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電流互感器飽和現象影響配網保護的機理研究及改進措施

文檔作者：田麗文檔來源：山西潞安配售電有限公司		點擊數：	更新時間： 2025年10月03日
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總第224期 2021年第12期
機 械 管 理 幵 發
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 224 No.12, 2021
經驗交流 DOI:10.16525/j.cnki.cnl4-1134/th.2021.12.141
電流互感器飽和現象影響配網保護的機理研究及
改進措施
田麗
(山西潞安配售電有限公司，山西襄垣046204)
摘要：為解決電路互感器飽和現象對配網電流保護的影響問題，因此，介紹了電流互感器的應用情況，并且 在對其瞬時速斷保護和定時限過電流保護的整定值計算基礎上對電流互感器的飽和程度對配網電流保護的 影響機理進行分析，進一步針對性地提出有效的改進措施。
關鍵詞：電流互感器瞬時速斷保護定時限過電流保護飽和電流飽和誤差
中圖分類號:TM452 文獻標識碼:A
引言
電力系統中配電網絡是煤礦電力系統的重要組 成部分，在當前采煤效率和能力不斷提升的背景下， 保證配電網系統安全、經濟的運行尤為重要。目前， 配電網絡所采用的繼電保護裝置主要以電流互感器 為主。在實踐應用中，電流互感器在對配網進行保護 時容易導致鐵心飽和而出現保護不及時或者誤動的 情況,嚴重威脅著煤礦的安全生產。鑒于電流互感器 不易被取代的因素，解決電流互感器飽和影響配網 電流保護不精確、不及時的問題迫在眉睫W。為此， 本文重點開展電流互感器對配網電流保護的影響研 究,并針對性地提出改進措施解決上述影響。
1電流互感器概述
在實際應用中繼電保護裝置并不能夠直接接入 配電網的一次系統中，為此一般將電流互感器類的 繼電保護裝置將一次系統中的大電流按照一定的比 例轉換為小電流的同時實現對二次供電設備的保 護。與此同時，電流互感器還能夠實現配電網一次系 統和二次設備的隔離，進而保證二次設備及人員的 安全。
衡量電流互感器的主要參數包括有額定電流、 電流比、容量、準確度和誤差等。根據功能的不同可 將電流互感器分為測量類的電流互感器和保護類的 電流互感器，本文保護類的電流互感器展開研究。一 般情況下,保護類的電流互感器可分為P類電流互 感器和TP類電流互感器。其中，P類電流互感器主 要應用于低壓配電網電流的保護，該類電流互感器 的鐵心屬于閉合狀態，在保護過程中極易導致剩磁
收稿日期= 2021-06-21
作者簡介：田麗（1979—），女，山西長治人，本科，畢業于淮北 煤炭師范學院電子信息科學與技術專業，工程師，從事供電 工作。
文章編號：1003-773X(2021 )12-0338-03
的積累;TP類電流互感器主要應用于電壓等級相對 較高的配電網的保護[2]。針對煤礦電力系統配電網的 電流保護采用P類電流互感器。P類電流互感器可分 為5P和10P兩個等級,對應的誤差限值如表1所示。 表1 P類電流互感器誤差限值
額定一次電
額定一次電流對應的相位差
額定準確限值
等級
流對應的電
一次電流下的
流誤差/%
(丨）
crad
復合誤差/%
5P類
±1
±60
±1.5
5
10P類
±3
—
—
10
從原理上分析，采用電流互感器對配電網進行 電流保護時，不管電流互感器是否保護其在保護過 程中均會導致傳變誤差。因此，一般規定電流互感 器對配電網進行保護時，要求其能夠滿足電力系統 的正確繼電保護動作的標準,且復合誤差不得大于 10%〇
2電流互感器保護電流的整定計算
煤礦電力系統對應的配網饋線系統的組成如圖 1所示。
如圖1所示，煤礦配網饋電系統所配置的繼電 保護系統主要以斷路器和電流互感器為主。因此，保 證電流互感器能夠在配網中準確的動作對于保證配 網的穩定性和安全性具有重要意義。一般情況下，煤 礦配電網中分別設置兩段式電流保護，包括有瞬時
2021年 第 12期 田麗:電流互感器飽和現象影響配網保護的機理研究及改進措施 ? 339.
