變電站常用電流互感器簡(jiǎn)述

馬自偉謝 靜

（1．云南省電力設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，昆明 650051；2．昆明理工大學(xué)，昆明 650500）

變電站常用電流互感器簡(jiǎn)述

馬自偉1謝 靜2

（1．云南省電力設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，昆明 650051；2．昆明理工大學(xué)，昆明 650500）

結(jié)合變電站工程中常用電流互感器型號(hào)，介紹了不同類(lèi)型互感器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，并對(duì)設(shè)備選型提出建議。

電流互感器；CT；多變比；正立式；倒置式

電流互感器（current transformer，CT）作為變電站中關(guān)鍵設(shè)備之一，其作用是將一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換為較小的二次電流，供保護(hù)、測(cè)量和計(jì)量用，額定二次電流為5A或1A。由于使用條件、安裝位置不同，CT的選型也不同。對(duì)于初入設(shè)計(jì)行業(yè)的新員工而言，并不明白設(shè)備型號(hào)所代表的含義，也不了解各型號(hào)設(shè)備具有何種結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)有關(guān) CT的技術(shù)論文大多圍繞設(shè)備的某一項(xiàng)具體問(wèn)題進(jìn)行研究，尚無(wú)綜述性的文章，因此，有必要對(duì)變電站中常用CT做一全面介紹，以供設(shè)計(jì)人員參考。

1 CT原理結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的 CT基于電磁感應(yīng)原理，由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心等部分組成。一次繞組的匝數(shù)N1較少，直接串聯(lián)于電源線路中，二次繞組的匝數(shù)N2較多，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負(fù)荷Z串聯(lián)形成閉合回路。理想情況下，一、二次繞組和電流遵循I1N1=I2N2的關(guān)系。實(shí)際工程應(yīng)用中，CT多采用穿心式結(jié)構(gòu)，即鐵心采用硅鋼片搟卷制成環(huán)形，一次導(dǎo)體從環(huán)形鐵心中穿過(guò)，二次繞組纏繞在環(huán)形鐵心上，如圖1所示。

圖1 穿心式電流互感器結(jié)構(gòu)原理圖

鑒于系統(tǒng)近、遠(yuǎn)期負(fù)荷水平變化較大，為滿足CT在量程25%～100%范圍內(nèi)精確測(cè)量[1-2]，二次繞組通常采用多抽頭的方式，實(shí)現(xiàn)不同變比，以滿足不同時(shí)期負(fù)荷電流的測(cè)量需要。同時(shí)，繼電保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量所要求的變比和容量不盡相同，因此通常將不同級(jí)次的二次繞組做成獨(dú)立繞組，每個(gè)獨(dú)立繞組可根據(jù)需要做成多抽頭，如圖2所示。以計(jì)量級(jí)為例，二次繞組設(shè)中間抽頭，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)變比，假設(shè) 1K1-1K3變比為 1000∶1，則 1K1-1K2變比為500∶1。

圖2 多變比帶抽頭CT原理圖

在系統(tǒng)容量大、電壓等級(jí)高的回路中，負(fù)荷電流從幾百安到幾千安變化，單靠二次繞組抽頭來(lái)實(shí)現(xiàn)更多變比在技術(shù)上比較困難，因此需要將一次繞組設(shè)計(jì)為可串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)一次接線端撥片來(lái)實(shí)現(xiàn)一次繞組的串、并聯(lián)接線，如圖 3、圖 4所示。當(dāng)為串聯(lián)接線時(shí)，穿過(guò)二次線圈的一次繞組匝數(shù)為兩匝；并聯(lián)接線時(shí)，一次繞組匝數(shù)為一匝。因此串聯(lián)時(shí)的變比為并聯(lián)時(shí)的一半。同樣以計(jì)量級(jí)為例，一次繞組串聯(lián)時(shí)，1K1-1K3變比為 500∶1，1K1-1K2變比為250∶1；一次繞組并聯(lián)時(shí)，1K1-1K3變比為1000∶1，1K1-1K2變比為500∶1。由此可見(jiàn)，此類(lèi) CT變比更靈活，可滿足電流變化范圍較大、測(cè)量精度要求較高的工況。

