摘要:随着智能电网的不断发展,电子式互流互感器开始得到重视和运用。同时电子式电流互感器无论是在工作原理还是结构特性方面,均显著区别于传统电磁式电流互感器。此外,电流互感器的特性直接关系到整个电力系统的安全稳定运行。因此文章重点就10KV电子式电流互感器展开分析。
关键词:10kv;电子式电流互感器;探讨
电流互感器是在电力系统中应用于保护和测量的重要设备,其准确度和稳定性对电网的运行有着重要的影响。随着电网智能化、数据化的发展,传统式电流互感器由于绝缘特性差、体积大、易发生铁磁谐振等缺陷而难以满足电网未来的需求。电子式电流互感器在绝缘特性、性能稳定性、信号可靠性等方面比传统式电流互感器更具有优势。由于电子式电流互感器在工作原理、绝缘结构等方面与传统式电流互感器不同,并且在绕制过程中容易引入额外误差,因此在实际工作环境中需要考虑环境温度变化对电子式电流互感器输出电压的影响。
1性能优势
近年来,电子式电流互感器逐渐成为新的发展趋势。在国家颁布的相关标准中,电子式电流互感器被分为两大类型:一类是AOCT,即有源混合式电子式电流互感器;另一类是OCT,又称无源光学电子式电流互感器。其中,有源混合式电子式电流互感器主要采用低功率电磁式电流互感器以及罗氏线圈作为主要的电流传感元件。与传统技术手段下的电流传感元件相比,罗氏线圈具有诸多应用优势,如不饱和、动态范围宽等,可在一定程度上提升电流传输效率;但其也存在缺点,如抗干扰性低,外界磁场、环境中的温湿度变化等都会对其产生影响,且在人工绕制以及多层绕制过程中容易出现额外误差。在当前的多种类型电磁式电流互感器中,低功率电流互感器应用优势相对明显,不仅有相对成熟的技术体系,也有较为稳定的性能与较高的输出灵敏度,可进行批量生产,在电力系统中得到了相对广泛的应用。
2电子式电流互感器工作原理
2.1罗氏线圈
罗氏线圈是一种基于法拉第电磁感应定律和安培环路定律的ECT。罗氏线圈的输出信号是被测电流对时间的微分,其可以输出0~4V或0~1V的模拟小电压信号到控制器,一般通过一个对输出的电压信号进行积分的电子电路还原得到被测电流。
2.2低功率电子式电流互感器(LPCT)
LPCT作为一种ECT,主要由TA、取样电阻Rs和信号传输单元组成。LPCT采集一次设备电流并将其转换为二次小电流is,取样电阻将二次电流转换为正比于一次电流的小电压信号输出。LPCT的额定变比一般为:相电流600A/1V。零序电流20A/0.2V。
2.3电容分压型电压互感器(EVT)
电容分压型EVT采用电容分压器作为传感元件,主要由分压器、传输单元和信号处理装置组成。其中电容分压器的结构如图1,图中C1为高压臂电容,C2为低压臂电容,将高、低压臂电容串联可以从一次高压u1中分压得到低电压信号u2,低压臂电容两端并接的精密电阻器R,用来形成能量释放的通道,提高暂态响应速度。
图1电容分压器结构示意图
图1 误差试验电路图
电容分压器的输出电压u2与一次电压u1的关系式为:
电容分压型EVT的额定变比为:相电压(10kV/)/(3.25V/);零序电压(10kV/)/(6.5V/3)。
3互感器温度试验及其分析
3.1试验方案
在高温/低温下进行试验,参照相关的技术条件及国家标准,在-40~70℃范围内进行全温度循环试验。对于电子式电流互感器的误差试验使用比较法,其作为标准源的电流互感器需要使用准确度不低于2级的待测电流互感器。电子式电流互感器的误差试验原理电路如图1所示。图1中电流互感器YTL为0.5级待测Rogowski线圈电子式电流互感器。而T1选用0.1级的电磁式电流互感器为标准电流互感器,符合互感器误差试验所需标准。以高准确度的继保测试仪出来的电流信号作为电流互感器的信号源,待测电子式电流互感器的输出信号与传统电磁式电流互感器的标准源信号进行对比,完成对待测电流互感器的校验。
3.2 LPCT互感器的温度试验结果分析
将LPCT线圈电子式电流互感器放入温度控制箱内,调节温度变化范围为20~70℃和-40~20℃,测试LPCT线圈电子式电流互感器的温度特性。试验表明,LPCT互感器的比差和角差均符合0.5级准确度互感器的要求,LPCT电子式电流互感器具有良好的温度特性,非常稳定。
3.3 Rogowski互感器的温度试验结果分析
3.3.1温度对Rogowski线圈的影响
将Rogowski线圈电子式电流互感器放入温度控制箱内,调节温度变化范围为20~70℃和-40~20℃。试验表明,10kVRogowski线圈电子式电流互感器在20~70℃范围内,其比值差随着温度的升高而变大。达到50℃时,互感器的比值差为5/1000,到达了临界点。当环境温度为70℃时,互感器的比值差接近于1%。在-40~20℃范围内,其比值差随着温度的降低而变大。环境温度为-40℃时,比值差接近1.7%。相比较在高温下的电子式电流互感器情况,低温条件对12kVRogowski线圈电子式电流互感器影响更大,而角差一直符合0.5级电子式电流互感器准确度要求。
3.3.2温度对Rogowski线圈+积分器的影响
试验表明,Rogowski电流互感器在高温条件下,温度对积分器的影响不是很大;在低温条件下,温度对积分器是有影响的,如在-30℃条件下比差大约在0.2%,在-40℃条件下比差大约在0.3%;而角差一直符合0.5级电子式电流互感器准确度要求。
总之,在电力系统中,电流互感器是重要组成设备,有着十分重要的保护与测量作用,电流互感器的性能质量直接影响电力系统的安全稳定运行,影响用户正常用电。因此,需加强对10kV电子式电流互感器的研究,为我国电力事业的健康稳定发展提供重要保障。
参考文献:
[1]侯春光,阎文博,高有华,曹云东.电子式电流互感器的温度试验研究[J].电器与能效管理技术,2020(02)
[2]李磊.一种智能变电站电子式互感器改造的方案[J].红水河,2019,38(06)
[3]杨桂平,熊江咏,郭毅,熊刘.智能配电一二次融合电子式电流互感器优化设计[J].电力电容器与无功补偿,2019,40(05)
[4]卓浩泽,唐志涛,李金瑾,韦杏秋,龙东.温度对电子式电流互感器与传统电流互感器输出精度的影响[J].电测与仪表,2018,55(04)
论文作者:马旭平
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30