王德忠

（上海電氣輸配電試驗中心有限公司，上海 200072）

高電壓互感器技術(shù)的發(fā)展趨勢

王德忠

（上海電氣輸配電試驗中心有限公司，上海 200072）

介紹了幾種新型的電子式電流、電壓互感器的技術(shù)原理和產(chǎn)品特點，闡述了電流、電壓互感器技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，指出在今后的10年內(nèi)，傳統(tǒng)的電流、電壓互感器或?qū)⑼顺鍪袌觥＝ㄗh傳統(tǒng)互感器制造企業(yè)應(yīng)適應(yīng)電網(wǎng)智能化的要求，積極研究低功率電流互感器和低功率電容式電壓互感器，縮小體積，降低成本，提高競爭力；有實力的企業(yè)應(yīng)適時進入電子式電流、電壓互感器技術(shù)領(lǐng)域，以免被淘汰出局。

電子式電流互感器；電子式電壓互感器；技術(shù)；趨勢

智能化電網(wǎng)技術(shù)的興起和發(fā)展，對電力系統(tǒng)中電壓、電流傳感器提出了全新的要求：測量線性化、信號數(shù)字化、傳輸網(wǎng)絡(luò)化。同時，數(shù)字化功率計量、計算機繼電保護裝置的廣泛應(yīng)用，對電壓、電流傳感器負(fù)載能力的要求劇降，也為電壓、電流傳感器技術(shù)及其產(chǎn)品的發(fā)展提供了必要的條件。目前，雖然電網(wǎng)中廣泛使用的電容式電壓互感器、電磁式電流互感器的技術(shù)成熟，有長期的運行經(jīng)驗，但它們的測量線性度較差、瞬變響應(yīng)速度較慢，且電磁式電流互感器的瞬態(tài)誤差特性也不理想。早在20世紀(jì)50年代，國外如ABB，SIEMENS，ALSTOM等公司就已開始研究新式電壓、電流傳感器技術(shù)，光電互感器就是其中主要的一種。20世紀(jì)90年代初，國外已將光電互感器應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，如20世紀(jì)90年代中期日本曾在其1MV特高壓氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（Gas Insulated Switchgear，GIS）中使用光電式電壓互感器為繼電保護裝置提供電壓信號，但由于1／4偏振晶體的溫度系數(shù)過大等技術(shù)難點未能很好解決，其電壓測量誤差達±10%。20世紀(jì)末，加拿大Trnch－Haffly公司推出一種低功率互感器（Lower Power Transformers，LP）。額定電壓40.5kV及以下電壓等級的低功率電壓互感器（Lower Power Voltage Transformers，LPV）是一個電阻分壓器，額定電壓66～145kV的LPV是一個阻容分壓器，這兩種LPV要求的負(fù)載阻抗≥1MΩ。SIEMENS－TRENCH公司曾在中國力圖推廣這類LPV，但因電網(wǎng)一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的接口技術(shù)銜接困難而受阻?，F(xiàn)在，隨著《IEC 60044－7電子式電壓互感器》《IEC 60044－8電子式電流互感器》及《IEC 61850變電站的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》等標(biāo)準(zhǔn)的相繼頒布，我國與之相應(yīng)的國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)DL860也隨之頒布，為電子式互感器的發(fā)展和推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

近10年來，國內(nèi)外電子式互感器技術(shù)和產(chǎn)品有較快的發(fā)展。目前，ALSTOM已有3 000余臺高壓電子式電流互感器在電力系統(tǒng)中運行，國電南瑞繼電保護有限公司已能批量生產(chǎn)500kV及以下電壓等級的交、直流電子式電壓互感器和電流互感器，并已有成功掛網(wǎng)運行的經(jīng)驗。本文介紹幾種不同原理結(jié)構(gòu)的電子式電流、電壓互感器的技術(shù)特點。

