电子式电流互感器在罐式断路器中的组合应用

电子式电流互感器在罐式断路器中的组合应用 电子式电流互感器在罐式断路器中的组合应用 周 星 Zhou Xing 国核电力规划 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院 北京，100032 State Nuclear Power Design and Research Institute，Beijing,100032 ABSTRACT: Electronic current transformer is an important part of the smart substation, and is the key technology to achieve the information automation, the measurement accuracy and reliability of the ECTs will have an important impact on the security, stability and economy of the power system. This paper discussed the combination of the electronic current transformer and the tank circuit breaker, analyzed the measurement accuracy of the ECTs, when they are combined with the tank circuit breaker which will influence the ECTs greatly. Compared the characteristic and the performance of different principle ECTs, and will provide some suggestions to the combination of ECTs and the tank circuit breaker in the smart substation. KEY WORD: EMC, vibration, tank circuit breaker, ECT, smart substation 摘要：电子式电流互感器是智能变电站建设的重要组成部分，是实现信息化的关键技术，其测量准确度及可靠性对电力系统的安全、稳定和经济地运行有着重要的影响。本文针对电子式电流互感器在罐式断路器上的组合应用，分析了在罐式断路器特殊的运行和操作环境下对有源和无源电子式电流互感器测量精度的影响，并提出了选型意见，为智能变电站中罐式断路器与电子式电流互感器的组合方式提供建议。 关键词：电磁兼容，振动，罐式断路器，电子式电流互感器，智能变电站 0 引言 国家电网公司提出建设具有“信息化、自动化、互动化”特征的坚强智能电网。作为智能电网的重要组成部分，智能变电站的设计和建设应充分体现智能电网的特征。 智能变电站是以数字化变电站为依托，通过采用先进的传感器、电子、信息、通信、控制、智能分析软件等技术，建立全站所有信息采集、传输、分析、处理的数字化统一应用平台，实现变电站的自动运行控制、设备状态检修、运行状态自适应、分布协同控制、智能分析决策等高级应用功能，提高管理和运行维护水平。 电子式互感器是电力系统中用于电能计量和继电保护的重要设备之一，是智能变电站建设的重要组成部分，是实现“信息化”的关键技术，其测量准确度及可靠性对电力系统的安全、稳定和经济的运行有着重要的影响。 电子式互感器与一次设备有多种安装方式，包括与GIS组合方式，与隔离开关组合方式等，本文针对电子式电流互感器在罐式断路器上的组合应用，分析了在罐式断路器特殊的运行和操作环境下对有源和无源电子式电流互感器测量精度的影响，并提出了选型意见，为智能变电站中罐式断路器与电子式电流互感器的组合方式和选型提供建议。 1 组合 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 根据电子式互感器传感头测量元件有无供电电源，可将电子式互感器分为有源式和无源式两种。有源式主要基于电磁感应原理，主要包括罗氏线圈和低功率线圈组合型互感器；无源式主要基于法拉第磁旋光原理，主要包括磁光玻璃式互感器和全光纤型互感器[1]。 现阶段，罗氏线圈和低功率线圈组合型互感器已经大量应用于工程，稳定性和运行经验较高，但同时在现场应用中也出现了一些问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ；基于法拉第磁光效应原理的光学电流互感器在国内外进行了大量的研制和开发,但是其性能受菲尔德(Verdet)常数和光纤的固有双折射的影响,始终没能在国内实际工程中大量使用[2]。 罐式断路器可选用与磁光玻璃、全光纤型或者罗氏线圈和低功率线圈组合型电子式电流互感器组合安装，形成组合电器。常用的方法是将其安装于罐式断路器进出线套管升高座外侧，主要有以下几个优点： 1）电子式电流互感器装在罐体外侧，处于低电位，所以数字转换部分可以采用就地电源（220V直流供电），无需激光或母线取能； 2）可以充分利用罐式断路器自身固有的绝缘系统； 3）组合后的电子式电流互感器的传感部分置于低压侧，大大增强了安全性和运行的可靠性； 4）与独立式互感器相比，节约了占地，同时降低了互感器造价。 图1 电子式互感器与罐式断路器组合示意图 Fig.1 Combination diagram of the ECTs and the tank circuit breaker 2 罐式断路器运行环境特点 罐式断路器采用了箱式断路器的优点，结构紧凑，抗地震和防污能力强，但系列性较差[3]。此种断路器为三相分装式，单相由基座、绝缘瓷套管、电流互感器和装有单断口灭弧室的壳体组成。每相配有液压机构和一台控制柜，可以单独操作，并能通过电气控制进行三相操作。