劉巧玲

摘要：在電網(wǎng)運(yùn)行中，電流互感器是重要的設(shè)備之一。及時(shí)掌握其設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有重要意義。目前，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)主要包括預(yù)測(cè)試模式、在線監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。這些方法在電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)中發(fā)揮了重要作用。但在工程實(shí)踐中，由于在線監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行的，檢測(cè)設(shè)備的抗干擾能力，測(cè)量信號(hào)的獲取方法和測(cè)試設(shè)備的精度對(duì)電流互感器的狀態(tài)檢測(cè)結(jié)果影響很大，且對(duì)地工頻泄漏電流小，導(dǎo)致測(cè)量誤差大，無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)或無(wú)法獲得實(shí)際測(cè)量值。鑒于此，本文結(jié)合作者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高壓電流互感器運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)的新技術(shù)及應(yīng)用提出了一些建議，僅供參考。

關(guān)鍵詞：高壓電流互感器;運(yùn)行狀態(tài);檢測(cè)新技術(shù);應(yīng)用

引言

關(guān)于高壓電流互感器運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)新技術(shù)及應(yīng)用方面的研究有許多，但是都各有優(yōu)缺點(diǎn)，例如：在這些對(duì)電流泄漏的測(cè)量方法中，零泄漏電流高壓電流互感器測(cè)量方法具有一定的優(yōu)越性。對(duì)電流泄漏的測(cè)量方法和消除方法進(jìn)行研究，有利于提升對(duì)電流的監(jiān)控管理質(zhì)量。

1、電流互感器的工作原理

電流互感器通過(guò)把交流電路里流動(dòng)的大電流轉(zhuǎn)換為小電流的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)泄漏電流測(cè)量和提供給繼電保護(hù)裝置。因?yàn)樵陔娏\(yùn)營(yíng)，例如發(fā)電、變電、輸電或者配電的過(guò)程中，所使用的用電設(shè)備存在一定的差異，所以電流的強(qiáng)度也各不相同，有的電流強(qiáng)度可能低至幾十安培，有的電流強(qiáng)度可能高達(dá)幾萬(wàn)安培。在電力工程維護(hù)中，經(jīng)常需要使用電流傳感器監(jiān)控和測(cè)量電路中的電流，避免因?yàn)楦邏汉透唠娏鞫鸢踩鹿?。例如鉗形表中的鉗，就是一種穿心式的電流互感器。電磁感應(yīng)原理是電流互感器的應(yīng)用原理，電流互感器在工作時(shí)，其狀態(tài)類似于電流短路。電流互感器的保護(hù)回路的串聯(lián)線圈以及測(cè)量?jī)x表的阻抗比較小，這是因?yàn)殡娏骰ジ衅饔?條回路，而且這2條回路一直處于閉合狀態(tài)。在電流互感器狀態(tài)正常下，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)所有電流流過(guò)一次繞組的情況。理論上，在使用電流互感器時(shí)，假設(shè)空載電流I0=0，則總磁動(dòng)勢(shì)I0N0=0，依照能量守恒定律進(jìn)行運(yùn)算，二次繞組磁動(dòng)勢(shì)和一次繞組磁動(dòng)勢(shì)數(shù)值相同，則I1NI=﹣I2N2，即電流互感器的電流和電流互感器的匝數(shù)成反比，電流互感器的電流比就是一次電流和二次電流的比值，即I1/I2。如果能夠測(cè)算出二次電流，利用該電流比就可以求出一次電流的強(qiáng)度，在此種情況下，二次電流的相量與一次電流的相量之間的差值是180度。

2、差分法帶電檢測(cè)電容型電流互感器主絕緣電容量等效原理

（1）差分法簡(jiǎn)述。差分法是在比較兩個(gè)分?jǐn)?shù)大小時(shí)，用直除法或者化同法等其他速算方式難以解決時(shí)可以采取的一種速算方式。

（2）電容型高壓設(shè)備差分式帶電檢測(cè)裝置。該裝置由兩路交流電流測(cè)量回路，一路交流電壓測(cè)量回路和輸出顯示單元組成。其中：交流電流測(cè)量回路，由在電容型高壓設(shè)備（如：電容型高壓電流互感器、高壓套管）的末屏地線上獲取電流信號(hào)的末屏電流取樣單元，經(jīng)差分放大單元進(jìn)行信號(hào)放大、信號(hào)整流濾波單元進(jìn)行信號(hào)整流濾波，再放大后輸出;交流電壓測(cè)量回路，由電壓取樣單元分別取得兩路電容型高壓器件的末屏端相應(yīng)點(diǎn)的電壓，經(jīng)差分放大單元進(jìn)行信號(hào)放大、信號(hào)整流濾波單元進(jìn)行信號(hào)整流濾波，再放大后輸出到顯示單元;輸出顯示單元，由工業(yè)單片機(jī)和一塊液晶屏組成。

（3）使用差分方式，對(duì)電容型高壓電流互感器設(shè)備主絕緣電容量帶電檢測(cè)新技術(shù)、缺陷診斷新方法，該測(cè)量原理和方法，具有檢測(cè)靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，使用方便等特點(diǎn)，是開(kāi)展電容型變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)工作又一新方法。使用差分方式，對(duì)電容型變電設(shè)備主絕緣電容量帶電檢測(cè)，可對(duì)電容型變電設(shè)備，如電容型電流互感器、高壓套管等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行快速綜合性評(píng)價(jià)，可降低預(yù)試人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的安全隱患、提高檢測(cè)的效率，降低了設(shè)備檢測(cè)成本。

