1 采用速饱和中间变流器
速饱和中间变流器的铁芯截面积小, 且具有易于饱和的磁滞特性。其一次侧通入周期分量时, 磁感应强度B沿着B变化率很大的磁滞回线变化, 二次绕组中感应的电动势也很大, 所以周期分量很容易传变到二次侧;而当一次侧通过含有非周期分量的电流时, 磁感应强度B将沿着B变化率很小的局部磁滞回线变化, 其二次绕组中感应的电动势很小, 因此非周期分量不易变换到二次侧。所以在差动回路中接入速饱和中间变流器, 可以减少由于CT饱和引起的暂态不平衡电流中非周期分量的影响[1,2,3]。
2 在差动回路中串联接入强制电阻 (中阻抗)
母线外部短路时, 故障线路CT严重饱和, 其励磁阻抗很小, 一次电流大部分流入励磁支路, 此时差动回路中的不平衡电流很大。若在差动回路中串联接入强制电阻, 就可以强制改变差动回路和饱和CT励磁回路之间的电流分配情况, 从而大大降低不平衡电流。此外, 这一措施还具有CT相位补偿作用, 使CT进行电流传变时的角度误差大大降低。
3 电压差动母线保护 (高阻抗)
电压差动母线保护是在差动电流回路中接入一个阻抗值很大 (约2.5k~7.5k) 的电压继电器。在发生母线外部短路时, 流过故障元件的二次电流, 可通过其它连接元件CT的二次线圈构成通路。加在继电器上的电压仅是数值不大的不平衡电压。当某个CT进入饱和时, 相当于在差动回路中并接了一个阻抗值小的CT励磁阻抗, 它的作用是降低加在电压继电器上的不平衡电压值, 因此相应地提高了母线保护的安全性。而在母线发生短路时, 相当于总故障电流的二次电流将流过高阻抗的电压继电器, 使继电器线圈的两端产生一个较高的电压, 保护动作跳闸。电压差动母线保护接线简单, 调试和维护方便, 适用于电力系统的短路电流值较大, CT铁芯易于饱和的场合。
4 根据CT饱和时差流变化率大的特点进行CT饱和检测
在发生母线区外故障时, 无论故障电流有多大, CT在故障的最初瞬间 (1/4~1/2周波) 不会饱和, 而此后由于磁感应强度B沿磁滞回线进入饱和区, 励磁阻抗迅速减小, 励磁电流大大增加, 导致CT二次电流急剧下降, 差动电流随之迅速上升, 此时的差流变化率很大。而当发生母线区内故障时, 由于各条线路的电流都流入母线, 差流基本上按正弦规律变化, 不会出现外部故障时CT饱和条件下差流突变较大的情况。因此, 可以利用差流的这一特点进行CT饱和检测。
5 利用母线电压与差流动作不同步来识别CT饱和
如上所述, 当发生母线区外故障时, 故障线路CT进入饱和需要至少5ms时间, 在CT未饱和时差流很小。因此在这种情况下, 由母线电压构成的起动元件和差动电流元件两者动作不同步, 利用这一特点便可构成CT饱和检测元件。而当母线发生区内故障时, 母线电压降低和差流增大同时发生, 饱和检测元件不会动作。
6 利用CT饱和情况下每个周期仍存在不饱和时段的特点构成饱和检测元件
CT进入饱和需要时间, 而在CT进入饱和后, 在每个周期一次电流过零点附近都存在一个不饱和时段, 在此时段内CT仍可无畸变地传变一次电流, 此时差流较小。利用这些特点便可构成CT饱和检测元件。[3]介绍了一种利用差动电流变化率小于制动电流变化率构成的CT饱和波形识别元件, 此元件的输出信号与起动元件的输出信号相与后, 得到的信号经展宽去闭锁保护。事实上, 它使用的便是上述原理。发生母线区外故障时, 在短路初瞬和CT饱和后每个周期内的不饱和时段, 饱和闭锁元件都能够可靠地闭锁保护。
7 利用二次测量原理
由于CT进入饱和后, 在每个周期的不饱和时段内差流较小, 故差流波形存在间断角。利用差流的这一特点, 将保护动作条件加强为一个周波内差动元件连续动作两次才出口便可以提高保护的抗CT饱和能力。而当发生母线区内故障时, 差流波形连续, 在差流正负半波差流元件均动作, 因此保护可以动作, 但是此时的整组动作时间将延时半个周波, 而且在非周期分量较大且衰减缓慢时会给保护动作带来较大延时。
摘要：基于改善CT的传输特性, 力求在二次电路中实现形状不变的一次电流传输及利用由CT饱和引起的电流特性曲线畸变的所有信息进行饱和鉴别, 和在饱和出现之前进行故障测量两种指导思想的抗CT饱和措施, 对它们的实现原理及性能进行分析。
关键词：母线保护,抗CT饱和措施
参考文献
[1] 王春生, 等.母线保护, 水利电力出版社, 1985.
[2] 王广延, 等.电力系统继电保护原理与运行分析[M].水利电力出版社, 1994.
[3] F.Andow.微处理器母线保护继电器[C].电力自动化设备译文集, 1995.