電子式電壓互感器在數字化變電站中的應用分析

李虎　宣勃然　高晨語　張興華　劉澤謙

摘 要

隨著科學技術的快速發展，電子技術的不斷進步，電壓互感器的應用范圍日漸廣泛。與此同時，傳統的電磁式電壓互感器的使用弊端逐漸顯露出來，因此，基于電子技術的電子式電壓互感器受到了廣泛的關注。本文主要針對電子式電壓互感器在數字化變電站中的應用問題進行簡單探討。

【關鍵詞】電子式電壓互感器 數字化變電站 電磁式電壓互感器

傳統的電磁式電壓互感器本身的絕緣結構較為復雜，如果發生磁飽和現象，則會對繼電保護的動作產生一定的影響，甚至導致繼電保護的誤動作，引起電路運行的故障。另外，其存在著易燃易爆的缺陷，對周圍的環境易造成較大的影響，在電網運行的過程中無法起到有效地保護作用。因此，電子式電壓互感器受到了廣泛的關注，其采用了先進的電子技術，在變電站的運行過程中能夠通過精準的計算和測量，達到保護電力系統安全運行的目標。

1 電子式電壓互感器

以往的電磁式互感器的應用，能夠在其線性范圍內體現出較強的穩定性和較為精確的測量結果，但是隨著電力系統中電壓等級的不斷提高，要求電能容量不斷增加，設備和系統也隨之升級，在這種情況下，電磁式互感器本身體積大、線性范圍小等弊端就逐漸的暴露出來，而且其產生的鐵磁諧振對于電網的安全運行可能會產生嚴重的影響。為了提高電力系統運行的穩定性，電子式電壓互感器被越來越多的應用到電力系統中，該設備的體積小、重量輕，操作簡單，能夠應用在電壓等級較高的電力系統中，解決了電磁式互感器絕緣難度高的問題，避免了鐵磁諧振現象對于電力系統產生的影響。

1.1 電子式電壓互感器的運行原理

在電磁式電壓互感器的運行過程中，主要是將一次電壓通過繼電器輸入到變壓器中，然后再經過變壓器的作用將其轉化為不同等級的電壓，電壓互感器是一個帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣組成。當在一次繞組上施加一個電壓U1時，在鐵心中就產生一個磁通φ，根據電磁感應定律，則在二次繞組中就產生一個二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數，可以產生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。滿足不同設備的使用需求。它可以直接將電壓轉化為不同的輸入電壓供A/D使用，簡化裝置結構的同時，也提高了電壓轉換的效率。一般需要分別設置不同的電阻器，多個電阻器構成了一個電子分壓器。當分壓器處于空載的狀態下，可以根據需求自行選擇所需要的電壓等級。當一次電壓較高時，一般應當將電阻值設的相對較大，這樣才能夠保證分壓器運行過程的穩定性。如果一次電壓較低，在電阻器的電阻值設置時也應當盡可能小，預防在分壓的過程中裝置的荷載過高對分壓值產生影響。

1.2 電子式電磁互感器的優點

對于一次電壓和二次電壓的電位，通常電阻分壓器不能對其進行有效的隔離。在裝置的內部需要設置一個保護元件，用來保護過電壓條件下的線路，確保其不會在過電壓狀態下高壓臂電阻發生擊穿時，線路和與之相連接的設備不會受到損壞。電子式電壓互感器的優點，主要體現在：（1）體積小，重量輕，占據的空間較小，安裝方便。（2）可以根據實際的安裝和使用需求進行外殼的設計，在應用的過程中也可以將其作為支柱絕緣子使用。（3）避免電磁式互感器的二次回路問題，可以短路。（4）不再應用傳統的電磁感應原理，不會發生鐵磁諧振問題，而且線性范圍較大。（5）需要對電纜或者開關設備進行耐壓實驗時，不需要從回路中切除。

2 電子式電壓互感器在數字化變電站中的應用

電子式電壓互感器是數字化變電站中重要的組成部分，它的應用有效地降低了變電站運行和維護的工作量，并且保證變電站運行的安全性。同時，避免二次開路或二次短路對人體產生的不利影響。

2.1 110kV互感器的應用

在數字化變電站中，110kV側的電子式電壓互感器二次輸出可以直接通過屏蔽電纜與合并單元連接，并且通過合并單元實現不同裝置的保護作用。在電阻分壓器中通過的二次電壓的電阻值較大，因此其輸出電阻與二次輸出有著密切的關系。在其應用過程中，需要注意以下的問題：①合并單元的輸入電阻值必須要根據運行要求進行設置，如果電阻值的設置不精確，則對于二次輸出的電壓會產生較大的影響。②在合并單元中輸入的阻抗誤差應當保證在合理的范圍內，如果存在較大誤差，就會對互感器的調整作用產生影響，進而導致二次輸出的抗阻值產生誤差。③為了保證二次輸出的電壓精確性，必須要對傳輸過程中的干擾因素進行必要的控制，根據需要設置接地設施，以此保證設備的正常運行。

2.2 10kV互感器的應用

10kV互感器在數字化變電站的運行過程中，一般是不經過合并單元便可以實現電壓的輸出，其主要是利用不同供給分段所使用的自投裝置和保護裝置等，實現電阻分壓。同時需要注意的是，10kV互感器一般二次輸出的信號較弱，為了保證信號的強度，一般可以應用有源分配器來實現二次電壓的多級傳輸。有源分配器是將電子式電壓互感器的輸出按1：1的關系轉換，并與網絡的輸入阻抗相匹配。有源信號分配器的端子定義：IN+與電子式互感器的某相（A、B、C）輸出相連，IN-有公共參考端（地）相連，OUT為信號輸出，±15 V為有源分配器的工作電源，COM為公共參考端（地），信號器內部IN-與COM端是相連的。

應用有源信號分配器的情況下，若發生故障，則應當保證自動裝置保護動作的有效性，因此與自切裝置相連的有源分配器，必須要為自切裝置增加節點。另外，如果有源分配器的輸出端有短路現象，則會導致線路故障，增強負載能力，無法輸出信號，需要避免輸出端無短路。

3 結束語

綜上所述，電子式電壓互感器是伴隨著電子技術和網絡技術的發展而興起，與傳統的電磁互感器相比，其具有更加智能化的優勢，在數字化變電站中的應用，極大地提高了變電站的運行效率和可靠性，從而保證電網安全和穩定的運行。

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作者單位

國網冀北電力有限公司廊坊供電公司變電檢修室 河北省廊坊市 065000endprint