3、電流互感器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

本文提出采用SPM-2型容性設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置對(duì)電流互感器在線監(jiān)測(cè)，該裝置在傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提升了系統(tǒng)的抗干擾性能及測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。具體工作流程如下：①設(shè)備狀態(tài)量數(shù)據(jù)采集，通過(guò)SPM-2/PT裝置將從電流互感器所連接母線段的電壓互感器二次側(cè)獲取電壓數(shù)據(jù)Un，再通過(guò)串聯(lián)電阻Rn將電壓變換成電流In;通過(guò)SPM-2/CT裝置從電流互感器下端末屏引出線處采集設(shè)備運(yùn)行電壓下的電流Ix;②數(shù)據(jù)同步采集和交互，通過(guò)容性設(shè)備智能組件IED實(shí)現(xiàn)SPM-2/PT和SPM-2/CT2個(gè)測(cè)量單元同步采集電流互感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集;③特征量獲取，將采集到的數(shù)據(jù)利用快速傅里葉變化FFT后，可輸出Un和Ix相對(duì)于220V工作電源Us的基波相位Ph（n-s）和Ph（x-s），讀取SPM-2/PT、SPM-2/CT采集數(shù)據(jù)的相位信息從而得出Ix相對(duì)于母線電壓Un的相位差Ph，最終得出電流互感器介質(zhì)損耗tanδ和電容量Cx狀態(tài)值。經(jīng)在線監(jiān)測(cè)裝置獲取的電流互感器介質(zhì)損耗tanδ和電容量Cx實(shí)時(shí)狀態(tài)值，采用“縱比為主，橫比為輔”手段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其中“縱比”是指將實(shí)時(shí)狀態(tài)值與歷史在線監(jiān)測(cè)值比較，“橫比”是指與將實(shí)時(shí)狀態(tài)值與同電壓等級(jí)下同類型電流互感器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)值進(jìn)行比較。若實(shí)時(shí)狀態(tài)值經(jīng)“縱比”發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)、突變時(shí)，表明電流互感器主絕緣可能存在某種潛伏性缺陷，再通過(guò)“橫比”比較同間隔下不同相的實(shí)時(shí)狀態(tài)值和規(guī)程要求的標(biāo)準(zhǔn)值，從而進(jìn)一步評(píng)估該相電流互感器是否存在故障，并初步判定存在何種潛伏性故障。當(dāng)電流互感器應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在異常，評(píng)估電流互感器內(nèi)部可能存在潛伏性缺陷時(shí)，應(yīng)縮短該設(shè)備檢測(cè)周期，繼續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)，并通過(guò)油色譜分析、紅外測(cè)溫等帶電測(cè)試手段進(jìn)一步診斷，確保設(shè)備和電網(wǎng)安全。

4、一種新型電流互感器壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

新型互感器壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在某變電站現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，對(duì)壓力傳感器量程、壓力及溫度準(zhǔn)確度、抗電場(chǎng)干擾及傳輸進(jìn)行全方位的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，傳感器的量程、精度可滿足現(xiàn)場(chǎng)電流互感器現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)試的要求，抗電磁干擾可滿足750kV及以下電壓等級(jí)安裝的要求，能夠滿足不同電壓等級(jí)的變電站應(yīng)用。新型互感器壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用表明，該系統(tǒng)能夠有效縮短預(yù)警時(shí)間，增強(qiáng)預(yù)警準(zhǔn)確性，從而減少因設(shè)備故障引起的停電事故，縮短停電時(shí)間和非計(jì)劃?rùn)z修次數(shù)，提高供電的可靠性，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)當(dāng)前電流互感器監(jiān)測(cè)日益難以滿足電網(wǎng)的安全性發(fā)展要求，充分利用先進(jìn)的傳感技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研發(fā)了一種新型的電流互感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)﹄娏骰ジ衅魅毕萘踊l(fā)展過(guò)程中引起的油氣壓力變化，進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)，并經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)，將傳感信息傳送到變電站層和主站層進(jìn)行深入分析和預(yù)警。新型電流互感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，為減少電網(wǎng)因電流互感器事故造成損失提供有力的技術(shù)手段，增強(qiáng)了智能電網(wǎng)對(duì)突發(fā)事故的預(yù)警能力和防御能力，提高了電網(wǎng)安全運(yùn)行水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃宇.電力系統(tǒng)電流互感器飽和特性及其對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策研究[D].西南交通大學(xué)，2018.

[2]李繼承.互感器故障分析與綜合診斷分析技術(shù)的研究[D].華北電力大學(xué)，2018.

[3]付彥冰.帶電檢測(cè)及診斷技術(shù)在高壓電氣設(shè)備中的應(yīng)用及研究[D].東南大學(xué)，2018.

[4]顧華.GIS式電流互感器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)新技術(shù)研究[D].上海交通大學(xué)，2018.

[5]謝劍鋒，閆軍，盧旻.高壓電流互感器運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)新技術(shù)及應(yīng)用[J].電子測(cè)量技術(shù)，2018，39（07）：169-173.