1 電子式電流互感器

1.1 羅氏線圈電流互感器［1］

羅氏線圈在原理上與傳統(tǒng)的電磁式電流互感器相同，都是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理將高壓大電流轉(zhuǎn)換為小電流，并將該小電流信號經(jīng)運算放大器放大后由模擬量轉(zhuǎn)換成光信號，用光纖將該數(shù)字量傳送至二次測量及繼電保護系統(tǒng)，如圖1所示。羅氏線圈運放和A／D轉(zhuǎn)換裝置均固定在高電位，用電容分壓器或電感分壓器支撐并作電位隔離，其分壓器可兼作電壓傳感器。這類電流互感器與傳統(tǒng)電流互感器相比，具有體積小、測量頻率范圍1MHz（傳統(tǒng)電流互感器的測量頻率范圍小于100kHz）、非線性度為0.05%、測量電流范圍可從數(shù)安培到上百千安培，且測量準(zhǔn)確度不受環(huán)境溫度影響、絕緣可靠性好等特點，適用于高壓、超高壓及特高壓輸變電系統(tǒng)的電流監(jiān)測及繼電保護。其缺點是處在高電位的運放和A／D轉(zhuǎn)換裝置是一個有源電路，需要一個激光功率發(fā)射裝置為其提供數(shù)毫瓦的工作電源。羅氏線圈電流傳感器只能測量交變電流，靈敏度較低，1%額定電流下的測量誤差很難保證，且易受鄰近磁場的干擾，目前準(zhǔn)確度最高只能做到0.5級。

圖1 羅氏線圈電流傳感器原理圖Fig.1 Schematic diagram of Rogowski coil current sensor

1.2 霍爾效應(yīng)電流互感器［2］

霍爾效應(yīng)定義了磁場和感應(yīng)電壓之間的關(guān)系，這種效應(yīng)和傳統(tǒng)的感應(yīng)效果完全不同。當(dāng)電流通過一個位于磁場中的導(dǎo)體時，磁場會對導(dǎo)體中的電子（電流）產(chǎn)生一個垂直于電子（電流）運動方向上的作用力，從而在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電壓差，這種效應(yīng)在半導(dǎo)體上更為強烈。雖然這個效應(yīng)人們早已知道并理解，但在基于霍爾效應(yīng)的傳感器在材料工藝上獲得重大進展之前并不實用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了高強度的恒定磁體和工作于小電壓輸出的信號調(diào)節(jié)電路，霍爾效應(yīng)電流傳感器作為一類新型的傳感器在電力系統(tǒng)電流測量中才得到了廣泛的應(yīng)用。

圖2所示為霍爾電流互感器的原理示意圖?；魻栃?yīng)電流互感器的測量頻率范圍較寬，約0～150kHz，可測量直流電流，測量靈敏度較高，約0.05%／Oe，測量電流范圍為10－5～3.5kA，非線性度遠優(yōu)于傳統(tǒng)電流互感器，具有體積小、質(zhì)量輕的優(yōu)點。其缺點是電壓溫度系數(shù)較高，約為－0.3%／℃（經(jīng)補償后可降至－0.05%／℃），性能易受溫度和工藝影響，電壓較低，約1kV，適用于中低壓智能設(shè)備的電流監(jiān)測。

圖2 Hall傳感器原理圖Fig.2 Schematic diagram of Hall sensor

1.3 光纖式電流互感器

基于法拉第磁光效應(yīng)的光纖式電流互感器（Fiber Optical Current Transformer，OFCT）的工作原理是將來自光源的光束經(jīng)過光纖送入調(diào)制器，使該電流產(chǎn)生的磁場與進入調(diào)制區(qū)的光相互作用，使該光束的特性參數(shù)，如光的強度、波長、相位、偏正態(tài)等發(fā)生變化，再將該被調(diào)制的信號光束經(jīng)過光纖傳送到光探測器，經(jīng)解調(diào)后獲得被測電流參數(shù)。光纖式電流互感器的原理結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由傳感頭、輸送與接入光纖、電子回路等3部分組成。其中，傳感頭是最關(guān)鍵的部分，包含載流導(dǎo)體、繞于載流導(dǎo)體上的傳感光纖及起偏鏡、檢偏鏡等光學(xué)部件。電子回路則包括光源、受光元件、信號處理電路等。根據(jù)傳感頭有無電源，光纖式電流傳感器可分為無源式及有源式電流傳感器兩類。

