引起电流互感器铁芯磁饱和的因素

随着电力系统的不断发展，对继电保护以及电气设备的自动化程度要求越来越高，电流互感器就暴露出一个严重的弊端，就是铁芯磁饱和问题。
一般来说铁芯磁饱和分为2类：一类是由于线路短路时稳态对称电流太大，进入了电流互感器的饱和区域，导致二次电流不能准确反映一次电流而引起的饱和，称作稳态饱和；另一类是短路电流中存在非周期分量以及铁心中存在剩磁，使得电流互感器进入饱和区域而引起的饱和，称作暂态饱和。
促使铁芯进入饱和状态的因素
1、直流分量对铁芯磁饱和的影响
如果电流互感器一次绕组中存在直流分量，将使磁通一直增加，直至达到饱和，此时一次绕组中的电流将全部用于励磁，互感器二次电流变为0，不能反映一次电流的大小。由此可见，如果互感器一次侧电流中存在直流分量，会使磁链不断增加，然后进入饱和。
2、稳态交流分量对铁芯磁饱和的影响
如果一次绕组中是稳态交流分量，由于互感器的磁链在电流正负半周总是可以相互抵消，总体看来磁链不会持续增加而饱和，但是由于短路电流中存在的稳态交流分量峰值很高，互感器会在电流峰值时达到饱和，而使二次电流呈现平顶波。
3、一次回来时间常数对磁饱和的影响
电力系统实际的短路故障电流中既存在稳态交流分量，也存在衰减的直流分量．由于互感器饱和主要是由非周期衰减的直流分量在互感器中建立的饱和磁通导致的，所以一次回路的时间常数也是影响互感器饱和的重要因素。如果一次回路的时间常数比较大，即使短路电流不是很大，互感器也会在足够长的增长时间后达到饱和。
4、二次侧负载阻抗对磁饱和的影响
应用于继电保护的电流互感器主要在系统短路时起作用，在额定的一次电流范围内，准确度要求不高，但是在系统短路电流范围内，要求其误差不超过10％。电流互感器的10％误差曲线就是以系统短路电流与互感器额定电流之比为横轴，以短路时互感器传变误差不超过10％的二次侧负载阻抗值为纵轴而绘制的曲线。当二次侧负载阻抗变大时，互感器准确传变短路电流的能力将下降，也就是大的二次侧负载阻抗更容易使互感器进人饱和．因此，二次侧负载阻抗的性质也是影响互感器饱和的因素之一。
在电流互感器的设计中，为了减小互感器工作时的铁心损耗，通常选用磁滞回线较窄的硅钢片。但是这类硅钢片的剩磁B1，通常比较大，对于没有剩磁的硅钢片来说，铁芯中的磁通变化范围为0~饱和磁通B2，而存在剩磁的铁心的磁通变化范围仅为 B=B2一B1 显然此时的磁通变化范围大大减小。
正常的工作条件下，互感器铁芯内的磁通通常很小，不会引起饱和。但是当系统出现短路故障时，互感器一次绕组电流将达到正常工作电流的几十倍，而且故障电流中存在非周期直流分量，会在铁芯中产生很高的磁通。如果此时短路故障被切除，铁芯中的磁通将呈指数衰减，由于正常工作电流不是很大，不能对互感器产生去磁作用，所以如果此时再次发生短路故障，铁芯内的剩磁磁通将会和短路电流中的非周期分量所建立的磁通叠加，使铁芯更快进入饱和，从而使二次侧无法反映一次侧短路电流的情况。
以上这4点就促使铁芯进入磁饱和状态的因素，在处理之前先要弄清楚到底是哪种状况引起的饱和，然后在对症下药，不可盲目处理。

审核编辑 黄昊宇