大，二次电流有效值是增加的。
3）保护动作情况
微机保护和电磁型保护均在二次电流大于65A（一次电流1300A）时可靠动作，符合预期要求。即使一次电流继续增大达到13000Ａ（过饱和系数13），保护仍能可靠动作。
6.2 电流互感器特性分析
电流互感器的起始饱和角（切断角）与一次电流幅值有关，对于普通的晶粒取向硅钢片，在磁通达到饱和后，可以近似用理想磁化曲线来分析，即当磁通未达到饱和磁通前，励磁电流为0，一次电流通过额定变比变换后与二次电流完全相同。饱和后，铁心磁通基本不变，二次感应电动势为零。参见图2-29。
理想磁化特性的电流互感器带不同负荷在不同饱和系数下的电流波形分析, 当负荷功率因数cos??1时，电流、电压和磁通变化如图2-30。实测试验所得示波图与理论波形是相符的。
磁通密度 (B) 磁动势(H)
图2-29 电流互感器理想励磁特性
图2-30 负荷为纯电阻时的电流和磁通变化
负荷为纯电阻时，互感器的起始饱和角（切断角）?t与不同过饱和系数Ks有如下关系：cos?t?1?2/Ks。过饱和系数愈大时，切断角愈小，但实际上二次电流不会因过饱和系数增大而减小。
负荷为纯电阻，不同过饱和系数Ks时二次电流理想波形如图2-31所示：
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图2-31 二次负荷为纯电阻时，不同过饱和系数下的二次电流波形
不同过饱和系数Ks时的相应二次电流值如表2-13所示。当Ks增大，切断角减小，但由于峰值增大，二次电流的有效值及峰值仍是增大的。二次电流平均值也能保持不变。微机保护通过傅氏变换求得的基波值也是增加的。
表2-14 二次负荷为电阻时不同饱和系数时切断角及二次电流值
过饱和倍数Ks 切断角ωt 二次电流 标么值 (以Ks＝1为基准) 有效值 平均值 峰值 基波值 1 π 1 1 1 1 4/3 2π/3 1.2 1 1.33 1.119 2 π/2 1.41 1 2 4 π/3 1.77 1 3.46 8 0.23π 2.05 1 7.5 1.254 15 π/6 2.55 1 5.14 1.269 50 0.09π 3.35 1 14 1.270 1.185 1.234
图2-32 电阻负荷不同过饱和系数时二次电流值
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负荷为纯电抗，功率因数为0时：互感器的起始饱和角（切断角）??t1与不同过饱和系数Ks的关系为：sin(??t1/2)?1/Ks。同样可求出不同Ks时的二次电流波形及电流值，二次电流值如表2-15所示。当过饱和系数增大，切断角减小，但二次电流的有效值、平均值及基波值仍是增大的。
表2-15 二次负荷为电抗时不同过饱和系数时切断角及二次电流值
过饱和倍数Ks 未饱和部分ωt1 二次电流 标么值 (以Ks＝1为基准) 有效值 平均值 峰值 基波值 1 π 1.0 1.0 4/3 0.54π 1.32 1.17 1.0 1.14 2 0.333π 1.74 1.31 1.0 1.22 4 0.161π 2.14 1.44 1.0 1.26 8 0.080π 2.32 1.51 1.0 1.27 16 0.040π 2.41 1.57 1.0 1.272 1.0 1.0
6.3 电流互感器饱和对保护动作的影响 （1） 电流互感器饱和对保护的一般影响
通过试验和分析结果表明，互感器饱和时对不同结构和性能的继电保护有着不同的影响。对于反应二次电流有效值或平均值的保护，如机电型或整流型继电保护，当互感器在饱和前二次电流能保证保护可靠动作，则一次电流继续增大导致互感器过饱和时，二次电流不会减少，能够保证保护可靠动作。
对于微机保护，饱和的影响则与其实现的原理及性能有关。如保护能正确反应电流波形有效值（波形能量）或平均值（波形面积），则与上述情况相同。即使保护反应电流基波分量，在严重过饱和时二次电流模拟量的基波分量也不会减少。但饱和二次电流已严重畸变，例如出现很窄的尖波，通过采样求得的电流值则将受采样频率和实际采样起始时间的影响，后面将详细分析。试验中采用的保护采样频率是每周波36点。严重饱和时测得的电流略有波动，但均能保证保护可靠动作。 （2） 微机保护在互感器深度饱和时的性能
