張鼎衢，潘 峰，林國(guó)營(yíng)，肖 勇

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，廣州 510080)

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高壓直流電流互感器運(yùn)行現(xiàn)狀及現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)技術(shù)研究

張鼎衢，潘 峰，林國(guó)營(yíng)，肖 勇

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，廣州 510080)

±500 kV和±800 kV高壓直流輸電工程已在我國(guó)順利實(shí)施，±1 000 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)已處于研究試運(yùn)行階段。由于缺乏理論研究和試驗(yàn)設(shè)備的支撐，尚不具備額定條件下直流互感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的條件。報(bào)告了高壓直流輸電工程中高壓直流電流互感器的運(yùn)行及其校準(zhǔn)技術(shù)現(xiàn)狀，研究了直流電流互感器的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法并提出了現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)中的關(guān)鍵問(wèn)題，為高壓直流電流互感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)技術(shù)提供有益參考。

高壓直流輸電；直流電流互感器；現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)；校準(zhǔn)方法

Foundation items：The Program of "One Thousand Talented People" of State Grid Corporation of China(PD71-12-017)；Basic Forward-Looking Technology Projects of State Grid Corporation of China (PD71-14-001)

直流輸電是解決超高壓、大容量、低損耗遠(yuǎn)距離輸電以及互聯(lián)電網(wǎng)的重要手段。目前，我國(guó)高壓直流系統(tǒng)的電壓等級(jí)已從±500 kV向±800 kV推進(jìn)，±1 000 kV系統(tǒng)正在完善中，隨著高壓直流輸電的快速發(fā)展，高壓直流互感器得到廣泛應(yīng)用。隨之而來(lái)，也暴露出直流互感器在實(shí)際運(yùn)行中的問(wèn)題，例如，南方電網(wǎng)公司貴廣二回直流輸電工程貴州興仁換流站，直流極試運(yùn)行期間多次出現(xiàn)交流場(chǎng)隔離刀閘誤操作引起直流差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。研究表明直流電流互感器在運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的高頻干擾信號(hào)下阻抗發(fā)生變化，從而導(dǎo)致直流側(cè)保護(hù)誤動(dòng)作。這些問(wèn)題可以通過(guò)直流電流互感器的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)提早發(fā)現(xiàn)并解決。然而，由于理論研究和試驗(yàn)設(shè)備的匱乏，直流電流互感器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試一般只在低電流下對(duì)互感器變比進(jìn)行粗略考察，尚不具備額定條件下現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的條件。

隨著高壓及特高壓直流輸電系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，對(duì)高壓直流電流互感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)需求將越來(lái)越大，功能要求也將越來(lái)越全[1-3]。額定條件下直流電流互感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)技術(shù)尚為空白，同時(shí)新技術(shù)的發(fā)展提出了新問(wèn)題及新挑戰(zhàn)，加之應(yīng)用的實(shí)際需要，開(kāi)展高壓直流電流互感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法研究、建立現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)迫在眉睫。

1 高壓直流電流互感器運(yùn)行現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外已投運(yùn)的高壓直流電流互感器從原理上可分為3類[4]。

1.1 零磁通式直流電流互感器

零磁通式直流電流互感以磁勢(shì)自平衡為基本原理，通過(guò)電子反饋構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。如圖1所示。圖1中，T1、T2、T3為一次回路磁芯，N1、N2、N3為一次回路補(bǔ)償繞組，N4、N5為磁芯外并聯(lián)的補(bǔ)償繞組。當(dāng)被測(cè)直流電流I1≠0 時(shí)，峰值檢波器輸出的校正電壓U控制補(bǔ)償電流I2，使得原、次邊線圈的磁勢(shì)平衡，即I1*1= I2*(N4+N5)。通過(guò)測(cè)出負(fù)載電阻上的直流電壓就可得出一次直流電流。

圖1 零磁通式直流電流互感器框圖

目前，西門子公司的零磁通式直流電流互感器已經(jīng)應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的直流輸電工程中，例如云南至廣東± 800kV 直流輸電工程，如圖2所示。

圖2 ±800 kV零磁通式電流互感器

中國(guó)電力科學(xué)研究院于2010年研制了50 kV零磁通式直流電流互感器樣機(jī)，如圖3所示。在額定電流(3 000 A)及持續(xù)熱電流工作條件下各點(diǎn)測(cè)量誤差均小于0.2%，在18kA下測(cè)量誤差小于0.3%，同時(shí)，樣機(jī)具有良好的暫態(tài)性能且通過(guò)了電磁兼容試驗(yàn)[5]。

