0引言:
隨著電里系統(tǒng)向大容量、超高壓和特高壓方向發(fā)展,電力設(shè)備越要求小型化、智能化、高可靠性。目前電山系統(tǒng)廣泛應(yīng)用常規(guī)電磁式電流、電壓互感器或電容式電壓互感器,因系統(tǒng)電壓增高,使互感器的絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積增加,造價也隨之升高,同時電磁式互感器還有磁飽和、鐵磁諧振、動態(tài)范圍小等缺點,難以滿足電/J系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展要求。而新型電子式互感器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、扒電磁干擾、不飽和及易于數(shù)字信號傳輸,能順應(yīng)電力工程的發(fā)展要求,特別是隨著GIS、IIGIS的普遍應(yīng)用和特高壓變電站的建設(shè),電子式互感器在工程應(yīng)用上的實踐已顯得尤其重要;早在上世紀50年代,國外如ABB、S[MENS、TOM等公司丌始進行新式互感器的研究,電子式互感器就是主要的一種。90年代初,國外已應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。國內(nèi)目前已有40多個電子式互感器和數(shù)字化變電站成功運行,等級覆蓋10—500kV,應(yīng)用范圍包括獨立型、GIS型、變壓器套管型等。
1 電子式互感器標準依據(jù):
電子式互感器必須在標準規(guī)范下進行設(shè)汁、制造、試驗和運行,IEC60044—7《電子式電壓互感器》、1EC60044—8《電子式電流互感器》、IEC61850《變電站網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》等標準”的相繼頒布,相應(yīng)國標報批稿業(yè)已經(jīng)定稿,為電子式互感器的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ),和常規(guī)互感器標準GBl207、GBl208相比,電子式互感器標準的大部分內(nèi)容相同,增加了數(shù)字量的定義、原理、數(shù)舉描述、試驗規(guī)定等則是較為明顯的不同。
2 電子式互感器與常規(guī)互感器的對比
2.1定義的區(qū)別
根據(jù)標準描述,電子式互感器是具有模擬量電壓或數(shù)串量輸出,供頻率15~100HZ的電氣側(cè)量儀器和繼電保護裝置使用的電流電壓互感器?梢娖涔δ堋(yīng)用范圍和常規(guī)互感器完全一致,區(qū)別在于輸出量,足可供二次設(shè)備直接使用的模擬電壓信號或數(shù)字量,如電子式電流互感器(ETA)模擬量輸出標準值為22 5,150,200,225MV(測量用)和4V(保護用),數(shù)字量輸出標準值為2D4111(測量用)和0lCFII(保護用),而常規(guī)電流互感器(常規(guī)TA)輸出為電流信號,這直接導致了包括設(shè)備銘牌參數(shù)在內(nèi)的一系列不同,如電子式互感器可根據(jù)需要通過軟件設(shè)定變比,而不再使用常規(guī)形式如600/300/5來定義。
電子式互感器的精度等級與常規(guī)的差別不大。
以電流互感器(TA)為例,測量用TA的標準精度為O.1,O 2,O 5,l,3,5級,供特殊用途的為O 2S和o 5s級:保護用TA的標準精度為5P,10P,和5TPE,其中5TPE的特考慮短路電流中有非周期分量的暫態(tài)隋況,其穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)誤差限值分別與5P級、TPY級常規(guī)TA相同。
電子式互感器的原理和常規(guī)的有很大小同
電子式互感器的不同原理分類,見圖1。
2.2 結(jié)構(gòu)的區(qū)別
ETA結(jié)構(gòu)見同2。在高電位等勢體內(nèi),完成一次電流傳變、二次信號采集、數(shù)字信號凋制和光信號輸出,光纖從等勢體山線,通過絕緣支柱走線到地電位,進入光纜引至位于集控室的合并器單元,常規(guī)TA不論正置式或倒置式,都要把地電位引至二次線圃,使高低電位之間的絕緣距離為線圈內(nèi)半徑,因采用光纖絕緣體,電子式互感器將高低電位間的絕緣距離擴大全整支絕緣杜高度,
2 3 性能的區(qū)別
1)絕緣性能 由前文可知,電子式互感器的絕緣性能遠優(yōu)于常規(guī)互感器,尤其在超、特高壓系統(tǒng)中,它的應(yīng)用將使其可靠性得到極大提高。
2)系統(tǒng)精度 應(yīng)用常規(guī)互感器的系統(tǒng)存在若干獨立誤差環(huán)節(jié),如二次小信號變換誤差、采樣誤差、傳輸誤差等,幾互感器要求暫態(tài)試驗,但二次小信號傳變器的暫態(tài)特性往往不能滿足要求,從而增加了系統(tǒng)誤差。而對于電子式互感器,其額定誤差是指數(shù)字信號與標準一次信號間的比差和角差,即以上沒有被計入常規(guī)互感器誤差項目,在電子式互感器誤差中被計入,其輸出直接供給二次設(shè)備使用,降低了系統(tǒng)誤差
3)負載特性 常規(guī)互感器對負載要求嚴格,TA二次不能開路,電壓互感器(TV)二次不能短路,負載特性試驗要在額定負載下完成,電子式互感器輸出為數(shù)字量,通過光纖傳遞至二次設(shè)備而基本無損耗,無負載要求,避免了可能導致危及設(shè)備或人身安全的問題,
4)體積造價 常規(guī)互感器為滿足絕緣、負荷和暫態(tài)等方而要求,設(shè)備體積較大,且隨著電壓等級上升,體積越加龐大,造價昂貴。而ETA由于采用的羅哥夫斯基線圈為非磁性線圈,不會山現(xiàn)磁飽和及磁滯現(xiàn)象,具有良好的線性度和暫態(tài)特性,用于保護可輕易達到5TPE級而體積很小:用于測量計量的低功率鐵心線圈,輸出功率微小,因此可用較小的截面達到精度要求,在超高壓和特高壓等級,電子式互感器的體積造價均遠小于常規(guī)互感器
2 4 試驗的區(qū)別
電子式互感器型式試驗在國家高電壓計量站和國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進行,試驗項目為標準所列全部型式試驗項目、例行試驗項目和特殊試驗中的機械強度試驗、截斷雷電沖擊試驗。基本上這些試驗項目和常規(guī)互感器相同或類似,此外,為檢驗鄰近效應(yīng),增加了它對準確度的影響試驗;為考驗工作在高電位的電子單元,增加了傳遞雷電沖擊對穩(wěn)定性的影響試驗,因原理不同,電子式互感器的試驗項目和常規(guī)的有所區(qū)別。如穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)電流誤差試驗的測量儀器需有數(shù)字輸入接口。電子式互感器的局放試驗,因絕緣結(jié)構(gòu)的改變而使局放量非常小,常規(guī)互感器的伏安特性試驗,允許在副邊施加電流,來驗證飽和特性,電于式互感器囚不輸出電流,也不允許施加電流信號,否則將損壞二次回路和絕緣。
2.5 應(yīng)用的區(qū)別
圖3為常規(guī)互感器和電子式互感器與二次設(shè)備連接的示意圖。常規(guī)互感器二次輸出側(cè)以1 A、5 A或100V信號形式與電能表計、控制保護等二次設(shè)備相連接,目前絕大多數(shù)二次設(shè)備廠商提供的產(chǎn)品也是按此匹配的。而電子式互感器的二次輸出參數(shù)則完全不同,繼電保護、計量儀表及測控裝置等二次裝置適個數(shù)字化,與電子式互感器的應(yīng)用較為接近。因此,互感器的精度等級、二次側(cè)輸出參數(shù)和與之相連的二次設(shè)備匹配和無縫連