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不遠(yuǎn)的第三代智能變電站，智能變電站的數(shù)量將越來越多，未來我國智能變電站將迎來爆發(fā)式增長，因此智能變電站中智能設(shè)備數(shù)量也越來越多。很長一段是以來，相關(guān)測試及研究人員關(guān)注的重點都在于不同類型電子式互感器的檢測項目的增加和穩(wěn)定性考核等技術(shù)問題，而對于實際工程中的應(yīng)用研究較少。對于變電站中互感器來說，投運前、到達(dá)檢定周期、更換后等情況需要進行現(xiàn)場校驗，而對于智能變電站來的電子式互感器的現(xiàn)場校驗，比傳統(tǒng)變電站的電磁式互感器現(xiàn)場校驗過程更加復(fù)雜，且所需時間更多?；ジ衅鞯默F(xiàn)場校驗需要停電進行，且期間不能進行交叉作業(yè)。

【關(guān)鍵詞】電子式；電流互感器；技術(shù)及研究

引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(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、無飽和現(xiàn)象等諸多優(yōu)點，在數(shù)字化變電站中被廣泛應(yīng)用。在電力運行過程中，繼電保護起著至關(guān)重要的作用，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠及時地切除故障元件，保護元件免受損壞，保證電力系統(tǒng)的安全、可靠運行。而電流互感器對繼電保護功能發(fā)揮重要的作用，依靠互感器才能取得繼電保護電氣量，而且一次設(shè)備的控制也要依靠繼電保護來完成，電流互感器的安裝位置繼電保護功能有較大的影響。

1概述

電流互感器（CurrentTransformer，CT）作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，通過電磁感應(yīng)特性，變大電流為小電流，而后可通過測量轉(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，同時可以對所有電流實時數(shù)據(jù)進行監(jiān)視，為繼電保護裝置和測控裝置提供判斷數(shù)據(jù)，進而維持電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定工作。但是在現(xiàn)場工作中，電流互感器的極性判斷經(jīng)常出現(xiàn)本質(zhì)性的錯誤，從而導(dǎo)致差動保護誤動作，儀表顯示不正確等問題，反復(fù)更改無疑會增加工作量。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)接入裝置或測量表計。但套管式電流互感器的沒有一次導(dǎo)體和一次絕緣，直接套裝在絕緣的套管上。無論是哪種電流互感器，一次導(dǎo)體兩側(cè)都會標(biāo)有P1，P2的標(biāo)識，二次導(dǎo)體引出端一般有螺絲以便接線，同時在銘牌上標(biāo)注S1，S2二次端子的變比，準(zhǔn)確級等特性，根據(jù)銘牌和試驗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)測量裝置。

2電壓互感器中的問題

2.1電壓互感器常見運行故障

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、過熱性故障、中性點非有效接地系統(tǒng)三相電壓指示不平衡、過熱性故障、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，簡稱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，以給繼電保護裝置和測量儀表供電為主要目的，將高電壓變換成標(biāo)準(zhǔn)的低電壓，實現(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)量不過關(guān)

由于不同廠家電壓互感器制作因素、產(chǎn)品設(shè)計因素等，致使電壓互感器澆筑質(zhì)量不過關(guān)、熱極限輸出容量不足等問題。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，容量相對較小。

3電子式互感器對策

3.1現(xiàn)場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步進行，首先，利用互感器綜合測試儀對CT單體進行測試，即先驗證P1和S1是否為一對同名端，確定CT單體是不是減極性，保證CT內(nèi)部接線沒有錯誤。當(dāng)CT安裝在系統(tǒng)中后，再次測量一次CT極性，目的是檢測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1.5V電池使一次側(cè)突然產(chǎn)生一個電流，正極加在P1側(cè)，負(fù)極加在P2側(cè)，然后用指針電流表（注意不可用萬用表電流檔，因其無法讀出瞬時變化）正極測量二次側(cè)端子排上的x（a，b，c）端，負(fù)極測量n端，觀察突變的二次側(cè)電流方向。此時注意一次側(cè)電流要持續(xù)輸入，假如瞬時指針表上二次電流方向正偏而后歸零，則認(rèn)為此時極性為正極性，滿足要求，否則瞬時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。

隔離開關(guān)分合空載母線、線路帶電時分合線路側(cè)隔離開關(guān)、斷路器分合高壓線路、電容器組及電抗器操作等產(chǎn)生的暫態(tài)電壓波，通過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，對由快速脈沖群干擾產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進了濾波處理，可以消除由于脈沖干擾所引起的采樣值瞬時異?，F(xiàn)象，避免保護誤動。除以上控制措施外，還可以通過在隔離開關(guān)處并聯(lián)阻尼電阻進行抑制。因為阻尼電阻可以消耗掉隔離開關(guān)斷口之間的電場能量，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)通電阻將會被短接，同時如果電阻過大，將會引起系統(tǒng)電壓發(fā)生較大突變，系統(tǒng)將會發(fā)生新的震蕩，電阻的取值取決于系統(tǒng)的容量及線路的長短，但在工程上隔離開關(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)電壓等級斷路器合閘電阻進行設(shè)計。

3.3快速處理接地故障

系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，調(diào)度監(jiān)控人員應(yīng)與變電運維部門及時聯(lián)系和配合，對接地類型、接地線路、接地設(shè)備進行準(zhǔn)確判斷，及時消除接地故障，避免長時間接地運行，燒毀電壓互感器。

4電子式電流互感器的技術(shù)發(fā)展

國內(nèi)的電子式互感器進行研究和發(fā)展已經(jīng)很長時間，但是在創(chuàng)新的過程中應(yīng)該按照國家制定的標(biāo)準(zhǔn)，但是目前，依然存在眾多的技術(shù)難點和縣城運行可靠性和穩(wěn)定性，這樣有待提高科學(xué)技術(shù)水平。經(jīng)過幾年的研究發(fā)展，在實際運行經(jīng)驗來看，電子式互感器在投運之前進行專業(yè)檢定機構(gòu)和全部實驗項目，同時應(yīng)該制定精細(xì)化管理，避免在運行的過程中出現(xiàn)故障。這表明電子式互感器制造技術(shù)還不熟悉，還有并沒有完善電子式互感器的性能。尤其是對于現(xiàn)場運行工況的試驗項目不夠完善。企業(yè)相關(guān)部門應(yīng)該建立獨立的管理機構(gòu)，針對電力系統(tǒng)進行嚴(yán)格的管理。要結(jié)合實體的情況進行分析，進行標(biāo)準(zhǔn)化的定義和改善，因此，要結(jié)合實際情況進行分析，對系統(tǒng)的運作進行統(tǒng)籌兼顧，針對局部進行調(diào)整，有效的實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化，從而提高經(jīng)濟利益。

結(jié)語

電流互感器在機電保護中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，其不同的安裝位置也會對繼電保護功能造成一定的影響，不同的安裝位置有自身的優(yōu)缺點，因此在實際的運行中，要根據(jù)變電所的實際位置、周圍環(huán)境、故障發(fā)生的概率以及系統(tǒng)運行方式等諸多因素來綜合考量，還要充分考慮到故障對設(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，盡量減少故障時間，降低影響區(qū)域，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

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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：國網(wǎng)新疆電力公司電力科學(xué)研究院）