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电子式互感器

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传统互感器存在的问题

目前,电力系统主要是采用传统的电磁式电流、电压互感器和电容式电压互感器。

存在的主要问题:

1、绝缘结构复杂,体积笨重,造价高(造价随电压等级呈指数关系上升),特别是用于超高压系统并且要满足大短路容量的动稳定及热稳定要求时; 

2、传统互感器测量稳态电流时,线性度较好;但在暂态时,由于线路中存在直流电流, 使得电流互感器易发生饱和,造成测量误差,可能导致继电保护的误动或拒动;

3、电压互感器可能出现铁磁谐振,损坏设备;

4、由电流、电压互感器引至二次保护控制设备的电缆是电磁干扰的重要耦合途径;

5、采用油浸纸绝缘,易燃易爆,不安全;

6、电磁式电流互感器的二次侧输出对负载要求严格, 若二次负载较大,测量误差就增大,准确度下降;

7、传统互感器的模拟量不能直接与计算机相连(电流互感器模拟量输出为5A或1A) ,难以满足新一代电力系统自动化、数字化的发展需要。

电子互感器的优点  

1、高低压完全隔离,安全性高,具有优良的绝缘性能,不含铁芯,消除了磁饱和及铁磁谐振等问题  

2、抗电磁干扰性能好,低压侧无开路高压危险

3、动态范围大,测量精度高,频率响应范围宽

4、数据传输抗干扰能力强  

5、没有因充油而潜在的易燃、易爆炸等危险 信非常规互感器的绝缘结构相对简单,一般不采用油作为绝缘介质,不会引起火灾和爆炸等危险。

6、体积小、重量轻

电子互感器分类

电子式互感器:一种装置,由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电压或电流传感器组成,用以传输正比于被测量的量,供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。在数字接口的情况下,一组电子式互感器共用一台合并单元完成此功能。

电子式电流互感器:是一种电子式互感器,在正常使用条件下,其二次转换器的输出实质上正比于一次电流,且相位差在连接方向正确时,接近于已知相位角。

电子式电流互感器的基本结构

1有源电子式互感器  

有源电子式互感器利用电磁感应等原理感应被测信号,对于电流互感器采用Rogowski线圈,对于电压互感器采用电阻、电容或电感分压等方式。有源电子式互感器的高压平台传感头部分具有需电源供电的电子电路,在一次平台上完成模拟量的数值采样(即远端模块),利用光纤传输将数字信号传送到二次的保护、测控和计量系统。  

有源电子式互感器又可分为封闭式气体绝缘组合电器(GIS)式和独立式,GIS式电子式互感器一般为电流、电压组合式,其采集模块安装在GIS的接地外壳上,由于绝缘由GIS解决,远端采集模块在地电位上,可直接采用变电站220 V/110 V 直流电源供电。独立式电子式互感器的采集单元安装在绝缘瓷柱上,因绝缘要求,采集单元的供电电源有激光、小电流互感器、分压器、光电池供电等多种方式,实际工程应用一般采取激光供电,或激光与小电流互感器协同配合供电,即线路有流时由小电流互感器供电,无流时由激光供电。对于独立式电子式互感器,为了降低成本、减少占地面积,一般采用组合式,即将电流互感器、电压互感器安装在同一个复合绝缘子上,远端模块同时采集电流、电压信号,可合用电源供电回路 

2无源电子式互感器  

无源电子式互感器又称为光学互感器。无源电子式电流互感器利用法拉第(Faraday)磁光效应感应被测信号,传感头部分分为块状玻璃和全光纤2种方式 。无源电子式电压互感器利用Pockels电光效应或基于逆压电效应或电致仲缩效应感应被测信号,现在研究的光学电压互感器大多是基于Pockels效应 。无源电子式互感器传感头部分不需要复杂的供电装置,整个系统的线性度比较好。无源电子式互感器利用光纤传输一次电流、电压的传感信号,至主控室或保护小室进行调制和解调,输出数字信号至MU,供保护、测控、计量使用。无源电子式互感器的传感头部分是较复杂的光学系统,容易受到多种环境因素的影响,例如温度、震动等,影响其实用化的进程。 

有源式互感器与无源式互感器的比较  

有源电子式互感器的关键技术在于电源供电技术、远端电子模块的可靠性、采集单元的可维护性。基于传统互感器的运行经验,可不考虑Rogowski线圈和分压器(电阻、电容或电感)故障的维护。GIS式电子式互感器直接接人变电站直流电源,不需要额外供电,采集单元安装在与大地紧密相连的接地壳上。这种方式抗干扰能力强,更换维护方便,采集单元异常处理不需要一次系统停电。而对于独立式电子式互感器,在高压平台上的电源及远端模块长期工作在高低温频繁交替的恶劣环境中,其使用寿命远不如安装在主控室或保护小室的保护测控装置,还需要积累实际工程经验;另外,当电源或远端模块发生异常、需要维护或更换时,需要一次系统停电处理。  

无源式电子式互感器的关键技术在于光学传感材料的稳定性、传感头的组装技术、微弱信号调制解调、温度对精度的影响、震动对精度的影响、长期运行的稳定性。但由于无源电子式互感器的电子电路部分均安装在主控室或保护小室,运行条件优越,更换维护方便。有源或无源电子式互感器的应用,均大大降低了占地面积,减少了传统互感器的二次电缆连线,是互感器的发展方向。无源电子式互感器可靠性高、维护方便,是独立安装的互感器的理想解决方案。 

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