摘要：数字化变电站现在已经开始进行试点建设，其中电子式互感器的应用地位逐渐得到凸显，文章分析了电子式电流互感器在实际应用过程中选型配置的问题，并对其应用效果进行分析。
关键词：电流互感器；电子式设备；选型配置
1、前言
电子式电流互感器综合应用了多方面的专业技术，是较为先进的变电系统设备，可以提供可靠的数据且运行较为稳定，有着较为广阔的应用空间。文章分析了电子式电流互感器在应用过程中要进行选型配置的过程。
2、相关概述
在高压供电系统中，线路电流大到几万安培小到几安培，而保护测量装置需要较为统一的二次电流量；此外线路运行电压高，直接测量存在很大的危险。而电流互感器就可以传变二次电流，实现电气绝缘隔离。电力传输容量的倍增和电网运行电压等级的提高，在1lOkV及以上电压等级变电站中使用的传统电磁式电流互感器暴露出许多内在的缺陷，如输出端二次开路产生的过电压；大故障电流使铁芯磁饱和，无法真实传变故障电流的大小及变化过程；铁芯大电感导致相位滞后使频率响应受限，不能传变故障电流的高频分量，不利于开展故障分析；存在爆炸的危险；铁磁共振效应；体积重量较大；不易与数字控制设备接口对接等。电子式电流互感器是从八十年代开始研发的，它的传变原理与传统电磁式电流互感器不同，是集光学（光材料学）、电磁学、电力电子学、电力绝缘技术、光通讯传导技术和计算机技术相融合发展的新产品，能够为高压、超高压输变电系统的电气测量和保护提供先进、可靠的数据，是高压、超高压输变电系统向电子控制和数字控制发展的重要手段，紧随电力系统电流测量设备的发展步伐，终将替换传统互感器。目前世界上还仅有少数国家具有研发和生产的能力，且只有少数产品投入市场运行。
3、电子式电流互感器
电流互感器保护级的工作条件与电流互感器测计量级不同，电流互感器保护级只在比正常电流大几十倍的条件下才能有效工作。测计量级电流互感器主要用于测控装置及计量仪表，在线路正常工作状态时，用来测量高压线路中的电流量。用于不同设备、不同电压等级下的电子式电流互感器，其要求不同，所以选取合适的电子式电流互感器对于设备的正常检测和保护起着至关重要的作用。随着电网改造的实施，电器制造业也相应增加了生产和投资规模，电器制造业得到了空前的发展机会。电流互感器作为系统中电流采集、传感、变送的设备，能将系统中一次电流转化为标准的二次电流，供给保护、测量、计量等二次设备。无论在生产环节、变换环节、传输环节，电流互感器都是重要的一部分，其采样的准确和运行可靠直接关系到电力系统经济运行的安全。我国智能变电站在各地已相继投入运行，国家对电网建设投资进入了新的增长期，这使得我国电力系统的容量也随着增加，并且运行电压等级已经达到了1000kV之高。建设“统一坚强的智能电网”的工作思路在国家电网公司被提出，一次设备智能化和二次设备网络化是其主要的两个技术特征。电子式互感器设备通过光纤介质或双绞电缆和二次测计量、保护装置进行连接，信息的传输依靠IEC61850-9-2协议的SV采样值、GOOSE报文等信息。传统的电磁式电力互感器由于其固有的不足，己不满足新的电力应用需求。所以实现智能电网的必然因素必定是新型的电子式互感器的运用。电磁式互感器二次输出以模拟量的形式输出，但是IEC61850标准和智能电网技术规范要求，互感器二次输出需要以数字量信号为标准。电子式互感器二次数字量输出精准是保证智能变电站安全稳定运行的关键，研究其现阶段的工程应用对今后电网安全稳定运行有着极为关键的意义。电子式电流互感器的研究使用要追溯至20世纪中期，许多公司和科学研究机构都不惜投入大量的人力和资金，以此来助推电子式互感器的科学研究进程。目前美国、法国、日本等国家已经进入了实用化的研发设计，并逐步向特高压方向发展。国外的ABB、阿尔斯通、阿海珐等电气公司研发的电子式电流互感器已经有了长时间在网运行的经验，全智能化的变电站也已经投入运行，有相当高水平的实用化工作业绩。
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4、选型
4.1绝缘性能
电磁式互感器随着电压等级的提高的造价沿指数上升，因为高低压侧之间通过铁芯实现磁耦合，必然造成它的绝缘结构相对比较复杂，综合市场效应获得较高的绝缘性能需要付出更高的代价。然而电子式互感器高低压侧之间的信息传输是由绝缘特性好的光纤完成，绝缘结构简单，成本随电压等级提高而线性增加。
4.2磁路饱和及铁磁谐振问题
电磁式互感器在电力系统运行中如果发生短路等故障，继电保护装置因电流增加动作后跳开断路器以及空投大型电力变压器，电磁式互感器铁芯内存有大量剩磁，使之出现严重饱和现象，从而造成电磁式互感器暂态传变性能大大降低，容易导致继电保护装置发生误动作或故障。而电子式电流互感器不使用铁芯，这就在很大程度上杜绝了磁路饱和现象，铁磁谐振现象有效得到抑制，直接促使暂态性能大大提升，保证了继电保护装置在故障发生时动作的准确性，从而保障继电保护装置的正确动作率，通过此项手段促进电力系统的运行可靠。纤容量大。光纤传输系统以光纤为介质，光波为载体，其载波一光波的频率（约1014Hz）高，容量大。②中继距离长、损耗小。工程中使用的光纤传输系统的光纤多为石英光纤，此光纤在1.55um区的损耗为0.18dB／km，在传输介质中损耗较低。由其组成的光纤传输系统的中继距离也比其它介质构成的系统远。③电磁干扰影响小。光导纤维由非导电的石英玻璃丝组成，电磁波在光纤中不产生感应电势，不含与信号无关的噪声粒子。当它与高压线路平行铺设时，可以有效避免受到电磁干扰。④保密性能优良。由于采用光纤的特殊材质传递方式，光纤中的光波活动范围被控制在光纤的纤芯和芯包界面传送，极少传到光纤之外。
4.3暂态响应宽度
如果电力系统正常运行，电流互感器的负荷电流并不大，但如果电力系统发生接地、短路等故障，电流互感器的电流变大。电磁式电流互感器的测量频带因磁路的饱和得到非常严重的限制，使得计量装置和继电保护装置各自的功能参数需求无法得到满足。电子式电流互感器暂态响应宽度大，每个测量通道的额定电流可以达到几千安培，当发生接地、短路等故障时过载电流将会达到几万安培，并且计量装置和继电保护装置的不同要求可以同时得到满足，电流测量通道结构简单。
5、结束语
智能变电站项目运行过程中一次系统电气量的传输能够进行数字化的传输过程，这是因为电子互感器在运行过程中可以应用数字输出技术，因而其有着重要的应用意义。
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论文作者:于洋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/12
标签：互感器论文; 电流互感器论文; 电流论文; 电子论文; 光纤论文; 安培论文; 测量论文; 《基层建设》2019年第25期论文;