摘要：電子式互感器是數(shù)字化變電站過(guò)程層的基本配置，體現(xiàn)了數(shù)字化變電站技術(shù)應(yīng)用的基本特征，它具有絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、造價(jià)低、系統(tǒng)誤差小、無(wú)飽和或諧振、二次側(cè)可短路或開(kāi)路運(yùn)行等優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)制造商產(chǎn)品現(xiàn)狀，提出110kV變電站中電子式互感器的選擇和應(yīng)用方案，同時(shí)解決了具體工程實(shí)踐中可能遇到的關(guān)鍵問(wèn)題，該方案在上海某站中經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐檢驗(yàn)，實(shí)際運(yùn)行情況良好，可為其他工程實(shí)際應(yīng)用提供參考。

　　1、概述

　　數(shù)字化變電站是電子式互感器、智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次裝置在IEC61850通信協(xié)議基礎(chǔ)上分層構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設(shè)備間信息共享和互操作性的現(xiàn)代化變電站。IEC 61850按照變電站內(nèi)監(jiān)控和繼電保護(hù)兩大功能，從邏輯上將未來(lái)變電站內(nèi)數(shù)字化設(shè)備分為三層：變電站層、間隔層和過(guò)程層?；ジ衅髯鳛樽冸娬具^(guò)程層的實(shí)時(shí)電氣量測(cè)量裝置，其作用是按照一定的比例關(guān)系將一次回路上的高電壓和大電流轉(zhuǎn)變?yōu)榭奢斎霚y(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)設(shè)備的低電壓、小電流信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備與高壓部分的隔離，保證設(shè)備和人身安全，是變電站實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和繼電保護(hù)功能的基礎(chǔ)。

　　近年來(lái)，新一代只需要數(shù)十毫伏到數(shù)伏電壓輸入的數(shù)字式保護(hù)測(cè)控裝置逐漸達(dá)到實(shí)用化程度，而具有小信號(hào)輸出的電子式互感器研發(fā)也取得了重大進(jìn)展，為了規(guī)范電子式互感器的應(yīng)用，國(guó)際電工委員會(huì)發(fā)布了電子式電壓/電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)，分別是IEC60044-7和IEC60044-8，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)據(jù)此發(fā)布了GB/T20840.7和GB/T20840.8，為我國(guó)電子式互感器的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

　　根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)的定義，電子式互感器是一種由連接到傳輸系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)電流或電壓傳感器組成的裝置，用以傳輸正比于被測(cè)量的量，供給測(cè)量?jī)x器、儀表和繼電保護(hù)或控制裝置。在數(shù)字接口的情況下，由一組電子式互感器共用一臺(tái)合并單元完成此功能。

　　2、電子式互感器相比于傳統(tǒng)電磁式互感器的優(yōu)勢(shì)

　　電子式互感器與傳統(tǒng)的電磁式互感器相比有明顯優(yōu)勢(shì)：

　　(1) 電子式互感器的功能、應(yīng)用范圍、精度要求與常規(guī)互感器基本一致，但其輸出量是可供二次設(shè)備直接使用的模擬電壓信號(hào)或數(shù)字量，無(wú)需經(jīng)過(guò)變送器等轉(zhuǎn)換裝置，適應(yīng)數(shù)字化變電站的應(yīng)用需要。

　　(2) 電子式互感器通過(guò)光纖連接互感器的高低壓部分，絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，絕緣性能優(yōu)異，尤其是應(yīng)用于超高壓和特高壓系統(tǒng)可大大提高可靠性。電磁感應(yīng)式互感器的高壓側(cè)與二次線圈之間通過(guò)鐵芯耦合，他們之間的絕緣采用充油或者SF6氣體，絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)隨電壓等級(jí)呈指數(shù)關(guān)系上漲，且有漏油漏氣、易燃易爆等危險(xiǎn)，維護(hù)成本高。

　　(3) 常規(guī)互感器應(yīng)用時(shí)存在若干誤差環(huán)節(jié)，如二次小信號(hào)變換誤差、采樣誤差、傳輸誤差等，增加了系統(tǒng)誤差。而電子式互感器的額定誤差是數(shù)字信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)一次信號(hào)之間的比差和角差，計(jì)入了常規(guī)互感器沒(méi)有計(jì)入的誤差，其輸出直接供給二次設(shè)備使用，降低了系統(tǒng)誤差。

