電子式電流互感器的技術(shù)及研究

段乃夫

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)和科技水平的快速發(fā)展，隨著智能變電站技術(shù)的不斷發(fā)展，從第一代智能變電站、新一代智能變電站再到未來(lái)不遠(yuǎn)的第三代智能變電站，智能變電站的數(shù)量將越來(lái)越多，未來(lái)我國(guó)智能變電站將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，因此智能變電站中智能設(shè)備數(shù)量也越來(lái)越多。很長(zhǎng)一段是以來(lái)，相關(guān)測(cè)試及研究人員關(guān)注的重點(diǎn)都在于不同類(lèi)型電子式互感器的檢測(cè)項(xiàng)目的增加和穩(wěn)定性考核等技術(shù)問(wèn)題，而對(duì)于實(shí)際工程中的應(yīng)用研究較少。對(duì)于變電站中互感器來(lái)說(shuō)，投運(yùn)前、到達(dá)檢定周期、更換后等情況需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)，而對(duì)于智能變電站來(lái)的電子式互感器的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)，比傳統(tǒng)變電站的電磁式互感器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)過(guò)程更加復(fù)雜，且所需時(shí)間更多。互感器的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)需要停電進(jìn)行，且期間不能進(jìn)行交叉作業(yè)。

【關(guān)鍵詞】電子式；電流互感器；技術(shù)及研究

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，隨著光纖傳感技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，光電技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。電子式互感器由于具有體積小、重量輕、絕緣性好、頻帶響應(yīng)寬、無(wú)飽和現(xiàn)象等諸多優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字化變電站中被廣泛應(yīng)用。在電力運(yùn)行過(guò)程中，繼電保護(hù)起著至關(guān)重要的作用，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)地切除故障元件，保護(hù)元件免受損壞，保證電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。而電流互感器對(duì)繼電保護(hù)功能發(fā)揮重要的作用，依靠互感器才能取得繼電保護(hù)電氣量，而且一次設(shè)備的控制也要依靠繼電保護(hù)來(lái)完成，電流互感器的安裝位置繼電保護(hù)功能有較大的影響。

1概述

電流互感器（CurrentTransformer，CT）作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，通過(guò)電磁感應(yīng)特性，變大電流為小電流，而后可通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)換成的二次小電流了解一次側(cè)的大電流，具有安全、準(zhǔn)確、快速、方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以對(duì)所有電流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視，為繼電保護(hù)裝置和測(cè)控裝置提供判斷數(shù)據(jù)，進(jìn)而維持電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定工作。但是在現(xiàn)場(chǎng)工作中，電流互感器的極性判斷經(jīng)常出現(xiàn)本質(zhì)性的錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，儀表顯示不正確等問(wèn)題，反復(fù)更改無(wú)疑會(huì)增加工作量。電流互感器按安裝方式分為套管式電流互感器和串接式電流互感器。原則上，電流互感器都是串接在一次電路中，二次側(cè)接入裝置或測(cè)量表計(jì)。但套管式電流互感器的沒(méi)有一次導(dǎo)體和一次絕緣，直接套裝在絕緣的套管上。無(wú)論是哪種電流互感器，一次導(dǎo)體兩側(cè)都會(huì)標(biāo)有P1，P2的標(biāo)識(shí)，二次導(dǎo)體引出端一般有螺絲以便接線(xiàn)，同時(shí)在銘牌上標(biāo)注S1，S2二次端子的變比，準(zhǔn)確級(jí)等特性，根據(jù)銘牌和試驗(yàn)所得變比和極性接到二次端子排上，再由端子排接入相關(guān)測(cè)量裝置。

2電壓互感器中的問(wèn)題

2.1電壓互感器常見(jiàn)運(yùn)行故障

主要包括：低壓熔斷器熔斷、懸浮電位放電、互感器內(nèi)部絕緣損壞、過(guò)熱性故障、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)三相電壓指示不平衡、過(guò)熱性故障、繞組N（X）端接地接觸不良、高壓熔斷器熔斷和電弧放電等。

2.2電壓互感器

電壓互感器，簡(jiǎn)稱(chēng)PT，主要是由鐵芯、絕緣材料、一次繞組、二次繞組共同組成的電器元件，以電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)原理，以給繼電保護(hù)裝置和測(cè)量?jī)x表供電為主要目的，將高電壓變換成標(biāo)準(zhǔn)的低電壓，實(shí)現(xiàn)二次側(cè)設(shè)備以及二次系統(tǒng)與一次系統(tǒng)高壓設(shè)備在電氣方面的有效隔離，從而保證了二次設(shè)備和人身的安全。

2.3電壓互感器質(zhì)量不過(guò)關(guān)

由于不同廠(chǎng)家電壓互感器制作因素、產(chǎn)品設(shè)計(jì)因素等，致使電壓互感器澆筑質(zhì)量不過(guò)關(guān)、熱極限輸出容量不足等問(wèn)題。繞組匝間絕緣有效降低，導(dǎo)致匝間出現(xiàn)短路現(xiàn)象甚至被燒壞。電壓互感器的熱極限輸出容量通常為300VA，容量相對(duì)較小。

