电子式电流互感器的技术及研究

段乃夫

【摘 要】随着经济和科技水平的快速发展，随着智能变电站技术的不断发展，从第一代智能变电站、新一代智能变电站再到未来不远的第三代智能变电站，智能变电站的数量将越来越多，未来我国智能变电站将迎来爆发式增长，因此智能变电站中智能设备数量也越来越多。很长一段是以来，相关测试及研究人员关注的重点都在于不同类型电子式互感器的检测项目的增加和稳定性考核等技术问题，而对于实际工程中的应用研究较少。对于变电站中互感器来说，投运前、到达检定周期、更换后等情况需要进行现场校验，而对于智能变电站来的电子式互感器的现场校验，比传统变电站的电磁式互感器现场校验过程更加复杂，且所需时间更多。互感器的现场校验需要停电进行，且期间不能进行交叉作业。

【关键词】电子式；电流互感器；技术及研究

引言

随着我国经济的不断发展，随着光纤传感技术、通信技术的飞速发展，光电技术在电力系统中的应用越来越广泛。电子式互感器由于具有体积小、重量轻、绝缘性好、频带响应宽、无饱和现象等诸多优点，在数字化变电站中被广泛应用。在电力运行过程中，继电保护起着至关重要的作用，当电力系统发生故障时能够及时地切除故障元件，保护元件免受损坏，保证电力系统的安全、可靠运行。而电流互感器对继电保护功能发挥重要的作用，依靠互感器才能取得继电保护电气量，而且一次设备的控制也要依靠继电保护来完成，电流互感器的安装位置继电保护功能有较大的影响。

1概述

电流互感器（CurrentTransformer，CT）作为电力系统的重要组成部分，通过电磁感应特性，变大电流为小电流，而后可通过测量转换成的二次小电流了解一次侧的大电流，具有安全、准确、快速、方便等优点，同时可以对所有电流实时数据进行监视，为继电保护装置和测控装置提供判断数据，进而维持电力系统的正常稳定工作。但是在现场工作中，电流互感器的极性判断经常出现本质性的错误，从而导致差动保护误动作，仪表显示不正确等问题，反复更改无疑会增加工作量。电流互感器按安装方式分为套管式电流互感器和串接式电流互感器。原则上，电流互感器都是串接在一次电路中，二次侧接入装置或测量表计。但套管式电流互感器的没有一次导体和一次绝缘，直接套装在绝缘的套管上。无论是哪种电流互感器，一次导体两侧都会标有P1，P2的标识，二次导体引出端一般有螺丝以便接线，同时在铭牌上标注S1，S2二次端子的变比，准确级等特性，根据铭牌和试验所得变比和极性接到二次端子排上，再由端子排接入相关测量装置。

2电压互感器中的问题

2.1电压互感器常见运行故障

主要包括：低压熔断器熔断、悬浮电位放电、互感器内部绝缘损坏、过热性故障、中性点非有效接地系统三相电压指示不平衡、过热性故障、绕组N（X）端接地接触不良、高压熔断器熔断和电弧放电等。

2.2电压互感器

电压互感器，简称PT，主要是由铁芯、绝缘材料、一次绕组、二次绕组共同组成的电器元件，以电磁感应定律为基础原理，以给继电保护装置和测量仪表供电为主要目的，将高电压变换成标准的低电压，实现二次侧设备以及二次系统与一次系统高压设备在电气方面的有效隔离，从而保证了二次设备和人身的安全。

2.3电压互感器质量不过关

由于不同廠家电压互感器制作因素、产品设计因素等，致使电压互感器浇筑质量不过关、热极限输出容量不足等问题。绕组匝间绝缘有效降低，导致匝间出现短路现象甚至被烧坏。电压互感器的热极限输出容量通常为300VA，容量相对较小。

3电子式互感器对策

3.1现场电流互感器极性的判定方法

现在电流互感器的极性判定分2步进行，首先，利用互感器综合测试仪对CT单体进行测试，即先验证P1和S1是否为一对同名端，确定CT单体是不是减极性，保证CT内部接线没有错误。当CT安装在系统中后，再次测量一次CT极性，目的是检测CT极性是否为正极性。比较普遍的方法是利用楞次定律的原理。用一个1.5V电池使一次侧突然产生一个电流，正极加在P1侧，负极加在P2侧，然后用指针电流表（注意不可用万用表电流档，因其无法读出瞬时变化）正极测量二次侧端子排上的x（a，b，c）端，负极测量n端，观察突变的二次侧电流方向。此时注意一次侧电流要持续输入，假如瞬时指针表上二次电流方向正偏而后归零，则认为此时极性为正极性，满足要求，否则瞬时指针表二次电流反偏而后归零，则为反极性，需要改正。

3.2优化数据采集及控制算法。

隔离开关分合空载母线、线路带电时分合线路侧隔离开关、断路器分合高压线路、电容器组及电抗器操作等产生的暂态电压波，通过电流电压互感器及电缆耦合到电子式互感器采集装置。软件上采用优化数据采集及滤波算法，对由快速脉冲群干扰产生的数据进了滤波处理，可以消除由于脉冲干扰所引起的采样值瞬时异常现象，避免保护误动。除以上控制措施外，还可以通过在隔离开关处并联阻尼电阻进行抑制。因为阻尼电阻可以消耗掉隔离开关断口之间的电场能量，降低系统振荡。理论上希望阻尼电阻越大越好，但是随着系统的导通电阻将会被短接，同时如果电阻过大，将会引起系统电压发生较大突变，系统将会发生新的震荡，电阻的取值取决于系统的容量及线路的长短，但在工程上隔离开关不可能依据系统容量配置不同的合闸电阻，一般参照相应电压等级断路器合闸电阻进行设计。

3.3快速处理接地故障

系统发生接地故障时，调度监控人员应与变电运维部门及时联系和配合，对接地类型、接地线路、接地设备进行准确判断，及时消除接地故障，避免长时间接地运行，烧毁电压互感器。

4电子式电流互感器的技术发展

国内的电子式互感器进行研究和发展已经很长时间，但是在创新的过程中应该按照国家制定的标准，但是目前，依然存在众多的技术难点和县城运行可靠性和稳定性，这样有待提高科学技术水平。经过几年的研究发展，在实际运行经验来看，电子式互感器在投运之前进行专业检定机构和全部实验项目，同时应该制定精细化管理，避免在运行的过程中出现故障。这表明电子式互感器制造技术还不熟悉，还有并没有完善电子式互感器的性能。尤其是对于现场运行工况的试验项目不够完善。企业相关部门应该建立独立的管理机构，针对电力系统进行严格的管理。要结合实体的情况进行分析，进行标准化的定义和改善，因此，要结合实际情况进行分析，对系统的运作进行统筹兼顾，针对局部进行调整，有效的实现电力系统自动化，从而提高经济利益。

结语

电流互感器在机电保护中发挥至关重要的作用，其不同的安装位置也会对继电保护功能造成一定的影响，不同的安装位置有自身的优缺点，因此在实际的运行中，要根据变电所的实际位置、周围环境、故障发生的概率以及系统运行方式等诸多因素来综合考量，还要充分考虑到故障对设备和系统造成的影响和范围等因素，再选择合适的安装位置和朝向，尽量减少故障时间，降低影响区域，确保系统的稳定运行。

参考文献：

[1]GB/T30155-2013智能变电站技术导则[S].

[2]Q/GDW414-2011变电站智能化改造技术规范[S].

（作者单位：国网新疆电力公司电力科学研究院）