　　(4) 常規(guī)互感器對(duì)負(fù)載有嚴(yán)格要求，電流互感器二次側(cè)不能開(kāi)路，電壓互感器二次側(cè)不能短路，負(fù)載特性試驗(yàn)要在額定負(fù)載下完成。電子式互感器輸出為數(shù)字量，通過(guò)光纖傳遞至二次設(shè)備，無(wú)損耗，二次側(cè)可開(kāi)路或短路，避免了可能導(dǎo)致危機(jī)設(shè)備或人身安全的問(wèn)題。

　　(5) 電子式互感器體積較小，便于集成在組合電器中。

　　(6) 電磁感應(yīng)式電流互感器由于使用了鐵芯，不可避免存在磁飽和、鐵磁諧振和磁滯效應(yīng)等問(wèn)題，而電子式互感器不使用鐵芯，不存在這方面的問(wèn)題。

　　(7) 隨著電網(wǎng)容量的增大，短路電流越來(lái)越大，電磁感應(yīng)式電流互感器因存在磁飽和問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)大范圍測(cè)量并同時(shí)滿足高精度計(jì)量和繼電保護(hù)的需要。電子式電流互感器有很寬的動(dòng)態(tài)范圍，額定電流可測(cè)從幾十安培到幾千安培，過(guò)電流范圍可達(dá)幾萬(wàn)安培，用于測(cè)量和保護(hù)的互感器可合二為一。

　　(8) 電子式互感器二次側(cè)輸出的數(shù)字信號(hào)理論上可無(wú)限共享，同一個(gè)保護(hù)或測(cè)量信號(hào)可供多個(gè)保護(hù)或測(cè)量設(shè)備使用，無(wú)需多個(gè)保護(hù)次級(jí)。

　　(9) 電子式互感器具有完備的自檢功能，如果出現(xiàn)通訊故障或互感器故障，保護(hù)裝置將會(huì)因收不到校驗(yàn)碼正確的數(shù)據(jù)而直接判斷出互感器異常。

　　3、電子式互感器的典型組成

　　電子式互感器的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括高壓部分的采集器單元、信號(hào)傳輸部分以及低壓部分的合并單元三個(gè)部分。

　　采集器單元將一次電壓電流值變換為二次信號(hào)輸出，根據(jù)不用工作原理的采集器單元，二次信號(hào)可以是數(shù)字信號(hào)，也可以是小模擬信號(hào)。合并單元接收各路采集器單元的二次信號(hào)，并以標(biāo)準(zhǔn)的通信報(bào)文格式傳輸給二次設(shè)備。

　　根據(jù)采集器單元不同的工作原理，電子式互感器可以劃分為以下類型：

　　(1)羅氏線圈電流互感器(采用Rogowski線圈電流傳感器原理);

　　(2)低功率線圈電流互感器(LPCT);

　　(3)光學(xué)電流互感器(OCT，采用Faraday磁光效應(yīng)原理);

　　(4)分壓原理電壓互感器(采用電容分壓、電阻分壓或阻容分壓原理);

　　(5)光學(xué)電壓互感器(OVT，采用Pockels晶體縱向電光效應(yīng)原理)。

　　根據(jù)傳感器采用的原理不同，采集器單元的結(jié)構(gòu)也有所不同。對(duì)無(wú)源型純光學(xué)互感器，采集器單元只包含電流/電壓傳感器;對(duì)有源型互感器，采集器單元除包含電流/電壓傳感器外，還包含采集信號(hào)和進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的電子電路，這些電子電路需要額外提供電源。

　　電子式電流/電壓互感器的采集器單元和合并單元之間均采用光纖連接，采集器單元采集的數(shù)據(jù)通過(guò)一根光纖傳輸給合并單元，合并單元的同步信號(hào)通過(guò)另一根光纖傳給采集器單元，對(duì)有源型互感器，同步信號(hào)光纖同時(shí)傳遞激光信號(hào)，為采集器提供電源。

