電子式電壓互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用分析

李虎　宣勃然　高晨語　張興華　劉澤謙

摘 要

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，電壓互感器的應(yīng)用范圍日漸廣泛。與此同時(shí)，傳統(tǒng)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(shù)的電子式電壓互感器受到了廣泛的關(guān)注。本文主要針對(duì)電子式電壓互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用問題進(jìn)行簡(jiǎn)單探討。

【關(guān)鍵詞】電子式電壓互感器 數(shù)字化變電站 電磁式電壓互感器

傳統(tǒng)的電磁式電壓互感器本身的絕緣結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，如果發(fā)生磁飽和現(xiàn)象，則會(huì)對(duì)繼電保護(hù)的動(dòng)作產(chǎn)生一定的影響，甚至導(dǎo)致繼電保護(hù)的誤動(dòng)作，引起電路運(yùn)行的故障。另外，其存在著易燃易爆的缺陷，對(duì)周圍的環(huán)境易造成較大的影響，在電網(wǎng)運(yùn)行的過程中無法起到有效地保護(hù)作用。因此，電子式電壓互感器受到了廣泛的關(guān)注，其采用了先進(jìn)的電子技術(shù)，在變電站的運(yùn)行過程中能夠通過精準(zhǔn)的計(jì)算和測(cè)量，達(dá)到保護(hù)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的目標(biāo)。

1 電子式電壓互感器

以往的電磁式互感器的應(yīng)用，能夠在其線性范圍內(nèi)體現(xiàn)出較強(qiáng)的穩(wěn)定性和較為精確的測(cè)量結(jié)果，但是隨著電力系統(tǒng)中電壓等級(jí)的不斷提高，要求電能容量不斷增加，設(shè)備和系統(tǒng)也隨之升級(jí)，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(chǎn)生的鐵磁諧振對(duì)于電網(wǎng)的安全運(yùn)行可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，電子式電壓互感器被越來越多的應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，該設(shè)備的體積小、重量輕，操作簡(jiǎn)單，能夠應(yīng)用在電壓等級(jí)較高的電力系統(tǒng)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(xiàn)象對(duì)于電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。

1.1 電子式電壓互感器的運(yùn)行原理

在電磁式電壓互感器的運(yùn)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(jīng)過變壓器的作用將其轉(zhuǎn)化為不同等級(jí)的電壓，電壓互感器是一個(gè)帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣組成。當(dāng)在一次繞組上施加一個(gè)電壓U1時(shí)，在鐵心中就產(chǎn)生一個(gè)磁通φ，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個(gè)二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)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(shè)備的使用需求。它可以直接將電壓轉(zhuǎn)化為不同的輸入電壓供A/D使用，簡(jiǎn)化裝置結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也提高了電壓轉(zhuǎn)換的效率。一般需要分別設(shè)置不同的電阻器，多個(gè)電阻器構(gòu)成了一個(gè)電子分壓器。當(dāng)分壓器處于空載的狀態(tài)下，可以根據(jù)需求自行選擇所需要的電壓等級(jí)。當(dāng)一次電壓較高時(shí)，一般應(yīng)當(dāng)將電阻值設(shè)的相對(duì)較大，這樣才能夠保證分壓器運(yùn)行過程的穩(wěn)定性。如果一次電壓較低，在電阻器的電阻值設(shè)置時(shí)也應(yīng)當(dāng)盡可能小，預(yù)防在分壓的過程中裝置的荷載過高對(duì)分壓值產(chǎn)生影響。

1.2 電子式電磁互感器的優(yōu)點(diǎn)

對(duì)于一次電壓和二次電壓的電位，通常電阻分壓器不能對(duì)其進(jìn)行有效的隔離。在裝置的內(nèi)部需要設(shè)置一個(gè)保護(hù)元件，用來保護(hù)過電壓條件下的線路，確保其不會(huì)在過電壓狀態(tài)下高壓臂電阻發(fā)生擊穿時(shí)，線路和與之相連接的設(shè)備不會(huì)受到損壞。電子式電壓互感器的優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在：（1）體積小，重量輕，占據(jù)的空間較小，安裝方便。（2）可以根據(jù)實(shí)際的安裝和使用需求進(jìn)行外殼的設(shè)計(jì)，在應(yīng)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(yīng)用傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)原理，不會(huì)發(fā)生鐵磁諧振問題，而且線性范圍較大。（5）需要對(duì)電纜或者開關(guān)設(shè)備進(jìn)行耐壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需要從回路中切除。

2 電子式電壓互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用

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

2.1 110kV互感器的應(yīng)用

在數(shù)字化變電站中，110kV側(cè)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(shí)現(xiàn)不同裝置的保護(hù)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(guān)系。在其應(yīng)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(jù)運(yùn)行要求進(jìn)行設(shè)置，如果電阻值的設(shè)置不精確，則對(duì)于二次輸出的電壓會(huì)產(chǎn)生較大的影響。②在合并單元中輸入的阻抗誤差應(yīng)當(dāng)保證在合理的范圍內(nèi)，如果存在較大誤差，就會(huì)對(duì)互感器的調(diào)整作用產(chǎn)生影響，進(jìn)而導(dǎo)致二次輸出的抗阻值產(chǎn)生誤差。③為了保證二次輸出的電壓精確性，必須要對(duì)傳輸過程中的干擾因素進(jìn)行必要的控制，根據(jù)需要設(shè)置接地設(shè)施，以此保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.2 10kV互感器的應(yīng)用

10kV互感器在數(shù)字化變電站的運(yùn)行過程中，一般是不經(jīng)過合并單元便可以實(shí)現(xiàn)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(hù)裝置等，實(shí)現(xiàn)電阻分壓。同時(shí)需要注意的是，10kV互感器一般二次輸出的信號(hào)較弱，為了保證信號(hào)的強(qiáng)度，一般可以應(yīng)用有源分配器來實(shí)現(xiàn)二次電壓的多級(jí)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(guān)系轉(zhuǎn)換，并與網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗相匹配。有源信號(hào)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(hào)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(hào)器內(nèi)部IN-與COM端是相連的。

應(yīng)用有源信號(hào)分配器的情況下，若發(fā)生故障，則應(yīng)當(dāng)保證自動(dòng)裝置保護(hù)動(dòng)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(jié)點(diǎn)。另外，如果有源分配器的輸出端有短路現(xiàn)象，則會(huì)導(dǎo)致線路故障，增強(qiáng)負(fù)載能力，無法輸出信號(hào)，需要避免輸出端無短路。

3 結(jié)束語

綜上所述，電子式電壓互感器是伴隨著電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而興起，與傳統(tǒng)的電磁互感器相比，其具有更加智能化的優(yōu)勢(shì)，在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用，極大地提高了變電站的運(yùn)行效率和可靠性，從而保證電網(wǎng)安全和穩(wěn)定的運(yùn)行。

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作者單位

國網(wǎng)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