圖3 一次繞組串聯(lián)接線圖

圖4 一次繞組并聯(lián)接線圖

2 常用型號(hào)介紹

根據(jù)絕緣介質(zhì)的不同，CT分為干式、油浸式、SF6氣體絕緣、環(huán)氧樹(shù)脂澆注絕緣等類(lèi)型[3]，按安裝方式分為戶(hù)外獨(dú)立式、套管式、支柱式、穿墻式、母線式等類(lèi)型，按二次繞組的安裝位置又分為正立式和倒置式。工程中常用 CT型號(hào)有 LB、LVB、LVQB（T）、LZZB（J）、LRB、LXK、LMZB等。在變電站工藝系統(tǒng)中，不同配電裝置采用的 CT型號(hào)不同。

2.1 LB型CT

LB型為正立式CT，為早期電網(wǎng)中廣泛采用的型號(hào)，電壓等級(jí)可從 35kV到 220kV。設(shè)備型號(hào)中字母L表示電流互感器，B表示帶保護(hù)級(jí)。此類(lèi)設(shè)備一次導(dǎo)體為U形結(jié)構(gòu)，主絕緣采用高壓電纜紙包繞在一次導(dǎo)體上，二次繞組穿過(guò)U形導(dǎo)體位于下部，產(chǎn)品內(nèi)部注入變壓器油，如圖5所示。此類(lèi)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)和制造成熟，運(yùn)行基本穩(wěn)定，重心低，耐震性能好，便于運(yùn)輸?shù)?。但也存在顯著的缺點(diǎn)：由于采用油紙絕緣結(jié)構(gòu)，制造工藝不良時(shí)容易導(dǎo)致絕緣缺陷存在，為日后運(yùn)行埋下安全隱患[4-6]；同時(shí)運(yùn)維麻煩，需要定期監(jiān)測(cè)內(nèi)部絕緣狀況；一次導(dǎo)體太長(zhǎng)，損耗大，散熱性能差；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大；容量低；動(dòng)熱穩(wěn)定性受限；經(jīng)濟(jì)性能差等。目前新建的變電站中，LB型CT很少再用于110kV及以上配電裝置，僅用于小電流、低電壓回路，如變壓器中性點(diǎn)放電間隙回路。

圖5 正立式CT內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2.2 LVB型CT

型號(hào)中字母V表示倒置式。與LB型相比，CT二次繞組置于產(chǎn)品頭部，繞組采用絕緣包扎后置于環(huán)形屏蔽罩中，一次導(dǎo)電桿從屏蔽罩中心穿過(guò)，二次繞組引線通過(guò)引線導(dǎo)管引至底座上的接線盒，瓷套內(nèi)部采用油紙絕緣結(jié)構(gòu)，如圖6所示。此類(lèi)型號(hào)設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：二次繞組置于屏蔽罩內(nèi)，漏磁小，暫態(tài)性能好，能滿足繼電保護(hù) TP級(jí)的精度要求；結(jié)構(gòu)緊湊，一次導(dǎo)體短，通流能力大，損耗小，散熱好；動(dòng)熱穩(wěn)定性好。缺點(diǎn)是：頭重腳輕，耐震性能差；同其他油紙絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)備一樣，存在絕緣缺陷和運(yùn)維麻煩的問(wèn)題。在目前運(yùn)行的變電站中，仍有少部分CT采用LVB型，主要用于35～750kV配電裝置，但也存在逐漸被新型CT取代的趨勢(shì)。