　　不同互感器的合并單元結(jié)構(gòu)可能有所不同，但其主要實(shí)現(xiàn)的功能基本一致：

　　(1)接收并處理若干個(gè)采集器單元傳來(lái)的數(shù)據(jù)。

　　(2)接收站端同步信號(hào)，并傳給各采集器單元，同步各路A/D采樣。

　　(3)為有源型互感器提供激光電源，并監(jiān)視采集器單元的電源狀態(tài)。

　　(4)合并處理采集器單元的數(shù)據(jù)后，以網(wǎng)絡(luò)方式提供給繼電保護(hù)裝置和監(jiān)控系統(tǒng)。

　　4、電子式互感器在110kV變電站中的應(yīng)用方案

　　城市高壓配電網(wǎng)中的110kV變電站一般為終端站，變比110/10kV，變電容量40~63MVA，110kV側(cè)為線路變壓器組接線形式，配電裝置采用GIS，10kV側(cè)為單母線分段接線，配電裝置采用開(kāi)關(guān)柜。

　　以下針對(duì)這種接線模式和配電裝置的變電站，通過(guò)詳細(xì)的國(guó)內(nèi)產(chǎn)品調(diào)研，提出電子式互感器的方案選擇和應(yīng)用，并對(duì)具體工程實(shí)踐中可能遇到的關(guān)鍵問(wèn)題給出解決方案，為工程實(shí)際應(yīng)用提供參考。

　　4.1 光纖電子式電流互感器在110kV GIS中的應(yīng)用

　　4.1.1 光學(xué)電流互感器原理

　　光學(xué)電流互感器基于Faraday磁光效應(yīng)原理，當(dāng)一束線偏振光沿著與磁場(chǎng)平行的方向通過(guò)光學(xué)玻璃或光纖時(shí)，線偏振光的振動(dòng)平面將產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，如果敏感路徑是閉合環(huán)路，將遵守安培環(huán)路定律。通過(guò)檢測(cè)光信號(hào)在光通路中的偏振旋轉(zhuǎn)角，就可以得到對(duì)應(yīng)的被測(cè)電流值。

　　光學(xué)電流互感器的優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)絕緣性能好，安全性高。

　　(2)動(dòng)態(tài)范圍大，測(cè)量精度高。

　　(3)頻率響應(yīng)范圍寬。

　　(4)傳感部分無(wú)需外接電源，不存在高、低壓隔離問(wèn)題。

　　(5)輸出為數(shù)字信號(hào)，采用光纖傳輸，不受電磁干擾。

　　(6)體積小、重量輕。

　　4.1.2 光學(xué)電流互感器的技術(shù)發(fā)展

　　國(guó)外AREVA公司采用磁光玻璃技術(shù)，ABB公司和Nxtphase公司采用光纖技術(shù)，這些廠家的光學(xué)電流互感器均有工程應(yīng)用。

　　國(guó)內(nèi)華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)對(duì)光學(xué)電流互感器進(jìn)行了學(xué)術(shù)研究，部分企業(yè)開(kāi)發(fā)了光學(xué)電流互感器產(chǎn)品，如西安同維、許繼電氣、南瑞繼保、南瑞航天等。

　　磁光玻璃式電流互感器因其在穩(wěn)定性、受環(huán)境影響因素干擾等問(wèn)題上難以獲得突破，近年來(lái)發(fā)展較慢，而光纖式電流互感器因其光通路容易控制，且采用負(fù)反饋閉環(huán)控制技術(shù)，較好的解決了環(huán)境因素影響，提高了穩(wěn)定性和精度，逐漸達(dá)到了工程應(yīng)用的要求，是未來(lái)光學(xué)電流互感器發(fā)展的方向。

　　目前南瑞航天(北京)電氣控制技術(shù)有限公司生產(chǎn)的NAE-GL系列全光纖電子式電流互感器已經(jīng)通過(guò)了“電力工業(yè)電氣設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心”的型式試驗(yàn)、精度試驗(yàn)，通過(guò)了“國(guó)網(wǎng)武漢高壓研究院”的抗擾度試驗(yàn)、溫度試驗(yàn)、動(dòng)模試驗(yàn)等，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。