圖3 零磁通直流電流互感器

零磁通式直流電流互感器具有寬測(cè)量范圍內(nèi)高準(zhǔn)確度的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有很好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能，但其絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、絕緣成本較高。因此，零磁通式直流電流互感器多用于測(cè)量電壓等級(jí)較低的換流站中性線上的直流電流，其輸出形式多為模擬電流或電壓[6]。

1.2 有源式直流電流互感器

有源式直流電流互感器由高壓測(cè)量部分、光纖及光纖絕緣子、低壓端合并單元等部分組成。高壓測(cè)量部分包含分流器、空心線圈和遠(yuǎn)端模塊(高壓側(cè)采集及轉(zhuǎn)換電路)，因高壓部分需電源供電，故被稱為有源式，基本原理結(jié)構(gòu)如圖4所示。分流器用于一次直流電流測(cè)量，空心線圈用于一次諧波測(cè)量，空心線圈和分流器輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)端模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)光纖傳輸至合并單元并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約數(shù)據(jù)發(fā)送至直流控制保護(hù)裝置及其他測(cè)量設(shè)備。合并單元內(nèi)的激光器配合光電轉(zhuǎn)換器為遠(yuǎn)端模塊供電。內(nèi)嵌光纖的復(fù)合絕緣子具有高壓絕緣和避免光纖損傷的作用。

圖4 有源式直流電流互感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

目前，進(jìn)口的有源式直流電流互感器在我國(guó)的直流輸電工程中得到了較為廣泛的應(yīng)用，如天廣直流輸電工程安裝了西門子公司的有源式直流電流互感器，如圖5所示。其頻帶范圍為0～5 kHz，測(cè)量準(zhǔn)確度優(yōu)于0.75%；三常直流輸電工程安裝了ABB公司的有源式直流電流傳感器，如圖6所示。其階躍響應(yīng)最大上升時(shí)間為400 μs，超調(diào)小于20%，10%～134%額定電流(3 000 A)范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度為0.5%。

圖5 西門子有源式直流直流互感器

圖6 ABB有源式直流直流互感器高壓部分

2004年，國(guó)內(nèi)首臺(tái)±120 kV有源式直流電流互感器在靈寶背靠背直流示范站掛網(wǎng)運(yùn)行，如圖7所示。該臺(tái)互感器由華中科技大學(xué)和西安高壓電器研究所聯(lián)合研制，直流測(cè)量準(zhǔn)確度等級(jí)為0.2級(jí)。2010年，南瑞繼保有限公司研制的±500 kV有源式直流電子式電流互感器樣機(jī)，其測(cè)量范圍為(10%～600%)Ipr，(10%～120%)Ipr的測(cè)量準(zhǔn)確度為0.2%，階躍響應(yīng)時(shí)間小于125 μs，均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。同年4月，成品在天廣直流改造和葛南直流改造工程中投入運(yùn)行，5年多來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

圖7 有源式直流電流互感器靈寶示范站掛網(wǎng)

有源式直流電流互感器是目前實(shí)際應(yīng)用最多的一類直流電流互感器，其具有信號(hào)光纖傳輸不受電磁干擾、高低電位信號(hào)完全隔離、絕緣性價(jià)比高、傳感器可靠性高且無(wú)飽和、體積小、重量輕、數(shù)字光信號(hào)輸出等優(yōu)點(diǎn)。其不足之處在于供能激光器壽命短，激光供能板卡故障率高。

1.3 反射式全光纖式直流電流互感器

反射式全光纖直流電流互感器是基于法拉第效應(yīng)、薩格納克干涉原理和安培環(huán)路定理的一種無(wú)源式電流傳感器，其原理如圖8所示[4]。光源經(jīng)耦合器由偏振器形成X、Y軸上相互垂直的線偏振光，并以45°角注入保偏光纖傳輸，再經(jīng)λ/4波片后轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮?、右旋的圓偏振光。圓偏振光經(jīng)傳感光纖后在光纖末端反射鏡的作用下互換模式(即左旋光變?yōu)橛倚?，右旋光變?yōu)樽笮?并再次經(jīng)傳感光纖返回。在被測(cè)電流磁場(chǎng)的作用下，兩束圓偏振光經(jīng)過(guò)兩次Faraday效應(yīng)，相位發(fā)生變化(φ=4NVI)，再次通過(guò)λ/4波片后，恢復(fù)為線偏振光，并在光纖偏振器處發(fā)生干涉。最后，攜帶相位信息的光由耦合器耦合進(jìn)探測(cè)器。由于兩束光的相位變化與被測(cè)電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)非互易相位差即可得到被測(cè)電流，其表達(dá)式為：

