智能化中压开关柜的在线监测和传感器技术

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1、用于电力系统测量和保护的新型电子式互感器NewTypeElectronicTransformerforMeasurement&ProtectionofPowerSystem （西安高压电器研究所，任稳柱陕西，西安710077） 1概述电力工业在国民经济中占有重要的地位，现代工业、农业、交通、国防以及人民生活的许多方面都离不开电。输变电设备是电力设备的重要组成部分，电站发出的强大电能，只有通过输变电设备才能输送到各个用户。互感器是输电线路中不可缺少的重要设备，其作用就是按一定的比例关系将输电线路上的高电压和大电流数

2、值降到可以用仪表直接测量的标准数值，以便于用仪表直接进行测量。互感器除用作测量外，还可以为各种继电保护提供电流和电压信号和动作电流。电力系统一直用电磁式CT（电流互感器）和PT(电压互感器)测量一次侧电流和电压，为二次计量及保护等设备提供电流及电压信号.电磁式互感器的工作基于电磁感应原理，CT的额定输出信号为1A或5A，PT的额定输出信号为100V或100/V。它们的结构和变压器相似，在其铁心上绕有一、二次绕组，靠一、二次绕组之间的电磁耦合，将信号从一次侧传到二次侧。在铁心与绕组间，以及一、二次绕组之间必须有足够

3、耐电强度的绝缘结构，以保证所有的低压设备与高电压相隔离。电磁式互感器的缺点是：①绝缘难度大，特别是500kV以上，因绝缘而使得互感器的体积、质量、及价格均提高。例如，常规的油浸式电流互感器500kV产品的价格要比330kV的价格增加一倍；②动态范围小，电流较大时，CT会出现饱和现象，输出的二次电流会严重畸变，影响二次保护设备正确识别故障，造成保护拒动，使电力系统发生严重事故；③互感器的输出信号不能直接与微机化计量及保护设备接口；④易产生铁磁谐振等；⑤其频带响应特性较差，频带窄，系统高频分量无法传递，从而使新型的基

4、于高频分量的快速保护无法实现，等等。电子技术与计算机技术的进步推动了新型互感器的研究，随着以微处理器为基础的数字保护装置、电网运行监视与控制系统的发展，互感器输出值仅需要数伏，极小功率输出，因此，必须调整互感器结构以适应电参数采集的新要求。许多科技发达国家已把目光转向新型电子式电压、电流互感器的研究。国际电工协会也已发布电子式电压、电流互感器的标准，分别是：IEC60044-7:1999Instrumenttransformerpart7.electromicvoltagetransformer.IEC60044

5、-8:2002Instrumenttransformerpart8.electromiccurrenttransformer.电子式互感器的含义，除了包括光电式互感器，还包括其他各种利用电子测试原理的电压、电流传感器。在中压领域，电子式电压互感器一般采用电阻分压器、电容分压器或阻容分压器的原理。电子式电流互感器一般采用空心电流互感器（罗哥夫斯基线圈）和具有小铁心的轻载电流互感器。其二次输出均为小电压信号。在高压领域，电子式电压互感器一般采用同轴式电容分压器或光电电压互感器器，电流互感器采用上述两种原理或光电电流互

6、感器原理。这些电子式互感器和传统的电磁式互感器相比较均具有下列种种优点。电子式互感器的原理汇总于表1。（1）优良的绝缘性能以及便宜的成本价格电磁感应式互感器的高压母线与二次线圈之间通过铁芯耦合，它们之间的绝缘结构复杂，其造价随电压等级呈指数关系上涨。而电子式电流互感器所用材料为玻璃、光纤、SF6等绝缘材料，所以绝缘结构简单，其造价一般随电压等级升高呈线性增加。 表1.电子式互感器的原理汇总中压领域电压测量电流测量ll        电阻分压器ll        电容分压器ll        感应式宽带传感器ll 

7、       罗哥夫斯基线圈高压领域ll        阻容分压器ll        电容分压器ll        光学互感器（玻克斯效应）ll        感应式宽带传感器ll        罗哥夫斯基线圈ll        光学互感器（法拉第效应）ll        混合式光电互感器（2）不含铁芯，消除了磁饱和及铁磁谐振等问题电磁感应式电流互感器由于使用了铁芯，不可避免地存在磁饱和及铁磁共振和磁滞效应等问题，而电子式互感器则不存在这方面的问题。（3）抗电磁干扰性能好，低压边无开路高压危险，低压边短路无过热危

8、险电磁感应式电流互感器二次回路不能开路，低压边存在开路产生高压危险。由于电子式电流互感器没有铁芯，或在二次输出端内部已短接有小电阻，所以在二次开路时不会因为铁芯耦合产生高电压。电子式电压互感器主要是分压器原理，二次短路时也不会产生过热现象，因此从根本上保证了人身及设备安全。（4）动态范围大，测量精度高电网正常运行时，电流互感器流过的电流并不大，但短路电流一般很大，而且随着