电子式与电磁式互感器的比较及在智能电网中的应用.pdf

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1、第34卷第2期华电技术Vol．34No．22012年2月HuadianTechnologyFeb．2012电子式与电磁式互感器的比较及在智能电网中的应用王振岳，陈伟，鹿海成，孙虎云(许继电气股份有限公司，河南许昌461000)摘要:介绍了传统电磁式互感器和电子式互感器的构成及工作原理，对其优、缺点进行了比较并用具体实例进行了说明。对智能化变电站与传统变电站中的采样量进行了比较，对互感器的发展方向进行了展望。关键词:电子式互感器;电磁式互感器;智能电网;变电站中图分类号:TM45文献标志码:B文章编号:167

2、4－1951(2012)02－0050－03较小，其一次侧与二次侧保持安匝平衡。0引言故障时，由于一次故障电流很大，二次电压很电流及电压互感器是为电力系统进行电能计量高，励磁电流增大，铁芯中的磁通密度急剧升高，甚和继电保护提供电流、电压信号的重要设备，其性能至会导致铁芯饱和，致使传变异常。指标直接关系到电力系统的安全、可靠和经济运行，当其二次负载很大时，运行时其二次电压很高，是电力系统电流、电压测量的基本设备。目前，主要励磁电流必然增大，从而使电流变换的误差增大，特应用电磁型互感器。别是在一次电流较大时尤为

3、明显。电磁型电流互感器二次回路不允许开路。如果1电磁型互感器二次回路开路，二次电流消失，去磁作用也随之消电磁型互感器根据其电磁原理可以将其等效为失，铁芯中的磁通密度很高。又由于二次匝数特多，图1所示的等效电路。二次电压会很高，有时达数千伏，不但可能损坏二次绕组的绝缘，而且将严重危害人身安全。1．2暂态特性当系统发生短路故障时，一定伴有电流迅速、大幅度的变化，故障电流中含有大的直流分量与各次谐波分量，这种暂态过程在故障初期最为严重。暂态过程的持续时间与系统的时间常数有关，一般220kV系统的时间常数不大于60

4、ms，500kV系统的图1电磁型互感器等效电路时间常数为80～200ms。系统的时间常数越大，短图中:U1'为互感器一次电压;U2为互感器二次路电流非周期分量的衰减时间越长，则短路电流的电压;Ie'为励磁电流;Z1'，Z2分别为互感器的一次暂态持续时间越长，而且系统容量越大，短路电流的漏抗和二次漏抗;Z为互感器的二次阻抗;Ze'为励幅值也越大，暂态过程严重。磁阻抗;I1'为一次电流;I2'为二次电流。由于系统稳定性的要求，500kV系统的主保护互感器根据其不同的作用又分为电流互感器和动作时间一般在20ms左

5、右，总的切除故障时间小电压互感器，下面以电磁型电流互感器为代表展开于100ms，与220kV系统大致相当。可见，系统主保护是在故障的暂态过程中动作的。说明。1．1稳态特性在电力系统短路、暂态电流流过电磁型电流互感器时，互感器也产生一个暂态过程。如不采取措如图1所示:正常运行时电流互感器一次侧流施，电流互感器很快趋于饱和。特别是在装有重合过电流I1'由于电磁型互感器的电磁特性，其铁芯中闸的线路上，在一次故障造成的暂态过程尚未衰减的磁通密度很低，励磁阻抗Ze'很大，故励磁电流Ie'完毕时，再叠加一次短路的暂态过

6、程，由于电流互感收稿日期:2011－09－28器铁芯剩磁的存在，有可能使铁芯更快地饱和。第2期王振岳，等:电子式与电磁式互感器的比较及在智能电网中的应用·51·在实际故障过程中，由于短路电流非周期分量的影响，即使短路电流值不大，也可能产生严重暂态饱和而形成很大误差。电流互感器的铁芯具有非线性，当一次电流很大，尤其是当一次电流中含有非周期分量而使其偏于时间轴一侧时，铁芯将出现严重饱和现象，使二次电流的数值与波形严重失真。而非周期分量的大小与短路发生时电压的相角有关，当短路发生在电压通过零点时，相当于稳态短路电

7、流通过最大值(接近90°)，此时非周期分量最大，短图3CT饱和时一次、二次波形路初始瞬间的电流完全偏于时间轴的一侧，电流互2电子式互感器感器的饱和也最为严重。#2007－07－12，某局220kV变电站1主变压电子式互感器是一种基于现代光学技术、微电#器低压侧母线发生相间短路，对于1主变压器差动子学技术基础上的新型电流、电压互感器，其构成原保护来说，上述故障是区外故障。但从故障录波图理是:将主设备一次电流转换成光信号并通过光纤#中可以清晰地看到，1主变压器35kV侧二次电流通道传递。根据传感模块是否需要供电

8、划分，电子发生严重畸变(A相、C相)，导致其低压侧发生CT式互感器主要有2类:一类为有源电子式电流、电压#饱和现象，最终致使1主变压器差动保护动作。当互感器;另一类为无源电子式电流、电压互感器。有时的采样如图2所示。源电子式电流、电压互感器在一次侧设置远端模块，将被测电流或电压信号转换为数字光信号，由光纤传输到低压端进行处理。无源电子式电流、电压互感器在一次侧只有无源的光学器件或光纤，利用被测电流或电压产生的磁场