断路器采用双向纵吹式灭弧室，分闸时，通过拐臂箱传动机构，带动气缸及动触头运动。 罐式断路器在运行过程中的开关操作、短路故障等暂态过程中会产生的强电磁干扰，磁场主波形的频率范围为150～800kHz，地面上2m处的磁场幅值(峰—峰值)在数十至数百A/m,而相应的地面处磁场幅值降低约一个数量级；于此同时，罐式断路器操作时会产生剧烈的振动，这些因素都会对电子式电流互感器的测量精度产生影响。 3 电磁干扰对互感器的影响 操作断路器时在电流互感器二次侧产生的干扰暂态电流的波形为阻尼衰减振荡波,电流波形频率在1.5kHz～1.5MHz之间,幅值从几十到几百安培，此时对电子式电流互感器的测量影响较大，如果不加以控制，精度会受很大影响[4][5]。 对于有源电子式互感器而言，由于有常规互感器的抗电磁干扰的经验，此方面的进展较快。部分有源电子式互感器厂家对其生产的电流互感器用电路盒进行了电快速瞬变脉冲群抗绕度、浪涌冲击抗扰度、振荡波抗扰度、电压波动和电压跌落等项目的测试，均可达到 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 要求。 对于磁光玻璃式电子互感器而言，光信号输入端和输出端不在同一点，走的路径是一个单向路径，当受到来自外界的温度变化，振动以及电磁场辐射等因素的干扰，单向路径受干扰源的影响就可能会产生同向误差，使得产品的精度出现不稳定性，也影响了产品的实际使用效果。而对于全光纤电子互感器而言，光信号输入输出端在同一点，采用同一个光路，即使来自外界的温度变化，振动以及电磁场辐射等因素的干扰，同一光路路径受干扰源的影响出现的误差也会互相抵消，从而提高了产品的稳定性。下图列出了磁光玻璃式和全光纤式电子互感器在抗干扰能力上的不同。 磁光玻璃式 全光纤式 光路结构 输入输出分光路 输入输出共光路 抗干扰能力 共模抑止能力差 对外界温度、振动敏感 共模抑止能力强 对外界温度、振动不敏感 图2 磁光玻璃式和全光纤电子互感器在抗干扰能力上的比较 Fig.2 The Comparison of the EMC capability of the MOCT and the FOCT 同时，为了满足现场运行要求，互感器的电子线路部分应有4级以上的电磁兼容(EMC)防护措施,在互感器国家标准的要求之外，还需附加高压拉弧干扰试验。为了更好的满足现场运行要求，电子式互感器现场相关的电源、信号引线还应采用抑制高频过压的波阻抗引线，壳体须有充分的接地措施。 4 振动对互感器的影响 当断路器操作时会产生剧烈的振动，加速度约为20g/0.3mm。基于法拉第磁光效应原理的无源电子式互感器的性能主要受菲尔德(Verdet)常数和光纤的固有双折射的影响，其光学元件内部的残余应力会产生随温度变化的线性双折射，从而影响电流互感器的测量精度。当光学玻璃和光纤受到振动和其它机械扰动时，等效于引入应力，同样引起线性双折射。线性双折射的存在降低了传感头的灵敏度，且使灵敏度随振动和温度而变化，影响了整个系统精度和稳定性。各国研究人员针对存在的这些问题做了大量深入的研究工作并多次挂网运行，但设计与加工难度以及长期运行中的稳定性问题仍是阻碍无源式电子互感器的实用化进程。国内的研究项目最终也在光纤固有双折射或温度影响等问题上受阻，未能实现无源式电子互感器的实用化，由此可见振动对无源电子式互感器影响较大[6]。 当采用有源式电子式互感器时，由于其结构类似于传统电磁结构，其抗振动性能也等同于传统结构,总体上抗振动性能优于光学传感器。某有源电子式互感器厂家对其生产的互感器进行了振动前后的准确度实验。冲击振动试验后电子式电流互感器的误差与试验前的差异，应不超过其准确级相应误差限值的一半，实验室试验结果表明：冲击振动试验前后的误差差值未超过0.2S级误差限值的一半，振动试验通过。 5 结论 通过对可以和罐式断路器组合的几种电子式电流互感器的比较和分析，我们可以看出： (1) 对于采用Rogowski线圈和磁光玻璃等电子式互感器而言，大部分采用开环控制技术，这在准确度和动态范围的稳定性方面从原理上来说就有一定的局限性，所以要达到高性能的要求比较困难。 (2) 在抗干扰方面，有源电子式互感器可以借鉴常规互感器多年的运行经验，磁光玻璃式由于从原理和技术上存在缺陷，抗电磁干扰能力还有待加强；而全光纤型电子式互感器从原理上来讲抗干扰能力较强。 (3) 在抗振动方面，有源型电子互感器在传感头部分没有使用特殊的功能性光纤或其它光学元件，而是采用了传统的电流、电压传感器件，如小功率电流互感器、线圈、感应分压器、电容分压器、电阻分压器等，实现起来比较容易，并具有良好的可靠性。当采用有源式电子式互感器时，由于其结构类似于传统电磁结构，其抗振动性能也等同于传统结构,总体上抗振动性能优于光学传感器。 参考文献 [1] Ning.Y.N, Wang.Z.P, Palmer.A.W, et al. Recent Progress in Optical Current Sensing Techniques. Review of Science Instruments. 1995,66(5):3097-3111. [2] 刘丰,卢启柱,毕卫红,郑绳楦.采用激光供能方法的光纤电流互感器. 仪表技术与传感器.2007(5):5～7. [3] 衣立东，孙强，尚勇.首台国产750kV罐式断路器故障分析.电网与清洁能源.2009.25(3):25～28. [4] 邬雄,孙竹森,张广州,郝玉国,万保权,张禹方.500kV变电站电磁骚扰测量研究.高电压技术.2002.28(11):34～35. [5] 梅志刚.电子式电流互感器可靠性和准确度的研究.清华大学硕士 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 .2004.5. [6] 梁仕斌.特殊条件下电流互感器及电子式互感器试验研究.昆明理工大学硕士论文.2008.4. 收稿日期： 作者简介： 周星（1984-），男，硕士研究生，工程师，研究方向为电力系统继电保护，EMAIL:kingfly_423@163.com