Id=0.5KlossI0(1+cos(φb+φ))

(1)

式中N——傳感纖的匝數(shù)；V——Verdet常數(shù)；I——導(dǎo)線中的電流)；φb——調(diào)制相位；Kloss——光路損耗；I0——光源輸出光強(qiáng)。

圖8 反射式全光纖電流傳感器原理圖

基于反射式全光纖電流互感器結(jié)構(gòu)如圖9所示，由光纖圈構(gòu)成的傳感頭置于光纖絕緣子的頂部，數(shù)匝光纖圈環(huán)繞著被測(cè)電流母線。光纖圈由保偏光纖連接至絕緣子底部的光路系統(tǒng)及信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)。該原理的電流互感器一次與二次之間無(wú)任何電氣連接，安全性極高[7]。

圖9 全光纖電流互感器結(jié)構(gòu)圖

目前，我國(guó)±800 kV同里(蘇州)換流站和±800 kV浙西換流站均安裝了ALSTOM公司生產(chǎn)的NXCT-F3型全光纖電流互感器。

反射式全光纖直流電流互感器采用全光纖傳感和傳輸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需一次轉(zhuǎn)換器及電源，高低壓絕緣性能優(yōu)良；由于輸入和輸出光路共用一根光纖，抗干擾能力高，同時(shí)還具有傳感響應(yīng)快、數(shù)字信號(hào)輸出的優(yōu)點(diǎn)。但由于傳全光學(xué)器件暴露于戶外，存在隨機(jī)漂移及信號(hào)衰減等穩(wěn)定性問(wèn)題，同時(shí)，傳感光纖需從國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格昂貴。因此，目前反射式全光纖直流電流互感器尚未大量投入使用。

2 高壓直流電流互感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)現(xiàn)狀

我國(guó)從上世紀(jì)八十年代就已開(kāi)始了高壓直流互感器標(biāo)準(zhǔn)體系和現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)技術(shù)的研究。

1986年起華中科技大學(xué)就開(kāi)始研制直流大電流現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量裝置：直流電流比較儀。經(jīng)過(guò)多年對(duì)直流電流比較儀原理、磁屏蔽以及自校準(zhǔn)系統(tǒng)的深入研究，建立了直流大電流計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系。2004年起中國(guó)計(jì)量院著手研究建立高準(zhǔn)確度的國(guó)家直流大電流計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，并尋求方法解決直流大電流現(xiàn)場(chǎng)在線校準(zhǔn)難題。經(jīng)過(guò)10年探索提出了DDC分布式母線優(yōu)化設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)反向偏心安裝法、DDC串并聯(lián)自校準(zhǔn)等方法，解決了直流大電流計(jì)量溯源國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期存在的“準(zhǔn)”、“大”、“現(xiàn)場(chǎng)”三大難題，促進(jìn)了直流大電流計(jì)量的進(jìn)步。

2004年華中科技大學(xué)和西安高壓電器研究所聯(lián)合研制了國(guó)內(nèi)首臺(tái)有源式直流電流互感器(DCOCT)，并提出了現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法，校準(zhǔn)原理如圖10所示。為避免信號(hào)波動(dòng)的影響，標(biāo)準(zhǔn)互感器與被測(cè)DCOCT 采用同步采樣、A/ D 轉(zhuǎn)換的方式；采集結(jié)果經(jīng)數(shù)字輸出口輸出至標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)儀進(jìn)行差值運(yùn)算。當(dāng)時(shí)由于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)條件所限，實(shí)際采用ABB公司準(zhǔn)確度為0.2級(jí)的零磁通直流電流互感器，作為參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比對(duì)試驗(yàn)[8]。

