电流互感器饱和分析及对继电保护系统的影响与应对
在电力系统中，了解电流互感器（CT）的工作特性对于保障继电保护装置的正确动作至关重要。特别是在外部短路故障发生时，大电流可能导致 CT 饱和，从而影响保护动作的准确性和系统的安全性。为此，必须通过测试手段评估 CT 是否在特定工况下容易饱和，以及在饱和条件下保护装置是否仍能正常动作。
如何识别电流互感器饱和点
识别 CT 饱和点的直接方法是：将一次侧通以电流，同时在二次侧接上负载，观察输出电流的变化。若二次电流增长开始偏离一次电流线性比例，即可判断接近饱和。然而，对于保护型 CT，其饱和点可能高达额定电流的 10~20 倍，现场试验难度较大。
更实用的方法是进行伏安特性测试（V-I 曲线）。CT 饱和本质上是铁芯磁通密度达到饱和点时磁导率骤降的现象，通过测量二次侧在开路状态下通电电压与电流的关系曲线，可获得饱和拐点。该方法不需要施加大电流，更适合现场使用。
在正常运行下，铁芯未饱和，励磁阻抗高，励磁电流小，CT 工作在线性区；而当铁芯逐渐饱和，励磁阻抗 Zm 降低，励磁电流骤增，导致 CT 二次侧无法真实反映一次侧电流。
CT 饱和时的特征表现
- 二次输出电流明显下降；
- 电流波形失真严重，含有大量高次谐波；
- 内部等效阻抗趋近于零；
- 当电流过零时，可能暂时回归线性工作状态；
- 饱和过程通常滞后于故障发生时间，约 5ms 内发生。
注意：CT 二次侧在运行中严禁开路，否则一次侧电流全部转为励磁电流，将迅速使铁芯饱和并产生高压，极易损坏 CT 本体和二次设备。
对变压器保护的影响与应对
变压器容量一般较小且运行可靠，通常接于 10kV 或 35kV 母线上。高压侧短路电流接近系统短路容量，低压侧短路电流则更大。一旦 CT 饱和，二次电流降低，保护拒动，威胁整个系统安全。
传统保护多依赖熔断器，但随着系统短路容量和自动化水平提升，其保护能力已不能满足要求。尤其在部分站点，常用 CT 共享计量与保护，变比较小，一旦发生故障，CT 饱和后保护可能无法动作。
应对措施：
- 高压侧配置保护专用 CT，确保保护动作可靠；
- 低压侧配置计量 CT，提高计量精度；
- 避免计量/保护共用 CT，或加设独立保护装置以提升响应能力。
对电流保护的影响与应对
CT 饱和导致保护装置接收到的电流幅值变小，可能造成保护拒动。在长线路或远离电源点的出线口，短路电流偏小，CT 更易饱和；而随着系统扩展，短路电流增加，也可能导致 CT 饱和。
尤其是 10kV 出线发生短路时，若 CT 饱和，保护装置可能拒动，引发母线或主变低压侧延时跳闸，扩大故障范围。
应对措施：
- 减小 CT 二次负载阻抗；
- 避免保护与计量共用 CT；
- 采用更大截面积、尽量短的二次回路线缆；
- 合理选定 CT 变比，避免因变比过小引起饱和；
- 加强短路分析与 CT 饱和仿真判断。
结论
在电流互感器的设计与选型中，必须充分考虑其饱和特性。CT 饱和将直接影响变压器保护、电流保护等系统安全功能。通过合理选择 CT 变比、降低负载阻抗、科学分设保护与计量通道，可有效避免饱和引发的保护拒动，提升电力系统运行的安全性与可靠性。