圖3 OFCT原理圖Fig.3 Schematic diagram of OFCT

光纖式電流互感器測量頻率范圍寬（DC～300MHz），具有無鐵芯、絕緣結(jié)構(gòu)簡單可靠、體積小、質(zhì)量輕、線性度好、動態(tài)范圍大、無飽和現(xiàn)象、輸出信號可直接與微機化計量及繼電保護設(shè)備接口連接等優(yōu)點，且現(xiàn)代的OFCT已經(jīng)較好地解決了對溫度較為敏感的技術(shù)難題，額定電流3kA及以下的測量準(zhǔn)確度可達0.2級，目前在國內(nèi)外的電力系統(tǒng)中均已成功應(yīng)用，發(fā)展前景十分廣闊。

1.4 巨磁電阻電流互感器

基于巨磁電阻（Giant Mangneto Resistive，GMR）效應(yīng)的電流互感器為智能電網(wǎng)的在線電流監(jiān)測提供了一種新的選擇。GMR電流互感器的工作原理基于1988年發(fā)現(xiàn)的巨磁電阻效應(yīng)［3］，即在外磁場作用下，傳感器電阻會發(fā)生巨大的變化，如圖4［3］所示。圖中，R／RH＝0為材料電阻與磁場強度H＝0時電阻的比值；Hs為傳感曲線飽和時的磁場強度；為方便起見，磁場強度單位采用高斯單位制中的Oe，其與國際單位制的換算關(guān)系為1 Oe＝1 000／（4πA·m－1）。當(dāng)磁場為零時，GMR的電阻為最大；在磁場正向或負(fù)向增大時，GMR的電阻均減小，且不同結(jié)構(gòu)材料電阻下降的百分比不同。

圖4 3種Fe／Cr多層膜的巨磁電阻效應(yīng)［3］Fig.4 Giant magnetoresistance effect of three types of Fe／Cr multilayer film

GMR電流互感器是一類應(yīng)用GMR效應(yīng)測量電流的裝置［4］。按照測量原理，GMR電流傳感器可分為開環(huán)式互感器和閉環(huán)式傳感器。

開環(huán)式GMR電流互感器是通過直接測量長直導(dǎo)線上的電流產(chǎn)生的磁場來測量電流。如圖5所示，導(dǎo)體中的電流方向與GMR傳感器的敏感軸正交，電流磁場產(chǎn)生的磁場磁力線方向與敏感軸平行。如流經(jīng)導(dǎo)體的電流為I，傳感器與導(dǎo)體間的距離為d，當(dāng)電流變化時，磁場隨之變化，GMR的電阻也發(fā)生變化，利用電橋結(jié)構(gòu)電路將電阻的變化輸出為一個電壓信號。由于GMR電阻和磁場強度之間具有線性變化規(guī)律，輸出的電壓與被測電流成正比，從而實現(xiàn)電流信號的測量功能。

圖5 開環(huán)式GMR互感器電流測量原理圖Fig.5 Schematic diagram of open－loop GMR transformer current measurement

相比于開環(huán)式互感器，閉環(huán)式GMR電流傳感器增加了一個由運放反饋線圈組成的反饋電路，如圖6所示。其工作原理如下：GMR元件放置在環(huán)形鐵芯的氣隙中，使被測電流I所產(chǎn)生的磁通Φ集中穿過GMR元件。由于GMR效應(yīng)，在GMR元件的電壓端上產(chǎn)生電壓U，該電壓再經(jīng)放大后傳送到繞制于鐵芯的補償線圈，在該補償線圈中產(chǎn)生磁通Φ0。當(dāng)Φ0完全補償被測電流產(chǎn)生的Φ時，電流I0就會發(fā)生相應(yīng)的變化，并通過取樣電阻R上的電壓Uout反映出來，而待測電流I也可以通過Uout得出。運用該磁場反饋法可改善GMR電流互感器的線性度，并增寬動態(tài)測量范圍。

圖6 閉環(huán)式GMR電流傳感器測量原理圖Fig.6 Schematic diagram of closed－loop GMR current sensor measurement

GMR電流互感器能夠測量直流到高頻（1MHz）的電流信號，具有很寬的頻率范圍，其豐富的磁電阻測量體系可滿足電力系統(tǒng)中各類電流的監(jiān)測需要，可測量的電流范圍為10－6～10kA。GMR電流傳感器體積小、靈敏度高（0.01%～2%／Oe）、線性度好（0.001%～0.05%），經(jīng)補償后，GMR的電壓溫度系數(shù)可達－0.007%／℃［5］，測量準(zhǔn)確度可達0.2級，且體積小、結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉，對于高壓、超高壓及特高壓輸電線路的分布式實時監(jiān)測而言，具有廣闊的應(yīng)用前景。