　　4.1.3 110kV GIS中光纖電流互感器的選擇和應(yīng)用

　　經(jīng)過(guò)詳細(xì)調(diào)研，從技術(shù)成熟度和經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行可行性比較，可采用南瑞航天的NAE-GL110G-N2型全光纖電子式電流互感器，配合南瑞科技的S3261CD型合并單元，并集成在上海西門(mén)子8DN8-145型GIS中。

　　光纖電子式互感在GIS中的集成應(yīng)用是一個(gè)難點(diǎn)，需要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)，既不影響GIS生產(chǎn)和安裝，又能給FOCT創(chuàng)造一個(gè)持續(xù)穩(wěn)定良好的運(yùn)行環(huán)境。

　　(1)技術(shù)參數(shù)

　　序號(hào)名 稱參數(shù)

　　1型式或型號(hào)敏感頭NAE-G系列，戶內(nèi)、GIS內(nèi)安裝方式

　　電氣單元NAE-G系列，戶內(nèi)、GIS本體安裝方式

　　2額定電壓(kV)110

　　3設(shè)備最高電壓Um(kV)145

　　4額定頻率(Hz)50

　　5額定一次電流I1n(A)600

　　6額定擴(kuò)大一次電流值(%)120

　　7保護(hù)、測(cè)量精度5P，0.5級(jí)

　　8固定延時(shí)1 ( 為采樣周期)

　　(2)組成部分

　　NAE-GL110G-N2全光纖電子式電流互感器主要由三相敏感環(huán)、電氣箱、連接光纜等構(gòu)成，圖2為FOCT的組成及在GIS中安裝示意圖。從傳統(tǒng)意義上來(lái)說(shuō)，敏感環(huán)是全光纖電子式電流互感器的“一次側(cè)”，完成磁光信號(hào)的轉(zhuǎn)換，通過(guò)法蘭盤(pán)安裝于GIS罐體內(nèi)。電氣單元完成信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理，其面板上留有直流電源接口、合并單元接口、互感器分析儀等接口。三相敏感環(huán)與電氣單元之間由光纜連接，光纜采用波紋管進(jìn)行保護(hù)，出廠后不能再斷開(kāi)，因此敏感環(huán)與電氣單元必須是一體化運(yùn)輸。

　　(3)敏感環(huán)的安裝

　　三相敏感環(huán)安裝于GIS安裝法蘭上，安裝時(shí)敏感環(huán)標(biāo)識(shí)為“P1”的一邊朝外，敏感環(huán)布局如圖3所示。安裝時(shí)，先將敏感環(huán)分別通過(guò)4個(gè)M3×25螺釘安裝于法蘭上，然后通過(guò)纖卡固定光纜，通過(guò)M3×10螺釘將纖卡安裝于法蘭上。

　　(4)電氣箱的安裝

　　電氣箱體采用減震器過(guò)渡安裝在GIS匯控柜內(nèi)，減震器在GIS制造廠現(xiàn)場(chǎng)安裝，每個(gè)電氣箱體安裝有6個(gè)減震器，側(cè)壁安裝4個(gè)，底部安裝2個(gè)。

　　(5)調(diào)試和維護(hù)

　　互感器在GIS中安裝就位之后，可根據(jù)具體要求進(jìn)行低壓器件的耐壓試驗(yàn)和互感器的極性檢查。運(yùn)行維護(hù)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際需要用電子式互感器分析儀監(jiān)測(cè)互感器是否運(yùn)行良好，可在連續(xù)運(yùn)行規(guī)定的時(shí)間(一般為兩年)后或者因其他特殊原因(如故障維修)要求進(jìn)行互感器的準(zhǔn)確度校準(zhǔn)。

　　4.2 阻容分壓電子式電壓互感器在110kV GIS中的應(yīng)用

　　4.2.1 分壓原理電子式電壓互感器

　　根據(jù)分壓回路的結(jié)構(gòu)，分壓原理電壓互感器分為電阻分壓、電容分壓、阻容分壓。相對(duì)于傳統(tǒng)電壓互感器，分壓原理電壓互感器無(wú)飽和，對(duì)電壓響應(yīng)線性度好;體積小，重量輕;不會(huì)造成鐵磁諧振;有較寬的頻率相應(yīng)帶寬;一臺(tái)互感器就可以用于測(cè)量和保護(hù)的目的。