電流速斷保護和定時限過電流保護。其中，瞬時電流 速斷保護發揮電流保護的主導作用；定時限過電流 保護除了能夠對線路本身保護外，還能夠對相鄰的 線路進行保護[3]。本節將基于MATLAB對煤礦配網 的兩段式電流保護進行仿真研究，以此來分析電流 互感器飽和對配網電流保護的影響機理。
配網電流保護整定包括有瞬時電流速斷保護電 流和定時限過電流保護值進行整定。其中，針對煤礦 10 kV電力系統中配網線路對應的速斷保護能夠正 常動作，其瞬時電流速斷保護的計算公式如式（1) 所示。
1 000/T 上 (1)
VTz
式中為瞬時電流速斷保護的整定值;欠、為可靠 系數，取1.2;^為相電動勢，取10.5 V;Z為阻抗，取 7.142 n0
將上述取值代入式（1)得出對應的電流值整定 % 1 018.57 A;
為了保證電流互感器在過電流情況仍然不會出 現誤動作的情況，要求配網線路中的最大負荷電流 小于對應的啟動電流值，過電流保護整定值的計算 公式如式(2)所示。
J _ I (
^act — -r ^Linax * V‘/
八re
式中:/M為過電流保護的整定值;L為可靠系數，取 1.25;4為自啟動系數，取1;心為返回系數，取1;
為線路中的最大負荷電流，取丨09.971 A。
將上述取值代人式(2)中得出，過電流保護的整 定值為137.46 A。
P類電流互感器的變比系數為75/5。因此，對應 的配電網的瞬時電流速度保護的整定值為1 018.57 A/ (75/5)=67.91 A;同理，對應的配電網的過電流保護 的整定值為 137.46 A/( 75/5 )=9.16A。
基于上述電流保護整定值的計算結果對電流互 感器飽和對配網電流保護的影響進行仿真分析，并 得出如下結論：
1) 當電流互感器未飽和時，配網中的故障電流 能夠正常傳遞，同時電流互感器的瞬時速度保護功 能可發揮作用并將故障消除，此時過電流保護功能 不發揮作用；
2) 當電流互感器飽和后，配網中的故障電流不 能夠正常傳遞，同時電流互感器的瞬時速度保護功 能不發揮作用u]。當電流互感器飽和程度不嚴重時， 過電流保護功能在0.5 S可發揮作用；當電流互感 器飽和程度很嚴重時，過電流保護功能也不會發揮 作用。
綜上所述，電流互感器的飽和現象會抑制配網線 路中電流過保護，進而導致相關設備和線路被燒毀。
3電流互感器飽和改進措施
通過上述研究可知，電流互感器的飽和會直接 影響其對配電網的電流保護功能的發揮。為提升電 流互感器對配電網電流保護性能，需從根本上解決 電流互感器飽和的問題，提升其性能。因此，可通過 對電流互感器相關參數進行改進減緩或者解決電流 互感器飽和對應配網電流保護的影響[\
從理論層面上，可通過增大鐵心的開氣間隙優 化電網的一次側參數以及采用剩磁較小的鐵磁材料 等措施對電流互感器的性能進行改進。
其中，對于鐵心開氣間隙而言，將該項參數可以 增大同等條件下電流互感器的飽和程度；但是鐵心 開氣間隙越大會直接影響配網繼電保護的誤差。因 此，需兼顧飽和度要求和誤差要求綜合確定鐵心開 氣間隙的具體數值。
其次，對于改進電網一次側參數而言，本節通 過數值模擬手段對比一次側參數改進前后電流互 感器在同等條件下的飽和程度，數值模擬結果如表 2所示。
表2 —次側參數優化前后的數值模擬結果對比
狀態
時間常數/S
飽和電流值/A
飽和誤差/%
優化前
5
86.340
11.82
優化后
0.01
86.601
11.56
如表2所示，對一次側參數優化后電流互感器 的飽和電流值增大，飽和誤差降低。S卩，對一次側參 數優化可以減緩電流互感器飽和對配網電流保護的 影響。
4結語
電力系統為煤礦生產的主要動力源，其配電網 的穩定性和安全性直接決定煤礦的生產效率和安全 性。對于煤礦配電網繼電保護所采用的電流互感器 容易出現飽和現象進而影響繼電保護裝置的準確動 作，對煤礦的安全生產造成一定的影響。針對此情 況，本文開展一些系列的研究證明了電流互感器的 飽和會直接影響配電網繼電保護功能，并針對性提 出可通過適當增加鐵心的開氣間隙、優化一次側參 數等手段改善電流互感器飽和現象對配網電流保護 的影響。
參考文獻
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?340. 第 3 6 卷
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U]蘇毅，屠黎明，盛和樂，等.電流互感器深度飽和時保護性能研 與研究[J].電網與清潔能源,2013,29(3):39-M.
究及參數選擇[J].電力系統自動化,2〇1〇,34(丨9):1〇〇-1〇4. (編輯：王慧芳）
Research on the Mechanism of Current Transformer Saturation Phenomenon Affecting Distribution Network Protection and
Improvement Measures
Tian Li
(Shanxi Lu"an Electricity Distribution Co., Ltd., Xiangyuan Shanxi 046204)