圖10 高壓直流電流互感器校驗(yàn)原理

2010年中國(guó)電力科學(xué)研究院(武漢)研制了一套直流電流互感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括直流電流比例標(biāo)準(zhǔn)、便攜式5000 A高穩(wěn)定度直流電流源、GPS無(wú)線同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[8]。采用該系統(tǒng)對(duì)±800 kV復(fù)龍換流站的光電流互感器在額定電流(4 000 A)下進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)試驗(yàn)。在現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)試驗(yàn)中，由于被校準(zhǔn)直流電流互感器的一、二次部分相距較遠(yuǎn)，因而采用異地同步測(cè)量法。如圖11所示。標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓UP位于直流場(chǎng)；被試輸出電壓US位于控制室。通過(guò)同步測(cè)量?jī)傻氐男盘?hào)，可得到被校準(zhǔn)直流電流互感器的誤差。

圖11 直流電流互感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)試驗(yàn)原理圖

針對(duì)直流電流互感器二次輸出形式的不同，同步采用對(duì)講機(jī)方式或GPS方式：(1)當(dāng)被試直流電流互感器二次輸出不含模擬量時(shí)，采用對(duì)講機(jī)同步現(xiàn)場(chǎng)和控制室兩地的數(shù)字萬(wàn)用表和終端的數(shù)字輸出，為降低讀數(shù)延遲造成的誤差，需要高穩(wěn)定度的直流電流源，并采取多次測(cè)量求平均值的方法；(2)當(dāng)被試二次輸出含有模擬量時(shí)，采用GPS無(wú)線同步數(shù)據(jù)采集裝置同步兩地?cái)?shù)字萬(wàn)用表的數(shù)字輸出，此種方法的同步精度高，可降低對(duì)電流源穩(wěn)定度要求。

除此之外，西安高壓研究所研制了實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)裝置。許繼、南瑞繼保、南瑞航天等公司研制了直流電流互感器校驗(yàn)裝置用于各自設(shè)備的出廠校驗(yàn)。

在國(guó)際方面，直流輸電系統(tǒng)電量信號(hào)的精密測(cè)量并借此優(yōu)化直流輸電的參數(shù)設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制，是高壓直流輸電領(lǐng)域的前沿課題。

可見(jiàn)，直流互感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)缺乏現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法的嚴(yán)密論證，缺少現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)配套的專業(yè)設(shè)備，更沒(méi)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程，諸多問(wèn)題有待研究完善。

3 高壓直流電流互感器的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法

目前高壓直流輸電系統(tǒng)所用直流電流互感器多為0.2級(jí)或0.5級(jí)，一次電流絕大部分在5 kA以內(nèi)。電磁式直流電流互感器一般采用模擬電壓輸出形式；包括有源式和無(wú)源式在內(nèi)的電子式電流互感器一般采用數(shù)字形式輸出，數(shù)字輸出有光數(shù)字和電數(shù)字輸出之分。

對(duì)于模擬量輸出的直流電流互感器，可用差值法進(jìn)行校準(zhǔn)，如圖12所示。

圖12 差值法校準(zhǔn)直流電流互感器原理框圖

校準(zhǔn)誤差表達(dá)式為：

(2)

式中UP——標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓；ΔU——測(cè)差單元輸出電壓。

差值法可大大減小電流源輸出紋波對(duì)校準(zhǔn)準(zhǔn)確度的影響，因此對(duì)直流電流源的穩(wěn)定度要求不高。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)與被?；ジ衅鞯淖儽炔幌嗤瑫r(shí)，需調(diào)整求差單元中的標(biāo)準(zhǔn)電阻箱，使得二者額定變比相等，標(biāo)準(zhǔn)電阻箱引入的負(fù)載誤差應(yīng)小于被校直流電流互感器允許誤差的1/10。該方法要求直流電子式互感器校驗(yàn)儀至少有2個(gè)模擬量輸入端口，標(biāo)準(zhǔn)A/D轉(zhuǎn)換器可采用低準(zhǔn)確度、高分辨力轉(zhuǎn)換器來(lái)測(cè)量差值電壓。

對(duì)于具有模擬量二次電壓輸出的直流電流互感器，也可采用直接測(cè)量法，如圖13所示。

圖13 模擬量直接校準(zhǔn)法原理

校準(zhǔn)誤差表達(dá)式為：

(3)

式中Krp——直流電流比較儀的變比；Kra——被校直流電流互感器的變比；UP——電流比較儀二次側(cè)輸出電壓；US——被校直流電流互感器的二次側(cè)輸出電壓。

模擬量直接校準(zhǔn)法同樣要求直流電子式互感器校驗(yàn)儀具有至少2個(gè)模擬量輸入端口并且需要兩個(gè)相同的高精度A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)兩個(gè)電壓值進(jìn)行采集。校準(zhǔn)過(guò)程中需要利用校驗(yàn)內(nèi)置同步裝置對(duì)上述兩個(gè)模擬輸出量進(jìn)行同步采樣。