　　分壓原理的互感器在常規(guī)變電站中的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，也是數(shù)字化變電站中電子式電壓互感器的主要實(shí)現(xiàn)方式。在數(shù)字化變電站中主要有兩種應(yīng)用模式：高、中電壓等級(jí)一般分壓出的二次輸出接入合并單元數(shù)字化后送給二次設(shè)備;低電壓等級(jí)一般二次輸出的小模擬信號(hào)直接接入二次設(shè)備。

　　對(duì)于110kV采用線路變壓器組的接線形式，僅110kV線路需裝設(shè)電壓互感器，用于測(cè)量、計(jì)量等?？紤]到光學(xué)電壓互感器產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)難度大，成本也較高，現(xiàn)階段還無(wú)法推廣，而分壓原理的電子式電壓互感器技術(shù)上比較成熟，造價(jià)也較低。

　　4.2.2 110kV線路GIS中分壓原理電子式電壓互感器的選擇和應(yīng)用

　　經(jīng)過(guò)詳細(xì)調(diào)研，從技術(shù)成熟度和經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行可行性比較，110kV線路GIS采用上海MWB的RCVT-G145型阻容分壓原理電子式電壓互感器，配合南瑞科技的S3261CD型合并單元，并集成在上海西門(mén)子8DN8-145型GIS中。

　　(1)技術(shù)參數(shù)

　　序號(hào)名 稱參數(shù)

　　1設(shè)備最高電壓Um(kV)145

　　2額定一次電壓(kV)110/√3 kV

　　3額定二次電壓(kV)3.25/√3 V

　　4設(shè)備最高電壓Um(kV)145

　　5額定頻率(Hz)50

　　6額定二次負(fù)荷(千歐)20

　　7額定電壓因數(shù)及相應(yīng)的額定時(shí)間1.2 連續(xù);1.5 30s

　　8保護(hù)、測(cè)量精度3P，0.5級(jí)

　　(2)設(shè)備安裝

　　RCVT-G145 型阻容式電壓互感器是三臺(tái)單相器身安裝在同一殼體內(nèi)的三相共體式電壓互感器，每相器身的一次側(cè)“A”端與盆式絕緣子上導(dǎo)電端連接，另一端作為接地端“N”?；ジ衅鞯囊淮尾糠治挥谕鈿?nèi)，二次部分位于接線盒內(nèi)。接線盒上三個(gè)電纜引線密封裝置處標(biāo)有字母L1，L2，L3，分別表示三個(gè)單相的二次出線電纜，電纜為雙屏蔽結(jié)構(gòu)，每根電纜末端包含接插件一個(gè)，與互感器整機(jī)一同提供。電纜和接插件不可分離，且電纜不可分割。L1，L2，L3 電纜和盆式絕緣子上標(biāo)有L1，L2，L3的導(dǎo)電端相對(duì)應(yīng)，組成一組A 相、B 相、C 相。

　　圖4 阻容式電壓互感器外形

　　(3)調(diào)試

　　互感器一次出線端子對(duì)地工頻耐壓試驗(yàn)，可以與GIS 耐壓試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，GIS 耐壓要求為110kV/30 分鐘，試驗(yàn)時(shí)電纜末端的二次端子應(yīng)短接;變比測(cè)量;充以額定壓力(20℃)的六氟化硫氣體，靜置24 小時(shí)后測(cè)量含水量;測(cè)量產(chǎn)品年漏氣率。

　　4.3 低功率線圈電子式電流互感器在10kV開(kāi)關(guān)柜中的應(yīng)用

　　4.3.1 低功率線圈電子式電流互感器(LPCT)原理

　　LPCT是是傳統(tǒng)電磁式電流互感器的一種改良和發(fā)展，基于電磁感應(yīng)原理，它包含一次繞組、小鐵芯和損耗極小的二次繞組。它基本原理與傳統(tǒng)的CT相仿，不同之處是LPCT輸出信號(hào)為電壓信號(hào)，由電阻取樣實(shí)現(xiàn)，其幅度正比于一次電流且同相位。