2.3 LVQB（T）型CT

設(shè)備型號(hào)中字母Q表示氣體絕緣，T表示帶暫態(tài)保護(hù)。結(jié)構(gòu)上與LVB型相同，區(qū)別在于內(nèi)部采用SF6氣體絕緣。此類(lèi)設(shè)備為新型產(chǎn)品，具有LVB型設(shè)備的所有優(yōu)點(diǎn)，并且重量更輕，維護(hù)方便，不存在火災(zāi)危險(xiǎn)，避免了油紙復(fù)合絕緣設(shè)備所具有的缺點(diǎn)，因而在近年的電網(wǎng)運(yùn)用中得到廣泛使用。相比LVB型設(shè)備，LVQB（T）型設(shè)備經(jīng)濟(jì)性更佳。對(duì)于耐震性，近年所生產(chǎn)的LVQB（T）型設(shè)備已能滿足8度地震烈度地區(qū)的使用安裝要求，另外還可在設(shè)計(jì)中采用加裝橡膠墊片的方法減緩地震沖擊，因而此類(lèi)型號(hào)CT應(yīng)用前景廣闊。

2.4 LZZB（J）型CT

設(shè)備型號(hào)中第一個(gè)字母Z表示支柱式，第二個(gè)字母Z表示澆注絕緣，J表示加強(qiáng)型。LZZB（J）型CT采用環(huán)氧樹(shù)脂全封閉澆注，適用于全工況，尺寸小，重量輕，不需要特別維護(hù)，不僅用作CT設(shè)備，還可用于母線支撐，廣泛用于 35kV及以下開(kāi)關(guān)柜設(shè)備。

2.5 LR（B）型CT

型號(hào)中字母R表示套管式，若僅用于測(cè)量或計(jì)量級(jí)，則為L(zhǎng)R型，用于保護(hù)級(jí)則為L(zhǎng)RB型。主要用于變壓器、電抗器、罐式斷路器等場(chǎng)合。根據(jù)絕緣介質(zhì)不同，又分為 LRZB型絕緣澆注式、LRGB型干式套管CT等。

2.6 LXK型CT

型號(hào)中字母X表示零序型，K表示開(kāi)合式，主要用于 35kV及以下電纜回路零序電流保護(hù)用，戶(hù)內(nèi)安裝。該類(lèi)型 CT為開(kāi)合式，用樹(shù)脂澆注成半圓形，然后用加緊箍連接。安裝時(shí)將互感器分為兩半，然后合為一體，安裝極為方便。一般要求電纜外徑不大于120mm。

2.7 干式CT

干式CT是繼油浸式、SF6氣體絕緣CT之后推出的一種新型設(shè)備，其特點(diǎn)是無(wú)油、無(wú)氣、無(wú)瓷。結(jié)構(gòu)上主要由U形一次導(dǎo)體、箱體、硅橡膠外套等部分組成，二次繞組置于底座箱體中，如圖7所示。內(nèi)絕緣采用聚四氟乙烯薄膜纏繞在一次導(dǎo)體上，外敷電容屏以使沿面電場(chǎng)分布均勻。外絕緣采用硅橡膠外套。此類(lèi)CT缺點(diǎn)是對(duì)絕緣包繞工藝要求較高，工藝不良時(shí)容易埋下安全隱患，且二次繞組不可拆卸，現(xiàn)場(chǎng)不可修復(fù)。但其重量輕、維護(hù)少、耐污和抗老化性能好，因此近來(lái)在一些中、低壓戶(hù)外布置場(chǎng)合逐漸被使用。

圖7 干式CT結(jié)構(gòu)圖[7]

2.8 其他型號(hào)CT

低壓配電系統(tǒng)中還有 LMZB、LD（F）Z、LA等多種型號(hào)CT，型號(hào)中字母M表示母線式，D表示單匝貫穿式，F(xiàn)表示復(fù)匝貫穿式，A表示穿墻式，均為絕緣澆注型，如圖8所示。