對(duì)于具有數(shù)字量輸出的直流電流互感器，其輸出是對(duì)應(yīng)瞬時(shí)電流值的數(shù)字序列，只能采用直接測(cè)量法。數(shù)字量直接校準(zhǔn)法原理如圖14所示。

圖14 數(shù)字量直接校準(zhǔn)法原理框圖

校準(zhǔn)誤差表達(dá)式為校準(zhǔn)誤差表達(dá)式為：

(4)

式中UP——電流比較儀二次側(cè)輸出電壓；IS——被校直流電流互感器的測(cè)量值輸出。

數(shù)字量直接校準(zhǔn)法要求直流電子式互感器校驗(yàn)儀至少具備1個(gè)模擬量輸入端口和一個(gè)數(shù)字量輸入端口。標(biāo)準(zhǔn)的模擬輸出量需要使用高精度的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采集。校準(zhǔn)時(shí)利用校驗(yàn)儀內(nèi)置時(shí)鐘對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的輸出量采集和被試進(jìn)行同步[9]。

4 高壓直流互感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)關(guān)鍵問(wèn)題研究

4.1 高壓直流電流標(biāo)準(zhǔn)器及準(zhǔn)確度影響研究

現(xiàn)場(chǎng)直流電流標(biāo)準(zhǔn)器擬采用基于磁調(diào)制器原理的直流電流比較儀。其工作原理如圖15所示。環(huán)形鐵芯T1和T2以及相應(yīng)的勵(lì)磁繞組W3和W4構(gòu)成雙鐵芯差動(dòng)式結(jié)構(gòu)的磁調(diào)制器，勵(lì)磁繞組W3和W4反向串聯(lián)相接。振蕩器作為信號(hào)發(fā)生器用來(lái)產(chǎn)生正弦波，經(jīng)過(guò)變壓器變換出合適幅值的交流電壓信號(hào)，作為雙鐵芯差動(dòng)式結(jié)構(gòu)磁調(diào)制器的勵(lì)磁電源。I1為被測(cè)一次直流大電流，W1為其母線匝數(shù)(一般為1 匝)。I2為二次反饋直流電流，W2為反饋繞組匝數(shù)，通常W2>W1。環(huán)形鐵芯T3 是防磁鐵芯用，抵御外來(lái)干擾磁場(chǎng)，確保雙鐵芯差動(dòng)式結(jié)構(gòu)磁調(diào)制器檢測(cè)微弱信號(hào)的可靠性。應(yīng)特別注意W1和W2的繞向，使I2與I1所產(chǎn)生的磁勢(shì)方向相反。

圖15 基于磁調(diào)制器原理的直流比較儀原理圖

整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)是一個(gè)自動(dòng)平衡系統(tǒng)，只要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，就能滿足此磁勢(shì)平衡條件。當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)工作時(shí)，通入一次被測(cè)大電流I1，會(huì)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生二次反饋直流電流I2。如果一次磁勢(shì)大于二次磁勢(shì)(W1I1>W2 I2)，磁調(diào)制器信號(hào)中將出現(xiàn)“正向”的二次諧波信號(hào)，二次反饋直流電流I2變大，直至W1I1=W2 I2，此時(shí)，磁調(diào)制器無(wú)輸出信號(hào)，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。同理，如果一次磁勢(shì)小于二次磁勢(shì)(W1I1

理想情況下，比較儀檢測(cè)繞組的電流為零時(shí)，一次、二次繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)完全抵消，鐵芯內(nèi)各處磁場(chǎng)均應(yīng)為零。然而，由于存在干擾磁場(chǎng)，檢測(cè)電流為零時(shí)，鐵芯內(nèi)各點(diǎn)的磁場(chǎng)并不為零，將影響測(cè)量準(zhǔn)確度誤差。干擾磁場(chǎng)主要有以下來(lái)源：

(1)由于繞組繞制過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)理想均勻和密繞，各繞組中會(huì)產(chǎn)生的泄露磁場(chǎng)；

(2)由于鐵芯的材料特性難以達(dá)到理想均勻，導(dǎo)致鐵芯各處磁化曲線不一致，也會(huì)產(chǎn)生泄漏磁場(chǎng)；

(3)由于外界通流導(dǎo)體的存在，會(huì)產(chǎn)生雜散磁場(chǎng)。

泄漏磁場(chǎng)和雜散磁場(chǎng)均會(huì)導(dǎo)致鐵芯內(nèi)磁場(chǎng)不均勻。 為消除干擾磁場(chǎng)，可采取如下措施：

