电流互感器饱和特性及对继电保护的影响研究

摘要

电流互感器(CT)作为电流信号传变元件,采用电磁感应的原理得到与一次侧电流成比例的二次电流。当磁通饱和时励磁电流增大,两侧电流的比例关系发生改变,二次输出电流畸变。随着我国电力系统容量的不断增大,在220kV~500kV变电站低压侧(10kV~66kV)出线近处故障时,安装在线路上的原有CT可能出现饱和从而引起保护继电器拒动,并越级使主变的后备保护动作跳闸,扩大停电范围。如何有效地防治因CT饱和引起地继电保护误动,多年来一直未能得到很好地解决,是个值得研究地问题。本文详细分析了电流互感器(CT)的传变特性和对继电保护影响,所做的工作如下:①建立了CT的电路模型,对电流互感器在大电流下的暂态特性和饱和过程做了详细分析。根据ATP-EMTP程序对仿真模型的要求建立了短路电流源和电流互感器的仿真模型。②根据理论分析和仿真结果比较了不同条件下电流互感器的传变特征,分析了短路电流大小、非周期分量大小、一次侧时间常数和二次侧负载的大小和性质以及铁心剩磁等等对电流互感器饱和造成的影响。③对继电保护装置采集的CT二次侧电流,用微机保护装置常用的离散傅利叶算法,计算了各种CT一次电流输入时保护装置的量测值,分析了CT严重饱和对继电保护装置的影响。④针对德阳电业局实际电网中的保护误动事故,分析了发生的原因。根据电流互感器的传变特性分析,提出了防止电流互感器饱和的措施方法。

目录

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1 绪论

1.1 CT饱和的影响及 CT发展趋势

1.2 EMTP简介与应用

1.3 课题研究的背景及意义

1.4 本文所做的主要工作

2 电流互感器饱和过程的分析

2.1 电流互感器的基本电路和等效电路模型

2.2 电流互感器的暂态特性和饱和过程

2.2.1 暂态短路电流

2.2.2 暂态励磁电流

2.2.3 暂态二次电流

2.2.4 暂态磁通密度

2.2.5 暂态饱和特性

2.3 电流互感器饱和的影响因素

2.4 本章小结

3 电流互感器仿真模型的建立

3.1 EMTP简介

3.2 ATP中CT仿真模型的建立

3.2.1 磁化曲线及CT选择

3.2.2 电源数学模型

3.2.3 仿真中CT的等效原理图和 ATP中的CT模型

3.2.4 ATP仿真过程

3.3 本章小结

4 仿真结果与饱和分析

4.1 仿真波形图与结果

4.1.1 稳态短路

4.1.2 一次电流幅值的大小对 CT饱和的影响

4.1.3 非周期分量的大小对 CT饱和的影响

4.1.4 二次侧负载大小对 CT饱和的影响

4.1.5 一次系统时间常数 T~1对CT饱和的影响

4.2 饱和分析

4.3 防止电流互感器饱和的方法

4.4 本章小结

5 CT严重饱和对继电保护装置的影响

5.1 CT严重饱和对继电保护装置的影响

5.2 CT严重饱和对继电保护装置的故障分析

5.2.1 第一个例子

5.2.2 第二个例子

5.3 本章小结

6 结论

致谢

参考文献