　　LPCT按照高阻抗設(shè)計(jì)，使得傳統(tǒng)電磁式電流互感器在非常高一次電流下出現(xiàn)飽和的缺點(diǎn)得到改善，并因此顯著擴(kuò)大測(cè)量范圍。而且LPCT在非常寬的范圍內(nèi)有相同的傳輸特性，這樣使用一個(gè)線圈可以同時(shí)滿足測(cè)量和保護(hù)的需要。

　　LPCT的設(shè)計(jì)主要面向于中低電壓等級(jí)電網(wǎng)(35kV及以下)，而在這些電壓等級(jí)間隔內(nèi)，二次設(shè)備一般都就地布置在一次電氣設(shè)備附近，因此LPCT的二次輸出大多直接進(jìn)入二次設(shè)備進(jìn)行采樣，避免了中間環(huán)節(jié)，這也是LPCT最為常見(jiàn)的典型應(yīng)用方式。

　　LPCT也存在一些局限性：它對(duì)二次設(shè)備的輸入阻抗要求比較苛刻，二次設(shè)備如果增加或減少，會(huì)影響測(cè)量精度;二次輸出為小模擬信號(hào)，易受到外界環(huán)境干擾。

　　4.3.2 10kV開(kāi)關(guān)柜中低功率線圈電子式電流互感器的選擇和應(yīng)用

　　經(jīng)過(guò)詳細(xì)調(diào)研，從技術(shù)成熟度和經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行可行性比較，選擇采用大連第一互感器廠LDTZ9-10/150b型低功率線圈原理的電子式電流互感器，配合南瑞科技的S3261CD型合并單元，并集成在上海南華蘭陵電氣有限公司的KYN28A-12型開(kāi)關(guān)柜中。

　　(1)技術(shù)參數(shù)

　　序號(hào)名 稱參數(shù)

　　1型式或型號(hào)敏感頭LDTZ9-10/150b型，戶內(nèi)、開(kāi)關(guān)柜內(nèi)安裝方式

　　2額定電壓(kV)10

　　3設(shè)備最高電壓Um(kV)12

　　4額定頻率(Hz)50

　　5額定一次電流I1n(A)600

　　6額定擴(kuò)大一次電流值(%)120

　　7保護(hù)、測(cè)量精度5P、0.5級(jí)

　　8保護(hù)級(jí)、測(cè)量級(jí)額定負(fù)荷2kΩ、20 kΩ

　　9額定二次輸出電壓0.15V(保護(hù))、1V(測(cè)量)

　　(2)外形尺寸

　　LDTZ9-10/150b型電子式電流互感器為成型產(chǎn)品，采用環(huán)氧樹(shù)脂澆注絕緣，可直接安裝于開(kāi)關(guān)柜中，與常規(guī)電磁式電流互感器差別不大。

　　(3)輸出接口

　　該型電子式電流互感器輸出為一個(gè)與一次側(cè)電流成正比的小電壓信號(hào)，因信號(hào)幅值較小，為避免信號(hào)衰減及電磁干擾，將保護(hù)裝置下放至開(kāi)關(guān)柜分散布置，采用屏蔽同軸電纜和專用接頭直接連接電子式電流互感器和數(shù)字化保護(hù)裝置，由保護(hù)裝置進(jìn)行同步采樣，從而獲取一次側(cè)電流信息。對(duì)主變開(kāi)關(guān)柜，保護(hù)裝置獨(dú)立組屏，在開(kāi)關(guān)柜中配置MU，電流互感器輸出接至MU，由MU同步采樣。

　　(4) 調(diào)試和維護(hù)

　　互感器在開(kāi)關(guān)柜中安裝之后，可根據(jù)具體要求進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目有絕緣電阻測(cè)量、短時(shí)工頻耐受電壓試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)、端子標(biāo)志檢驗(yàn)、誤差試驗(yàn)等。

　　額定絕緣水平(kV)12

　　局部放電(pC)<20(1.2Um √3)

　　額定頻率(Hz)50

　　額定一次電流200A,400A,600A(150b); 2500A(175b)

