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摘要：传统的电磁式和电容式互感器的运行稳定性好，积累了丰富的经验，国内外也有大量的研究成果。但近年来，电子变压器以其优良的绝缘性能、无饱和、良好的动态响应和宽的频率范围，在智能变电站和直流输电工程中得到了广泛的应用。本文在分析电子互感器系统和设备的结构和原理的基础上，分析了电子式互感器系统的异常原因和解体的研究和论证。最后，对电子式互感器的设计、制造、质量控制和运行维护提出了几点建议。
关键词：智能变电站；电子式互感器；故障；建议
1电子式互感器概述
随着电力系统的发展，发电和输变电的容量不断增加，为了减小变电站的占地面积和建设空间，提高电力系统的自动化程度，现阶段设计的电流互感器需要满足“智能化、数字化、一体化、光纤化”的要求。智能化是提高网络和微机在电气测量中的使用，对变压器给予一定的自我判断和识别能力，主要是通过外部电路对软件进行一些改进和优化。数字手段，尽量减少传统的模拟信号指针读数盘所使用的数字仪器，减少人为误差引起的测量不准确的读数。集成是指多相电流互感器甚至多相电流互感器和电压互感器成套设备，它可以减少设备的体积，节约了大量的人力物力资源。在测量系统中，光纤用于传输信息，并消除电磁场对测量结果的影响。根据目前电力系统的发展趋势可以预见，在不久的将来，一个新的实用的电子变压器将取代传统的电磁变压器，电子式电流互感器是代表之一，它可以完全满足上述要求。
2电子式电流互感器分类
2.1有源型
有源型电子式电流互感器的原理是将高压侧电流信号，通过采样绕组将电信号传递给发光元件变成光信号，再通过光纤传递到低压侧，进行逆变，变换成电信号后放大输出。高压侧电子器件的电源来源于母线电流供电方式、超声电源供电方式以及光供电方式。有源型电子式互感器是较早期的结构，其优点是结构简单、稳定性好、可靠性高。其缺点是采样信号的顶部结构较为复杂。
2.2无源型
无源电子式电流互感器传感头不需要使用电源。传感头由法拉第电磁感应原理，位于低势光源发出的偏振光通过光学纤维的高压侧，并通过在电流产生的磁场测量。在磁光玻璃的磁场中旋转偏振光的偏振面，并通过偏振的电流信号来调制光波。将当前信号的光波通过光纤传输到低电位侧。被动结构的优点是结构简单，并且不使用传统的电磁感应元件，无磁饱和问题，充分发挥电子式电流互感器的特性，应用于高电压侧尤其是无源电子器件，没有稳定的温度，变压器的运行周期较长。缺点是，磁光玻璃电子电流互感器用于制造光学精密元件是困难的，它是难以长期稳定运行，测量精度难以实现。
2.3全光纤型
全光纤型电子式电流互感器实际上也属于无源型电子式互感器，只是传感头是由光纤本身制成，其余组成部分与无源型完全相同。其结构如图3所示。全光纤型电子式电流互感器的优点是传感头结构较为简单，比磁光玻璃更容易制造，其精度、寿命、可靠性都比磁光玻璃电子式电流互感器要高。缺点是这种互感器所采用的传感光纤为保偏光纤，比无源型和有源型2种电子式电流互感器采用的普通光纤品质要求都高，造价较为昂贵，且生产工艺要求高，因此制造稳定性和可靠性高的保偏光纤非常困难。
图1横向比较
3电子式电压互感器发热不均衡分析
某变电站110kV2号TVA相故障后，选用同厂家、同型号但不同批次的备用电子式电压互感器临时替换。红外测温后的恢复。三个阶段之间的相位比较表明，三相设备的最大温度差是很大的。其中，一个设备的最大表面温度为34.2摄氏度，比没有更换的B，C的最高温度（28.5C和27.9C）高于约6。经过分析，由于不同批次，新老设备的设计参数不一致。新TV电抗器线圈匝数为原TV2/3左右，工作电流增加，功率消耗增加。设备的尺寸、冷却面积无明显变化，导致新设备的额定温度较高。
