呂曉君　王悅

摘要：文章基于電子式互感器測(cè)量原理，進(jìn)行了溫度影響分析，提出了溫度補(bǔ)償?shù)墓こ虜M合方法，并給出了基于此設(shè)計(jì)的電子式互感器產(chǎn)品測(cè)試試驗(yàn)內(nèi)容。文章關(guān)于電子式互感器的設(shè)計(jì)和測(cè)試方法有利于在智能變電站工程中的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能變電站；電子式互感器；測(cè)量原理；溫度補(bǔ)償；電流互感器；電壓互感器 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM764 文章編號(hào)：1009-2374（2015）34-0011-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.006

1 概述

電子式互感器作為智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)來(lái)源，其工程應(yīng)用的可靠性廣受學(xué)者關(guān)注。本文基于目前廣泛使用和重點(diǎn)研究的兩種電子式互感器進(jìn)行了原理介紹，并分析了溫度影響，立足于工程實(shí)際應(yīng)用，提出了溫度補(bǔ)償?shù)墓こ虜M合方法，并給出了基于此設(shè)計(jì)的電子式互感器產(chǎn)品測(cè)試試驗(yàn)內(nèi)容。本文關(guān)于電子式互感器的設(shè)計(jì)和測(cè)試方法提高了電子式互感器的可靠性，有助于產(chǎn)品化生產(chǎn)和在智能變電站中的工程實(shí)際應(yīng)用。

2 電子式互感器測(cè)量原理

2.1 電流互感器

目前，普遍使用的電子式電流互感器采用的是羅氏線圈作為傳感頭，羅氏線圈是一個(gè)由漆包線繞制的非磁性環(huán)形空心螺線管，測(cè)量性能表現(xiàn)為線性度好，可寬頻測(cè)量且不存在磁飽和，不受被測(cè)電流大小限制，適用于電流值大的電力系統(tǒng)。當(dāng)電流為時(shí)，羅氏線圈感應(yīng)電勢(shì)為，與電流的變化率成比例?？紤]羅氏線圈使用均勻分布的線匝，則線匝上的磁鏈的計(jì)算公式如下所示：

式中：為分壓比。

由式（8）可知，只有選擇合適的和，依據(jù)分壓比公式，即可得到實(shí)際需要的分壓比。

3 溫度影響分析

3.1 電流互感器

環(huán)境溫度對(duì)電子設(shè)備影響較大，不僅影響設(shè)備的性能，長(zhǎng)時(shí)間的高溫環(huán)境甚至?xí)?dǎo)致電子設(shè)備的損壞。電力系統(tǒng)是大電流和高電壓的環(huán)境，隨著時(shí)間累積，發(fā)熱量增加導(dǎo)致溫度升高，電子式互感器受工作環(huán)境影響，容易導(dǎo)致測(cè)量精度和測(cè)量穩(wěn)定性降低。因此，有必要研究環(huán)境溫度對(duì)電子式互感器的影響，并依據(jù)補(bǔ)償措施進(jìn)行溫度補(bǔ)償，以此來(lái)保證電子式互感器的工作性能。

對(duì)于采用羅氏線圈的電流互感器，經(jīng)結(jié)構(gòu)分析可得，結(jié)構(gòu)尺寸會(huì)依據(jù)溫度的變化有小變動(dòng)，因此，溫度的大范圍變化必將影響到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化，給測(cè)量電信號(hào)的精度帶來(lái)偏差，影響到數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性。因此，在實(shí)際工程使用中，為保證在溫度變化環(huán)境下信號(hào)輸出的精度，需要對(duì)電流互感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

為便于溫度影響分析，建立羅氏線圈的等效電路，假設(shè)線圈的等效電阻為、等效電感為，考慮到實(shí)際電力系統(tǒng)中感抗較小，因此忽略感抗對(duì)溫度補(bǔ)償?shù)挠绊?。在羅氏線圈兩端并聯(lián)接入低溫漂精密電阻，即構(gòu)成了和的串聯(lián)電路。采用來(lái)分壓，以補(bǔ)償溫度變化引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化。

在環(huán)境溫度發(fā)生改變時(shí)，假設(shè)溫度為，則隨溫度變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，為等效電阻，的分壓為。可由下式計(jì)算得到：

式中：為總?cè)萘?；為電壓值；為溫度變化量；為電容溫度系?shù)，；為電容容量；為輸入信號(hào)角頻率；為功率因數(shù)角。

從上述計(jì)算公式可得，電容分壓式的電壓互感器受環(huán)境溫度影響較大。在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于個(gè)性差異，不同的電壓互感器性能之間存在一定的偏差，因此環(huán)境溫度對(duì)性能影響也不一致，為減小溫度影響，需要制定合理的溫度補(bǔ)償措施，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定

運(yùn)行。

3.3 溫度補(bǔ)償

在實(shí)際工程應(yīng)用中，溫度補(bǔ)償一般采用擬合方式。以電壓互感器為例，通過(guò)對(duì)溫度不同工況進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，并記錄下不同溫度點(diǎn)的互感器比差和互感器角差。采用擬合計(jì)算方法得到隨溫度變化的曲線，對(duì)真實(shí)運(yùn)行環(huán)境中的溫度進(jìn)行測(cè)量得到溫度值，繼而通過(guò)擬合計(jì)算得到補(bǔ)償值進(jìn)行相應(yīng)的溫度補(bǔ)償。

4 電子式互感器的產(chǎn)品測(cè)試

采用溫度補(bǔ)償進(jìn)行電子式互感器的設(shè)計(jì)，研發(fā)形成產(chǎn)品后需要開(kāi)展測(cè)試工作，主要包括出廠測(cè)試和應(yīng)用測(cè)試。出廠測(cè)試為產(chǎn)品交付使用前測(cè)試，主要包括以下五個(gè)部分：（1）基本準(zhǔn)確度問(wèn)題；（2）溫度循環(huán)準(zhǔn)確度試驗(yàn)；（3）短時(shí)電流試驗(yàn)；（4）機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)；（5）一次工頻耐壓試驗(yàn)/雷電沖擊試驗(yàn)。應(yīng)用測(cè)試為產(chǎn)品在智能電網(wǎng)中的實(shí)際運(yùn)行測(cè)試，主要包括電子式互感器運(yùn)行測(cè)試和合并單元的測(cè)試。

5 結(jié)語(yǔ)

本文分別介紹了電流互感器和電壓互感器的測(cè)量原理，進(jìn)行了溫度補(bǔ)償分析和設(shè)計(jì)，并給出了產(chǎn)品測(cè)試試驗(yàn)內(nèi)容。本文關(guān)于電子式互感器的設(shè)計(jì)和測(cè)試方法有利于在智能變電站工程中的實(shí)際應(yīng)用。

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（責(zé)任編輯：周 瓊）