(1)盡可能保證各繞組均勻繞制，若一次繞組為單匝大電流母線，可使其從鐵芯窗口中心垂直穿過(guò)；若一次繞組為等安匝母線，可使其均勻?qū)ΨQ地繞制于鐵芯窗口上；

(2)加裝磁屏蔽和金屬屏蔽于檢測(cè)繞組外和二次繞組內(nèi)，可以切斷泄漏磁場(chǎng)和雜散磁場(chǎng)的回路，避免其進(jìn)入鐵芯；加裝平衡繞組于鐵芯外和檢測(cè)繞組內(nèi)，可消除鐵芯材料不均勻帶來(lái)的泄漏磁場(chǎng)[10-12]。

(3)現(xiàn)場(chǎng)外界通流導(dǎo)體盡可能遠(yuǎn)離比較儀。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法遠(yuǎn)離的通流導(dǎo)體應(yīng)評(píng)估其影響。

4.2 直流電源對(duì)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的影響

直流電流源對(duì)校準(zhǔn)的影響最主要體現(xiàn)在諧波對(duì)直流電流比較儀的影響。實(shí)際中，由于直流大電流由交流整流而來(lái)，不可避免的含有與脈動(dòng)波相關(guān)的諧波電流。當(dāng)電流比較儀一次繞組含有交流諧波電流時(shí)，雖然檢測(cè)繞組的諧波感應(yīng)信號(hào)由于同名端對(duì)接而抵消，但一次繞組中的交流諧波電流會(huì)同時(shí)在二次繞組感應(yīng)出諧波電流。此時(shí)直流電流比較儀的等效模型類似于交流電流互感器，其一次電流諧波對(duì)電流比較儀的影響，可根據(jù)等效模型折算到二次側(cè)進(jìn)行計(jì)算。

直流電流源的穩(wěn)定性對(duì)校準(zhǔn)的影響還體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)器與被?；ジ衅黜憫?yīng)時(shí)間的不一致上。

4.3 現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)不確定因素的影響

直流電流互感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)還存在以下的不確定因素：

(1)溫度、濕度及變化等環(huán)境因素對(duì)校準(zhǔn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)通道的影響；

(2)校準(zhǔn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)通道受現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾的影響；

(3)被?；ジ衅黜憫?yīng)時(shí)間的不確定性；

(4)信號(hào)傳輸過(guò)程中誤碼和丟幀的影響，等等。

5 結(jié)語(yǔ)

高壓直流電流互感器應(yīng)用越來(lái)越廣，需求量越來(lái)越大，直流電流互感器的運(yùn)行準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性可影響整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)直流電流互感器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境下存在的問(wèn)題，提高高壓直流電流互感器運(yùn)行的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外直流電流互感器的實(shí)際情況，提出了現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的方法和校準(zhǔn)中應(yīng)注意的關(guān)鍵問(wèn)題。

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(本文編輯：嚴(yán) 加)

Operational Status and On-Site Calibration Technology for HVDC Transformer

ZHANG Ding-qu1, PAN Feng1, LIN Guo-ying1, XIAO Yong1

(Electric Power Research Institute, Guangdong Power Grid Co., Ltd., Guangzhou 510080, China)

±500kV and ±800kV HVDC project have been successfully implemented in our country , and ±1000kV HVDC transmission system has been studied in the experimental stage. However, due to lack of theoretical research and test equipment, on-site calibration of HVDC current transformer can not as yet be performed at rated conditions. First of all, this paper overviews the status of operational and calibration technology, then analyzes the HVDC current transformer on-site calibration method and proposes the key issues. This research will provide a useful reference for HVDC current transformer on-site calibration.

HVDC transmission; DC transformer; on-site calibration; calibration method

10.11973/dlyny201506010

國(guó)家電網(wǎng)公司“千人計(jì)劃”專項(xiàng)支持項(xiàng)目(PD71-12-017)；國(guó)家電網(wǎng)公司基礎(chǔ)性前瞻性科技項(xiàng)目(PD71-14-001)

張鼎衢(1987)，男，碩士，工程師，從事電能計(jì)量新技術(shù)研究。

TM933

A

2095-1256(2015)06-0787-07

2015-09-22