當(dāng)然，GMR電流互感器要在實際電網(wǎng)監(jiān)測中得到廣泛應(yīng)用仍存在不少問題，如在實際電網(wǎng)中雷電沖擊、系統(tǒng)操作和短路電流均會產(chǎn)生很強的電磁干擾；高頻信號易通過分布電感和電容耦合進入GMR電橋結(jié)構(gòu)電路，對測量產(chǎn)生影響；GMR采用有源式測量，需要外置電源供電，這對于高壓、超高壓及特高壓架空輸電線路上的電流監(jiān)測將是一大難題（采用太陽能供電或許是一種方案）。此外，對稱性、靈敏度及安裝位置敏感等問題都有待進一步研究解決［6］。

2 電壓互感器

電壓互感器是電力系統(tǒng)中取得計量和保護信號的重要設(shè)備。隨著電力系統(tǒng)傳輸?shù)碾娏θ萘吭絹碓酱螅妷旱燃壱苍絹碓礁?，傳統(tǒng)的電磁式和電容式電壓互感器也因其傳感原理而呈現(xiàn)出自身難以克服的問題，如絕緣結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜、體積大、造價高，充油的互感器還嚴(yán)重影響變電站的防火安全。采用新材料、新技術(shù)研究各類新型的電壓互感器，以實現(xiàn)高壓、超高壓及特高壓電力系統(tǒng)的電壓測量需求一直是研究與發(fā)展的重要課題。

病例監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于臺州市疫情資料匯編，分別為《臺州地區(qū)疫情資料匯編（1950—1979年）》《臺州地區(qū)疫情資料匯編 （1980—1989年）》《浙江省臺州地區(qū)疫情資料匯編 （1990—1999）》《浙江省臺州市疫情資料匯編（2000—2004年）》和中國疾病預(yù)防控制信息系統(tǒng)。免疫規(guī)劃資料主要來源于《臺州市衛(wèi)生防疫站志（1962—2000年）》。人口資料來源于臺州市統(tǒng)計局。

2.1 光電式電壓互感器

當(dāng)電場力作用到某些半導(dǎo)體材料時，其電力線的方向發(fā)生偏移，偏移的角度θ和電場強度E之間存在特定的函數(shù)關(guān)系：

這就是Pockels效應(yīng)。利用這種特性可以測量電壓。一臺Pockels效應(yīng)電壓互感器主要由探頭、電光轉(zhuǎn)換電路和光電轉(zhuǎn)換電路等3部分組成。探頭部分是最關(guān)鍵的1／4波長的偏振晶體，其性能的穩(wěn)定性是能否準(zhǔn)確測量電壓的關(guān)鍵。電光轉(zhuǎn)換電路包含運放和A／D轉(zhuǎn)換電路，是有源電路。將調(diào)制后的數(shù)字信號用光纖傳送至低壓側(cè)，經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換解調(diào)后傳送至電壓測量及繼電保護裝置。

光電式電壓互感器結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，絕緣可靠性好，測量頻率范圍寬，瞬態(tài)響應(yīng)特性好，非常適用在超高壓或特高壓交、直流輸變電系統(tǒng)上應(yīng)用。如20世紀(jì)90年代中期日本曾在交流1MV特高壓GIS中采用光電式電壓互感器為繼電保護系統(tǒng)提供電壓信號；20世紀(jì)80年代，法國也在AC 380kV電力系統(tǒng)中掛網(wǎng)試運行，我國自80年代后期在華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、中國科學(xué)院電工所開展光電式電壓互感器的研究，并于90年代中期將AC 110kV的光電式電壓互感器在廣東電網(wǎng)試運行。

但應(yīng)用Pockels效應(yīng)制成的電壓互感器有一個致命的缺點：其關(guān)鍵部件1／4波長偏振晶體材料的溫度系數(shù)過大，且穩(wěn)定性也存在問題，故電壓測量誤差過大。20世紀(jì)90年代初，日本在1MV GIS上所應(yīng)用的光電式電壓互感器的電壓測量誤差達±10%［7］。多年來，人們盡管付出了極大的努力，但其測量誤差及穩(wěn)定性仍不盡人意，因此，目前光電式電壓互感器的技術(shù)尚不如光電式電流互感器成熟，應(yīng)用也不及光電式電流互感器廣泛。

