系统提供电流信号以反映一次系统的工作情况。电流互感器一次侧绕组串接于电网,二次侧绕组与测量仪表或继电器的电流线圈相串联。
因此,我们做了一系列的实验以及分析了各项案例,得出了如下结论:
保护定值小于电流互感器准确限值一次电流的情况下,电流互感器二次电流与一次电流成函数关系,当故障电流达到保护定值时,保护即可动作,切除故障点。
当故障电流大于电流互感器的准确限值一次电流时,互感器发生磁通饱和,电流互感器二次侧输出的电流曲线发生畸变,造成电流互感器的二次侧输出电流不满足复合误差的要求。此时,即便故障电流大于保护整定值,电流互感器的二次输出电流也可能因为电流曲线发生畸变而小于整定值,造成保护装置的不动作。
综上所述,为了提高电流互感器的准确性,保证复合误差满足要求,同时,为了避免短路电流导致电流互感器被烧毁,发生机电事故,在选择和使用保护用电流互感器时应符合下列要求:
(1)满足一次回路的额定电压、电流以及短路时的动、热稳定电流的要求。
(2)为满足保护装置动作可靠性需求,电流互感器额定准确限值一次电流应不小于馈出线路短路电流及保护整定一次电流。
(3)测量级电流互感器实际二次负载应在电流互感器额定负载的25%~100之间。