　　額定二次電壓測(cè)量、計(jì)量:1V; 保護(hù):0.15V

　　二次負(fù)荷測(cè)量、計(jì)量:20kΩ ; 保護(hù): 2kΩ

　　準(zhǔn)確級(jí)測(cè)量、計(jì)量:0.5; 保護(hù):5P20

　　4.4 分壓電子式電壓互感器在10kV開(kāi)關(guān)柜中的應(yīng)用

　　分壓電子式電壓互感器原理與4.2.1節(jié)類似，分壓器采用電阻分壓。

　　經(jīng)過(guò)詳細(xì)調(diào)研，從技術(shù)成熟度和經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行可行性比較，選擇采用大連第一互感器廠JDZZ10-10C型電阻分壓原理的電子式電壓互感器，配合南瑞科技的S3261CD型合并單元，并集成在上海南華蘭陵電氣有限公司的KYN28A-12型開(kāi)關(guān)柜中。

　　(1) 技術(shù)參數(shù)

　　序號(hào)名 稱參數(shù)

　　1設(shè)備最高電壓Um(kV)12

　　2額定一次電壓(kV)10/√3 kV

　　3額定二次電壓(kV)3.25/√3 V

　　4額定頻率(Hz)50

　　5額定二次負(fù)荷(千歐)2

　　6額定電壓因數(shù)及相應(yīng)的額定時(shí)間1.2倍連續(xù);1.9倍8小時(shí)

　　7保護(hù)、測(cè)量精度3P，0.5級(jí)

　　(2)設(shè)備安裝

　　JDZZ10-10C型電子式電壓互感器為成型產(chǎn)品，采用環(huán)氧樹(shù)脂澆注絕緣，可直接安裝于開(kāi)關(guān)柜中，與常規(guī)電磁式電流互感器差別不大。

　　(3)電壓分配器和輸出接口

　　因電壓互感器輸出為一個(gè)與一次側(cè)電壓成正比的小電壓信號(hào)，幅值較小，為避免信號(hào)衰減及電磁干擾，將保護(hù)裝置和電度表下放至開(kāi)關(guān)柜分散布置，采用屏蔽同軸電纜和專用接頭直接連接電子式電壓互感器和數(shù)字化保護(hù)裝置、電度表，由保護(hù)裝置、電度表進(jìn)行同步采樣，從而獲取一次側(cè)電壓信息。

　　一般10kV本期為單母線四分段接線，該型號(hào)電子式電壓互感器用于母線電壓互感器，為了將其輸出信號(hào)提供給多回出線保護(hù)和測(cè)量回路使用，需要增加電壓分配器。電壓分配器為有源設(shè)備，需按母線配置電源適配器。電壓分配器與保護(hù)裝置、電度表、MU等裝置間的連接采用屏蔽同軸電纜和專用接口。電壓分配器的連接可參考下圖。

　　圖6 電壓分配器接線示意圖

　　(4)調(diào)試和維護(hù)

　　互感器在開(kāi)關(guān)柜中安裝之后，可根據(jù)具體要求進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目有短時(shí)工頻耐受電壓試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)、端子標(biāo)志檢驗(yàn)、誤差試驗(yàn)等。

　　4.5全站采用電子式互感器一覽表

　　型式原理參數(shù)用途廠家

　　110kV線路、主變FOCT法拉第磁光效應(yīng)5P，0.5數(shù)字化保護(hù)、數(shù)字化故障錄波、測(cè)量、數(shù)字化計(jì)量南瑞航天

　　110kV線路EVT電阻電容分壓3P，0.5

　　110000/√3V:3.25/√3V

　　數(shù)字化故障錄波、測(cè)量、數(shù)字化計(jì)量MWB進(jìn)口

　　10kV ECT低功率線圈5P20，0.5數(shù)字化保護(hù)、測(cè)量、數(shù)字化計(jì)量大一互

　　10kV EVT電阻分壓3P，0.5數(shù)字化保護(hù)、測(cè)量、數(shù)字化計(jì)量大一互

　　4.6 合并單元(MU)的應(yīng)用

　　南瑞科技的S3261CD型合并單元，主要用于110kV線路GIS、110kV主變GIS及10kV主變開(kāi)關(guān)柜，同步采集多路(最多12路)ECT/EVT輸出的數(shù)字信號(hào)，并按照規(guī)定的格式發(fā)送給保護(hù)、測(cè)控、故障錄波、電能計(jì)量等設(shè)備。