当电流因饱和而波形畸变时，微机保护的采样频率及采样起始点时间对结果有影响。 试验的样品是100/5、10P10电流互感器，额定准确限值电流Kalf?In?1000A，试验表明实际达到1400A左右才开始饱和。使用不同采样频率的微机保护求得的结果如图2-33所示。
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2500 (A)
500
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13×103
图2-33 不同采样频率的采样值离散分布图
1000
36点采样值及分布边界 18点采样值及分布边界 12点采样值及分布边界 (A)
1500 2000
由图2-33的数据可得下述结果：
1）当电流小于1300A，即互感器未饱和时，在同一电流下不同采样频率的采样值基本相等，误差不大。
2）当电流大于2312A，即互感器饱和后，在同一电流下不同采样频率的采样值是离散的，这种离散是由于采样起始点不同引起的，具有随机性。但离散幅度具有规律，采样频率高，离散度小；采样频率低，则离散度大。
3）在试验中， 微机保护从36点采样～12点采样，所有采样值均大于1300A。说明如保护动作整定值小于Kalf?In?1000A，完全可以保证保护正确动作（试验时保护整定值为1300A，保护正确动作）。
4）在过饱和系数不很大（如KS?6.5）的情况下，微机保护采样频率的影响有限，不会影响保护的动作。
6.4 中压电流互感器试验得出的结论
（1） 通过试验研究，给试验样品电流互感器通过电流高达130倍额定电流（Kalf的13倍），导致互感器严重饱和，详尽测量了二次电流的波形及有效值变化情况，基本摸清了电流互感器在过饱和状态下的特性。
（2） 电流增大未达互感器饱和水平时，二次电流随一次电流变化，误差在规定范
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围内。当电流增大至互感器饱和后，复合误差严重增大，且二次电流波形将发生严重畸变，畸变情况与二次负荷特性有关。当负荷为纯电阻时，互感器饱和后二次电流迅速降低接近零，形成后部缺损的正弦波。当负荷中有电感时，饱和后二次电流不能快速变化，而是按回路时间常数衰减至零。
（3） 随着过饱和系数增大，尽管二次电流波形畸变增大，但其有效值、平均值及由傅氏算法求出的电流基波值一般是增加的。对于反应电流有效值、平均值的继电保护（如机电型、整流型），如整定值不超过互感器准确限值电流（Kalf?In），即在互感器饱和前能保证动作，则电流继续增大的过饱和情况下仍能保证保护可靠动作。
（4） 对于微机保护一般是将电流采样值通过傅氏算法求取基波值，其值与采样频率滤波参数等因素有关，当微机保护采样率为每周波36点，能保证保护可靠动作。当采样频率为每周波12点时，建议过饱和系数不超过6.5。当采样频率为每周波18点时，建议过饱和系数不超过13。这样在保护整定值不超过互感器准确限值时，可保证在互感器过饱和情况下保护动作要求，并留有足够裕度。如保护进一步采取措施，使其直接反应或近似反应二次电流有效值，则可不受采样频率的限制。 6.5 中压电流互感器选择计算
6.5.1 中压电流互感器准确限值系数选择原则
（1） 按保证保护装置正确动作确定要求的互感器准确限值系数
对于中压系统的线路、变压器（如6.3kV，10MVA以下）和电动机（如6kV，2000kW以下）电流保护（包括电流速断及过电流保护），若要求在通过该回路区内故障最大短路电流时，互感器不出现饱和，在短路电流很大情况下（例如40kA～50kA），互感器参数很难满足要求。
试验结果表明，只要互感器准确限值电流（Kalf?In）大于保护最大整定电流（例如电流速断整定值），可保证保护正确动作，当短路电流进一步增大，即互感器出现饱和后，二次电流仍保持增大趋势，能保证保护装置可靠动作。因此，按保护最大定值确定互感器的准确限值系数，则一般电流互感器（Kalf?15～20）即可满足要求。 （2） 根据实际负荷修正确定互感器准确限值系数
对于中压互感器一般情况下额定一次安匝较小，结构也较简单，其一次返回导体影响可以不计，则互感器准确限值系数与负荷的关系可以用二次极限感应电动势相等来确定。即：
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