3電子式互感器對(duì)策

3.1現(xiàn)場(chǎng)電流互感器極性的判定方法

現(xiàn)在電流互感器的極性判定分2步進(jìn)行，首先，利用互感器綜合測(cè)試儀對(duì)CT單體進(jìn)行測(cè)試，即先驗(yàn)證P1和S1是否為一對(duì)同名端，確定CT單體是不是減極性，保證CT內(nèi)部接線(xiàn)沒(méi)有錯(cuò)誤。當(dāng)CT安裝在系統(tǒng)中后，再次測(cè)量一次CT極性，目的是檢測(cè)CT極性是否為正極性。比較普遍的方法是利用楞次定律的原理。用一個(gè)1.5V電池使一次側(cè)突然產(chǎn)生一個(gè)電流，正極加在P1側(cè)，負(fù)極加在P2側(cè)，然后用指針電流表（注意不可用萬(wàn)用表電流檔，因其無(wú)法讀出瞬時(shí)變化）正極測(cè)量二次側(cè)端子排上的x（a，b，c）端，負(fù)極測(cè)量n端，觀察突變的二次側(cè)電流方向。此時(shí)注意一次側(cè)電流要持續(xù)輸入，假如瞬時(shí)指針表上二次電流方向正偏而后歸零，則認(rèn)為此時(shí)極性為正極性，滿(mǎn)足要求，否則瞬時(shí)指針表二次電流反偏而后歸零，則為反極性，需要改正。

3.2優(yōu)化數(shù)據(jù)采集及控制算法。

隔離開(kāi)關(guān)分合空載母線(xiàn)、線(xiàn)路帶電時(shí)分合線(xiàn)路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)、斷路器分合高壓線(xiàn)路、電容器組及電抗器操作等產(chǎn)生的暫態(tài)電壓波，通過(guò)電流電壓互感器及電纜耦合到電子式互感器采集裝置。軟件上采用優(yōu)化數(shù)據(jù)采集及濾波算法，對(duì)由快速脈沖群干擾產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)了濾波處理，可以消除由于脈沖干擾所引起的采樣值瞬時(shí)異常現(xiàn)象，避免保護(hù)誤動(dòng)。除以上控制措施外，還可以通過(guò)在隔離開(kāi)關(guān)處并聯(lián)阻尼電阻進(jìn)行抑制。因?yàn)樽枘犭娮杩梢韵牡舾綦x開(kāi)關(guān)斷口之間的電場(chǎng)能量，降低系統(tǒng)振蕩。理論上希望阻尼電阻越大越好，但是隨著系統(tǒng)的導(dǎo)通電阻將會(huì)被短接，同時(shí)如果電阻過(guò)大，將會(huì)引起系統(tǒng)電壓發(fā)生較大突變，系統(tǒng)將會(huì)發(fā)生新的震蕩，電阻的取值取決于系統(tǒng)的容量及線(xiàn)路的長(zhǎng)短，但在工程上隔離開(kāi)關(guān)不可能依據(jù)系統(tǒng)容量配置不同的合閘電阻，一般參照相應(yīng)電壓等級(jí)斷路器合閘電阻進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.3快速處理接地故障

系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，調(diào)度監(jiān)控人員應(yīng)與變電運(yùn)維部門(mén)及時(shí)聯(lián)系和配合，對(duì)接地類(lèi)型、接地線(xiàn)路、接地設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，及時(shí)消除接地故障，避免長(zhǎng)時(shí)間接地運(yùn)行，燒毀電壓互感器。

4電子式電流互感器的技術(shù)發(fā)展

國(guó)內(nèi)的電子式互感器進(jìn)行研究和發(fā)展已經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間，但是在創(chuàng)新的過(guò)程中應(yīng)該按照國(guó)家制定的標(biāo)準(zhǔn)，但是目前，依然存在眾多的技術(shù)難點(diǎn)和縣城運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性，這樣有待提高科學(xué)技術(shù)水平。經(jīng)過(guò)幾年的研究發(fā)展，在實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，電子式互感器在投運(yùn)之前進(jìn)行專(zhuān)業(yè)檢定機(jī)構(gòu)和全部實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，同時(shí)應(yīng)該制定精細(xì)化管理，避免在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)故障。這表明電子式互感器制造技術(shù)還不熟悉，還有并沒(méi)有完善電子式互感器的性能。尤其是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況的試驗(yàn)項(xiàng)目不夠完善。企業(yè)相關(guān)部門(mén)應(yīng)該建立獨(dú)立的管理機(jī)構(gòu)，針對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的管理。要結(jié)合實(shí)體的情況進(jìn)行分析，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的定義和改善，因此，要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)作進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧，針對(duì)局部進(jìn)行調(diào)整，有效的實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化，從而提高經(jīng)濟(jì)利益。

結(jié)語(yǔ)

電流互感器在機(jī)電保護(hù)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，其不同的安裝位置也會(huì)對(duì)繼電保護(hù)功能造成一定的影響，不同的安裝位置有自身的優(yōu)缺點(diǎn)，因此在實(shí)際的運(yùn)行中，要根據(jù)變電所的實(shí)際位置、周?chē)h(huán)境、故障發(fā)生的概率以及系統(tǒng)運(yùn)行方式等諸多因素來(lái)綜合考量，還要充分考慮到故障對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)造成的影響和范圍等因素，再選擇合適的安裝位置和朝向，盡量減少故障時(shí)間，降低影響區(qū)域，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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[2]Q/GDW414-2011變電站智能化改造技術(shù)規(guī)范[S].

（作者單位：國(guó)網(wǎng)新疆電力公司電力科學(xué)研究院）