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摘要：随着我国用电规模和用电需求不断增加，这不仅使得供电电压也相对提高，同时也导致供电系统的短路容量和实际常数随之大幅度增加。这样使得电流互感器（TA）饱和问题逐渐成为供电系统的研究热点之一，而TA饱和容易使得母线保护出现一定的误动作，因此加强母线区外出现故障且TA处于饱和状态时母线保护的误动作以及对母线保护性能影响的相关研究意义重大。
关键词：电流互感器；饱和问题；母线保护处理
引言
发电厂中的辅机设备中应用了大量低压电动机，对厂用低压电动机进行有效的保护对发电厂安全经济运行有重大意义。电流互感器是将一次回路的大电流按变比转换为二次回路小电流以供给测量仪表、继电保护及其他装置的电气设备。故障情况下电流互感器的饱和会影响各种继电保护装置可靠运行，对低压电动机保护也将产生不利影响。需要详细分析这些影响的成因，并提出针对性的解决措施。
1、电流互感器（TA）的饱和原理分析
TA转换等效电路如图1所示，通过等效电路可以对TA的工作特性进行合理有效分析。其中R1、L1是TA一次绕组的电阻和电抗；R2、L2是TA的二次绕组的电阻和电抗；RL、LL是TA二次回路负载的电阻和电抗；而Rμ、Lμ是励磁回路的电阻和电抗。通过电路图可以得到相应的一次、二次电流与励磁电流的作用联系。同时励磁电流可使得TA传变出现一定的误差，励磁电流数值主要由TA铁芯饱和状态判定和相应的饱和程度导致的，但TA铁芯是一种非线性元件，这可使得电流互感器产生一定的饱和现象。通常TA铁芯的饱和特性决定于基本磁化曲线以及磁滞回线共同作用。而基本磁化曲线则是磁性材料在多次磁化作用下，并根据磁中性状态作为出发点，测量得到磁感应强度（B）与磁场强度（H）之间的关系，具体如图2所示。这种关系相对复杂，如将其简化可得到TA铁芯的简化磁化曲线，可根据该曲线对TA在磁化条件下的传变特性进行有效分析。
图1TA等效电路图图2磁感应强度与磁场强度关系曲线
当铁芯的磁感应强度没有达到相应饱和状态前，其磁场强度数值为零，这种条件下整个铁芯的磁导率相对较大。而与TA励磁回路关联性较大的励磁电感数值相对较大，其可看作是励磁回路开路，一次侧电流完全转至二次回路。当铁芯的磁感应强度达到相应饱和状态时，磁导率以及TA励磁电感数值较小，使得励磁支路电流出现大幅度增加，进而导致二次回路电流产生一定的缺损情况，而此时TA正处于饱和阶段。通常一次侧电流沿着TA饱和方向下降至数值为零或者负值时，整个TA铁芯的磁感应强度出现下降趋势，直到强度数值降至饱和磁感应强度以下，此时TA使得一次侧电流传至二次回路中，进而导致其处于不饱和状态。实际TA运行过程中，供电网络出现一定的短路故障时，一次侧的故障电流暂态状态具有幅值相对较大的非周期性直流分量，而TA励磁电流和二次电流也同时产生相应幅值较大的非周期分量，这导致铁芯的磁感应强度可在短时间内达到饱和状态，并使得励磁阻抗相对降低而励磁电流则大幅度上升，而一次电流主要转换为励磁电流，这使得二次电流出现大幅度的下降，甚至导致严重的缺损情况。因此根据周期分量和非周期分量相互作用对TA的饱和状态的严重影响，可将TA的饱和状态大致归纳为以下两种类型。一种是稳态饱和，其基本去除非周期分量对故障暂态过程的一次侧电流的影响，主要对一次电流周期性分量的幅值大小和改变TA二次负载对其二次电流的影响作为主要考虑因素。另一种是暂态饱和，其主要基于TA饱和程度与故障暂态过程中非周期性衰减直流分量的相互作用关系，同时需要分析分析TA二次电流的主要特点。这是由于TA铁芯线圈传变直流分量的能力相对较弱，使得直流分量完全进入励磁支路成为励磁电流，这样容易导致TA出现快速饱和情况，甚至可以进行到深度饱和状态。
2、TA饱和对母线保护的影响
2.1、差动保护的相关影响
电流互感器会导致发挥差动保护的相关装置的错误动作，差动保护装置已经受到了干扰产生了错误的判断，这种误动就导致继电保护出现异常情况。针对此种影响，我们要防止设备的电流输送发生异常，电压的数值与正常的电力运行要求不符。使用变压器，能够很好地解决上述问题，及时识别这种误动，从而保证装置恢复原状态继续运行。但是，变压器也不能判断处于饱和状态下电流互感器所造成的差动保护，工作人员要注意在实践中的应用。
2.2、距离保护的相关影响
电流互感器在对电流进行变比，减小电流数值的过程中，对电流数值的识别和判断可促使继电保护发挥作用。然而，在电流互感器发挥测量作用时，如果遇到的阻抗增大，那么，相应的继电保护范围就会扩大。在达到饱和状态后，阻抗就会小于正常状态下的数值，相应的保护范围也将变小。而继电保护是需要在一定的范围内发挥作用的，阻抗下降、范围缩小导致继电保护达不到规定的距离范围，也就无法发挥作用。
2.3、零序保护的相关影响
在接地系统中，由于电路的规划设计不符合对称的相关要求，导致了不同程度的基波幅值的波动变化，从而使电路中的电流流向偏离了预定的路线。无论电路设计的对称还是不对称，电流互感器在饱和状态下通常不存在零序电压，这与过流保护形成差异。那么，在电流测量时就会很难发现零序电压，对测量结果的准确度会造成干扰。
3、针对TA饱和以及母线保护的处理措施
3.1、中阻抗母线差动保护处理措施
这种保护处理措施主要基于TA饱和时励磁阻抗大幅度下降的基础上，其可避免差动保护引起的误动作问题。通常对于数百欧的保护装置而言，其自身的差动回路电流继电器的阻抗可以对TA饱和以及相应不平衡电流有良好的分流作用，并减少流入差动回路的电流量，同时这种差动保护具有良好的制动作用，其可避免外部故障导致TA饱和时进行相应的误动作保护。当产生内部故障TA饱和时，通常需要未达到饱和便根据差动保护的快速性完成跳闸动作，只有做到上述工作才能避免拒动情况。
3.2、增大保护级电流互感器
如果按照符合的电流数值来安装保护级电流互感器，其实很容易出现电流互感器饱和问题。但在，安装处注意使用最大的短路电流数值作为安装依据，便会大大减少电流互感器出现饱和的状况，起到防误动的效果。但是，该方法也有一定的弊端，便是增加了相应分支电流在运行中的检测。所以，在使用时要注意一定的适用度，保证使用的方法能够真正发挥作用。
结束语
综上所述，随着我国用户的逐渐增多，用户对用电量和用电质量的要求逐渐增高。电力企业为了保障用户的用电质量及用电设施的安全，通过对电压合格率的监测，实时了解电能质量。然而传统的电压监测仪受到多种因素的影响，其检测结果并不能真实反映电能质量。通过上述分析可知，电能计量装置在其数据信号处理和远程数据传递等功能的基础上，加入电压监测功能，能够有效实现对电压合格率的监测。
参考文献
[1]周红.继电保护受电流互感器饱和的影响和防误动措施[J].中国高新区,2017(07):94.
[2]陈亦凡.继电保护受电流互感器饱和的影响及防误动措施[J].山东工业技术,2017(06):40.