为对比验证，将A相TV与同批次生产的设备红外成像进行横向比较，结果如图1所示。设备本体最高发热温度基本一致，证明设备本体无异常。
4电子式电压互感器电压值异常分析
某变电站220kV1号TVC相电压值由正常值下降10%后又反复升降。该设备计量、保护准确度等级分别为0.2级、3P级。退运后进行试验及检查。进行5%~120%额定电压范围内的误差试验，误差不符合计量0.2级要求，但符合保护3P级要求。进行局部放电测量，预加电压368kV，试验电压175kV，放电量为1pC，没有发现显著的局部放电信号。由于为间歇性故障，进行长时间持续误差试验。在额定电压下，进行了约0.5小时的连续误差试验。误差率由0.95%降低到0.92%，误差不显著改变，但仍不符合规范要求。检查两个接线，发现第二终端行到一个裸露的线圈。在电子电视的操作中，电源线圈作为集电器的备用电源。当接线盒过大或过重时，可能会导致能量服用线圈的间歇短路，磁通增加，磁通减少，两个输出电压重复。将线圈短路，模拟短路故障进行分析。在额定电压下，电视机的两个电压值下降超过8%。识别断层，研究解体。检查线圈连接到两个接线排，在两条导线之间和其余的导线之间，以及在线圈接头和铝箔屏蔽层之间，均未发现短路等异常情况。
因此，最有可能的间歇性故障是线圈接线头暴露部分的两倍，由于机械振动或脏湿引起的间歇性短路引起。
5电子式电流互感器电流值激增分析
一个变电站原有的110kV1102开关间隔一个相一组测量线圈的电流值和正常值偏离正常值，其他线圈电流正常。保护设备的精度分别为0.2和5tpe级测量，分别。一组测量线圈故障的初步怀疑。回归后的测试和检查。这两个线圈的数量，和直流电阻的测量，测量线圈的1个电阻值与出厂值相比有了明显的变化。在5%至100%额定电流范围内测量线圈1和2的误差试验。测量线圈1误差不符合0.2的水平和5tpe水平要求保护的测量；测量线圈2的误差，按照测量和保护的要求。识别断层，研究解体。测试测量线圈1，直流电阻值的2个部分。测量线圈1线圈是正常的，并联电阻值是无限的；测量线圈2和并联电阻值也不例外。解体后的检查发现，测量线圈1并联电阻内部断开。得出的结论是，有可能是一个缺陷的非感性电阻和金属材料的缺陷的过程中。由于整体浇注在树脂中，运行中散热不良，温度太高而断裂。
6结论
本文介绍了电子互感器系统和设备结构的原理，分析了电子式电压互感器和电子式电流互感器的异常现象。为网站和电子变压器的变电站运行维护和制造设计提出以下建议：两线圈电子式电流互感器的并联电阻是铸造树脂、散热性差的操作可能会严重影响设备故障的可靠性。推荐厂家不投并联电阻，便于维修和更换后期。电子式电压互感器的两个短路会严重影响设备的精度。建议操作人员排查两次二次线路接线是否好，如有必要，改变接线方式，以消除短路风险。预测试程序规定了电子测试项目和传统变压器，绝缘电阻，介电损耗和电容测试效果。建议开展红外测温在定期的基础上，有条件开展AIS板测试设备的绝缘监督。提出了提高双电路电子元件的质量控制，如线圈的并联电感电阻。通过对电子元器件的采样、出厂监控、生产过程的控制等，以加强材料的质量、技术的管理。不同批次的电子变压器的设计参数可能不一致，建议可能与厂家相比，同类型，同一批设备的试验结果，并结合厂家设计参数及出厂试验结果进行纵向比较。
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论文作者:赵清源
论文发表刊物:《电力设备》2016年第19期
论文发表时间:2016/12/8
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