圖8 其他型號(hào)CT外形圖

3 結(jié)論

綜上所述，LB、LVB型油浸式CT屬于老舊產(chǎn)品，目前已逐漸被新型的LVQB型SF6氣體絕緣CT取代，可廣泛用于各電壓等級(jí)。干式 CT為新型產(chǎn)品，基于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，有望在中、低壓戶(hù)外布置場(chǎng)合被廣泛使用。

在變電站設(shè)計(jì)中選擇 CT型號(hào)時(shí)，不僅要考慮CT安裝位置、工藝要求，還應(yīng)考慮所處的環(huán)境條件，選擇適宜的 CT型號(hào)。同樣在編制設(shè)備訂貨規(guī)范書(shū)時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確書(shū)寫(xiě)設(shè)備型號(hào)，切忌張冠李戴，應(yīng)避免定錯(cuò)設(shè)備的情況發(fā)生。提供以下建議：

1）地震烈度8度及以下地區(qū)，35kV及以上敞開(kāi)式配電裝置優(yōu)先選用LVQB型設(shè)備，地震烈度高于8度地區(qū)，宜選用套管CT。

2）選用套管CT時(shí)，注意區(qū)別LR型測(cè)量型CT和LRB保護(hù)型CT。

3）低電壓、小電流回路優(yōu)先選用LB型設(shè)備。

4）開(kāi)關(guān)柜中優(yōu)先選用LZZBJ型設(shè)備。

[1]GB/T 50063—2008.電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]DL/T 866—2015.電流互感器和電壓互感器選擇及計(jì)算規(guī)程[S].

[3]電力工業(yè)部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社,1998.

[4]趙春明,白羽,王朔,等.一起倒置式電流互感器故障分析[J].吉林電力,2013,41(6)：39-41.

[5]王世閣.倒置式電流互感器運(yùn)行狀況分析及提高安全運(yùn)行性能的建議[J].變壓器,2009,46(9)：64-68.

[6]王銳,齊鳳霞.220kV母聯(lián)電流互感器爆裂噴油事故分析及處理[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù),2007,25(1)：61-62.

[7]唐紹予.干式高壓電流互感器的特征及關(guān)鍵生產(chǎn)工藝[J].高壓電器,2006,42(3)：223-224.

多維度實(shí)時(shí)切割電網(wǎng)模型生成統(tǒng)計(jì)范圍的網(wǎng)損計(jì)算方法

近日，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公布專(zhuān)利“多維度實(shí)時(shí)切割電網(wǎng)模型生成統(tǒng)計(jì)范圍的網(wǎng)損計(jì)算方法”，申請(qǐng)人為中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司。

本發(fā)明是一種多維度實(shí)時(shí)切割電網(wǎng)模型生成統(tǒng)計(jì)范圍的網(wǎng)損計(jì)算方法。包括有如下步驟：①通過(guò)能量管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)庫(kù)接口，讀取電力系統(tǒng)設(shè)備模型數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；②分析模型，判斷電力系統(tǒng)不同區(qū)域的邊界設(shè)備，包括電廠出線、邊界變壓器、送受電聯(lián)絡(luò)線；③分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，判斷邊界設(shè)備上有功的方向，計(jì)算分區(qū)域的上網(wǎng)電力、下網(wǎng)電力；④通過(guò)上網(wǎng)電力差值計(jì)算網(wǎng)損。

采用本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)秒級(jí)實(shí)時(shí)計(jì)算電力系統(tǒng)網(wǎng)損，可以按區(qū)域、資產(chǎn)所屬單位、電壓等級(jí)分?jǐn)偩W(wǎng)損。采用本發(fā)明不需要建設(shè)專(zhuān)用的電能量計(jì)量系統(tǒng)，及部署專(zhuān)用的電量計(jì)量采集裝置，節(jié)省大量投資。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單實(shí)用，可以直接在EMS系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)應(yīng)用，改造工作量非常小，易于實(shí)用化。

馬自偉（1979），男，云南省昆明市人，碩士，高工，主要從事變電站設(shè)計(jì)、高電壓與絕緣技術(shù)研究工作。