Abstract： In order to solve the problem of circuit transformer saturation phenomenon on distribution network current protection, therefore, the application of current transformer is introduced, and the mechanism of current transformer saturation degree on distribution network current protection is analyzed based on the calculation of its instantaneous quick-break protection and fixed-time overcurrent protection, and further effective improvement measures are proposed in a targeted manner.
Key words： current transformer; instantaneous quick-hreak protection; fixed-time overcurrent protection; saturation current; saturation error
(上接第335頁）
Prevention of Cracks in Key Components of Linear Vibrating Screens in Thermal Power Plants
Guan Zhiqiang
(Wuyang Thermal Power Plant of Lu"an Chemical Group Company, Changzhi Shanxi
046205)
Abstract： In order to solve the problems of bearing heating, insufficient rotation, lower screening quality and noise in the work of linear vibrating screen in thermal power plant, based on the operation principle of linear vibrating screen in thermal power plant, the causes and development trend of cracks in normal working condition and abnormal working condition are analyzed from the perspectives of fracture mechanics and component materials, and the prevention of cracks in side plate, crack in the middle of bottom beam, crack in exciter beam, crack in discharge and inlet baffle is analyzed. The prevention of cracking of the side plate, cracking of the middle of the bottom beam, cracking of the exciter beam, cracking of the discharge and inlet baffle, etc. is analyzed.
Key words： thermal power plant; linear vibrating screen; parts; cracks; prevention
(上接第337頁)
Research on the Safety Technical Measures of Adding Frame and Extending Scraper Conveyor at the Heaving Working Face
Sun Wenguang
(Liuwan Coal Mine, Shanxi Fenxi Mining Group, Xiaoyi Shanxi 032300)
Abstract： A mine 8107 comprehensive mining working face can't be arranged in a rectangular shape due to the influence of the coal column on the side of the return air lane, which leads to the shaped arrangement of 8107 working face and the need to add brackets and extend the scraper conveyor every certain distance. Therefore, according to the actual situation of the working face, we analyze the process of adding frame and extending scraper conveyor, and further propose the safety technical measures of adding frame and extending scraper conveyor.
Key words： comprehensive mining workface; add frame; extend scraper conveyor; safety technology

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