　　NS3261CD合并單元主要技術(shù)指標(biāo)

　　序號(hào)名稱性能

　　1數(shù)據(jù)采樣率5kHz，10kHz(可選)

　　2額定測(cè)量電流2D41H

　　3額定保護(hù)電流01CFH

　　4額定電壓2D41H

　　5電磁兼容靜電放電：4級(jí);快速瞬變干擾：4級(jí);1M脈沖群干擾：3級(jí);輻射電磁場(chǎng)干擾：4級(jí);浪涌(沖擊)抗擾度：4級(jí);電壓突降、短時(shí)中斷抗擾度：IEC61000-4-11最嚴(yán)酷級(jí)標(biāo)準(zhǔn); 射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾：3級(jí);工頻磁場(chǎng)抗擾度：3級(jí);脈沖磁場(chǎng)抗擾度：4級(jí)

　　6電源電壓220VAC±20%或DC85～DC242V

　　7功耗<50W

　　8工作條件及環(huán)境1.工作溫度范圍：-10℃～+55℃;

　　2.相對(duì)濕度：≤95%(無(wú)凝結(jié))

　　3.大氣壓：86kPa ～106 kPa

　　當(dāng)前根據(jù)所采用的電流/電壓互感器類型、原理的不同，MU的輸入信號(hào)有數(shù)字輸入、常規(guī)CT/PT輸入、模擬小信號(hào)輸入等幾種，根據(jù)輸入信號(hào)的不同，選擇不同型號(hào)的MU。110kV主變GIS采用M1型MU，僅有數(shù)字輸入，MU與110kV電子式電流互感器之間采用一對(duì)2根850μm多模光纖聯(lián)系，物理接頭方式采用ST接頭，其中1根由MU至ECT，發(fā)送同步采樣脈沖;另1根由ECT至MU，發(fā)送ECT采集的數(shù)據(jù)。110kV線路GIS采用M5型MU，有數(shù)字輸入和模擬小型號(hào)輸入，MU與110kV電子式電壓互感器之間采用屏蔽電纜連接。10kV主變開(kāi)關(guān)柜采用M3型MU，僅有模擬小信號(hào)輸入，MU與10kV電子式電流互感器之間采用屏蔽電纜連接。

　　每臺(tái)MU有4個(gè)100M全雙工以太網(wǎng)口，分別用于保護(hù)、故障錄波、電能表和網(wǎng)絡(luò)分析儀。

　　5、結(jié)語(yǔ)

　　電子式互感器是數(shù)字化變電站過(guò)程層的基本配置，體現(xiàn)了數(shù)字化變電站技術(shù)應(yīng)用的基本特征，它具有絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、造價(jià)低、系統(tǒng)誤差小、無(wú)飽和或諧振、二次側(cè)可短路或開(kāi)路運(yùn)行等優(yōu)勢(shì)，本文通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)制造商產(chǎn)品現(xiàn)狀，提出110kV變電站中電子式互感器的選擇和應(yīng)用方案，同時(shí)解決了具體工程實(shí)踐中可能遇到的關(guān)鍵問(wèn)題，該方案在上海某站中經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐檢驗(yàn)，實(shí)際運(yùn)行情況良好，可為其他工程實(shí)際應(yīng)用提供參考。

　　6、參考文獻(xiàn)

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　　[2] DL/Z 860系列標(biāo)準(zhǔn)

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　　[4] GB/T 20840.8-2007(IEC60044-8(1999)) 互感器 第8部分：電子式電流互感器

　　[5] IEC60044-7:1999 Instrument transformer part7. electronic voltage transformer.

　　[6] IEC60044-8:2002 Instrument transformer part8. electronic current transformer.

　　[7] 陳文升，唐宏德，數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)研究與工程實(shí)現(xiàn)[J]，華東電力，2009，(1)

　　[8] 徐大可，湯漢松，孫志杰，電子式互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用

　　[9] 李九虎，鄭玉平，古世東，須雷，電子式互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用