環(huán)網(wǎng)柜用取能相零序電壓傳感器模塊化設(shè)計

周 楠

（江蘇靖江互感器股份有限公司，江蘇 靖江 214500）

0 引言

實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜一二次設(shè)備深度融合，滿足分段線損管理、就地型饋線自動化、單相接地故障檢測、裝置級互換、工廠化維修、即插即用及自動化檢測的要求，解決環(huán)網(wǎng)柜成套設(shè)備絕緣配合、電磁兼容、壽命匹配等問題。傳統(tǒng)的電容式電壓互感器的非線性阻抗和固有的電容有時會在電容式電壓互感器內(nèi)引起鐵磁諧振，因而需要用阻尼裝置抑制諧振，為了提高帶載能力，降低繼電器等負(fù)載對測量的影響，中壓變壓器輸入端還需要串補(bǔ)償電抗器，增加了互感器的復(fù)雜程度。

1 研發(fā)目標(biāo)

產(chǎn)品面向配電網(wǎng)建設(shè)中的存量和增量設(shè)備，以“安全可靠、融合高效”為目標(biāo)，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、功能模塊獨(dú)立化、設(shè)備互換靈活化，解決配電自動化建設(shè)中面臨的PT供電、電流、電壓信號遙信抖動、一二次接口的兼容性和擴(kuò)展性、終端新增計量功能等，提升配電設(shè)備運(yùn)行水平、運(yùn)維質(zhì)量與效率，滿足線損管理的技術(shù)要求，服務(wù)配電網(wǎng)建設(shè)行動計劃。

（1）一體化設(shè)計。電源取電、相零序電壓測量、保護(hù)集成化、融合一體化。

（2）模塊化設(shè)計。實現(xiàn)多路電源取電，模塊化合并、三相線路法超大提升輸出功率。

（3）自適應(yīng)技術(shù)。實現(xiàn)設(shè)備適應(yīng)智能化、網(wǎng)絡(luò)管理功能多樣化、設(shè)備管理類別化等功能。

2 技術(shù)研究

2.1 環(huán)網(wǎng)柜用傳感器

環(huán)網(wǎng)柜用取能相零序電壓傳感器適用于額定電壓12kV、交流50Hz的配電環(huán)網(wǎng)柜。本傳感器使用固體絕緣，采用先進(jìn)的固體絕緣工藝，將取能傳感器、相零序一體化傳感器融合在一起，一次連接嵌件、一次電容等主回路器件一次壓注固封于環(huán)氧樹脂本體內(nèi)部，后面采用堵頭絕緣體配合硅橡膠套安裝，使得裝配極為方便。

圖1 環(huán)網(wǎng)柜用傳感器

環(huán)網(wǎng)柜用取能相零序電壓傳感器把無源電壓取電裝置和無源電壓傳感器嵌入產(chǎn)品內(nèi)部，實現(xiàn)電源取電、三相相電壓信號采集、三相零序電壓信號采集。做環(huán)網(wǎng)柜取電、測量、保護(hù)用。

采用模塊化設(shè)計，可以根據(jù)用戶要求，自由組合模塊，通過模塊并聯(lián)和三相線路法產(chǎn)品的輸出功率可以大幅度提高，最高可達(dá)個單個模塊取能功率的九倍。

2.2 取能傳感器

為了克服傳統(tǒng)取電方式的不足，通過電容分壓從高壓母線取電，并將電能存儲到超級電容中，不僅能為通信、檢測、保護(hù)和控制電路提供電源，同時也可以作為環(huán)網(wǎng)柜的動力電源，大大提高了帶載能力。本設(shè)計綜合考慮各方面因素，設(shè)計了一種電容分壓取電裝置，通過電容和電感側(cè)向串聯(lián)配合來實現(xiàn)高壓取電功能，將取得的電能存儲到超級電容器組中，再由超級電容器組為負(fù)載供電，這樣的取電方式不會影響測量回路，取電功率大，鐵磁諧振小，安全可靠，且超級電容器組充放電速度快，帶載能力強(qiáng)，壽命長。不僅可以在相對地之間取電，還可以在相間取電，為高壓側(cè)設(shè)備供電。本傳感器插入環(huán)網(wǎng)柜輸入電纜后面，安裝方便免維護(hù)。可AC電壓直接輸出，也可采用交直流轉(zhuǎn)換電源模塊輸出DC電壓。此交直流轉(zhuǎn)換電源是配網(wǎng)一二次融合電源的智能系列配件之一。該產(chǎn)品具有效率高、輸入電壓范圍寬，工作環(huán)境適應(yīng)范圍寬、隔離輸出，安裝輸出，安裝靈活、使用方便等優(yōu)點，更具有高可靠、保護(hù)功能齊全等優(yōu)點。

2.3 電壓傳感器

無源電壓傳感器，由高壓單元和補(bǔ)償單元組成。高壓單元采用電容分壓電路，高、低壓臂經(jīng)環(huán)氧樹脂固化成型為一體，這樣，可以保證所有的器件處于同一種絕緣介質(zhì)當(dāng)中、處于同一溫度環(huán)境之下。三個高壓單元的低壓側(cè)出線，經(jīng)屏蔽電纜匯集到一個金屬外殼的補(bǔ)償合成單元中，補(bǔ)償單元的輸出，即為：Ua、Ub、Uc、U0。這里必須強(qiáng)調(diào)的是，補(bǔ)償單元同樣是由無源器件組成。三相相序二次電壓A、B、C三相分別同時輸出電壓采集信號，三相零序二次電壓A、B、C三相合并成360°共用的零序二次電壓；二次電壓的相序與零序連接在一起，同時輸出相序電壓信號和零序電壓信號。該傳感器功能強(qiáng)大，小信號輸出無須二次轉(zhuǎn)換，可直接通過A/D轉(zhuǎn)換接入二次設(shè)備，符合“電網(wǎng)電氣設(shè)備的控制和保護(hù)及狀態(tài)檢修、電能計量、電能質(zhì)量測量”等電力工業(yè)各個領(lǐng)域“數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化”發(fā)展的需要。測量范圍寬，克服了傳統(tǒng)電磁式取樣裝置的頻帶窄、響應(yīng)慢等缺點。小電壓信號取樣從根本上消除了電力系統(tǒng)運(yùn)行中的重大故障隱患，最大程度地保障了人員和設(shè)備的安全。

2.4 原理結(jié)構(gòu)圖

圖2 取電裝置原理圖

圖3 相零序電壓原理圖

3 結(jié)束語

綜上所述，僅為本文的具體實施方式，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本文淺析的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本文技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，更能適合的實施，均能為配網(wǎng)一二融合傳感器設(shè)計作出貢獻(xiàn)。本實施方案為配網(wǎng)一二次融合傳感器帶來革命性的提升，樹立配網(wǎng)一二次融合新標(biāo)桿。引領(lǐng)配網(wǎng)一二次融合新技術(shù)。