2.2 低功率電壓互感器（LPV）

電力系統(tǒng)電壓測量、繼電保護的數(shù)字化大大減輕了對互感器輸出容量的要求，也為低功率電壓傳感器的發(fā)展和應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。20世紀(jì)末Haffly公司提出了低功率互感器的概念，主要包括電阻分壓器、阻容分壓器及小鐵心電流互感器等；我國也于21世紀(jì)初研制出了電感式分壓器和電容式分壓器。

2.2.1 電阻分壓式LPV 在額定電壓40.5kV及以下的電力系統(tǒng)采用電阻分壓式LPV，這種LPV要求的負(fù)載阻抗＞100kΩ，而一般數(shù)字式電壓測量裝置的輸入阻抗＞1MΩ，但微機保護裝置的輸入阻抗在100kΩ左右，故若在更高的電壓等級使用電阻分壓器，由于分壓比大，導(dǎo)致低壓臂電阻下降，不能滿足二次負(fù)載阻抗的要求。另外，在電壓等級較低時，電阻分壓器回路的固有電感較低，能夠獲得滿意的頻響特性。這類LPV結(jié)構(gòu)簡單，如圖8所示，據(jù)Haffly公司介紹，電阻分壓式LPV的技術(shù)難點是要解決好低壓臂與電纜連接處分布電容對測量精度的影響。一個性能好的電阻式LPV，當(dāng)其負(fù)載阻抗＞1MΩ時，準(zhǔn)確度能達到0.2級。

目前，純電阻分壓式LPV精度可達到0.2級，但由于電容器受溫度的影響，阻容分壓式LPV電壓測量精度尚不理想，只能達到0.5級。目前，國內(nèi)也使用電感式分壓式LPV來測量交流電壓，電壓等級220kV，準(zhǔn)確度0.2級，頻響特性良好。

3 傳統(tǒng)互感器面臨的挑戰(zhàn)和機遇

智能化電網(wǎng)的興起和各類新型電流傳感器、電壓傳感器技術(shù)及產(chǎn)品的發(fā)展，對傳統(tǒng)的互感器產(chǎn)業(yè)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時也為互感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了各種選擇和機遇。

3.1 電流互感器

目前，高壓、超高壓及特高壓交流電力系統(tǒng)中常用的電流監(jiān)測傳感器仍是基于線圈繞組式變壓器原理的電流互感器。這類電流互感器按絕緣結(jié)構(gòu)不同可分為油浸式和干式電流互感器（絕緣層為聚酯薄膜，經(jīng)真空處理后充以氟化硫（SF6）氣體或填充硅脂）；按一次繞組的不同可分為倒置式和正立式電流互感器（U型繞組）。歐洲生產(chǎn)有一種發(fā)卡型（也稱R型）電流互感器，目前該產(chǎn)品主要由ABB公司生產(chǎn)，其主要技術(shù)特點是對一次繞組做了變形設(shè)計，將帶有二次繞組的鐵心安裝于該一次繞組的一側(cè)，仍為油紙絕緣結(jié)構(gòu)。

為適應(yīng)電力系統(tǒng)數(shù)字化功率計量、計算機繼電保護技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用的需要，一些傳統(tǒng)的電流互感器制造企業(yè)，如Haffly公司在20世紀(jì)末研制了一種低功率電流互感器（Lower Power Current Transformers，LPC），也稱小鐵心電流互感器。該種LPC的技術(shù)原理與傳統(tǒng)的鐵心式電流互感器完全相同，只是其鐵心的尺寸和質(zhì)量均小于傳統(tǒng)電流互感器，當(dāng)然，其二次輸出容量也遠小于傳統(tǒng)電流互感器，但已可滿足智能化高壓設(shè)備和數(shù)字化變電站的電流監(jiān)測需要。

近10年來，盡管各種新型電流傳感器技術(shù)及產(chǎn)品發(fā)展很快，但在某些方面尚需完善，如羅氏線圈式電流傳感器，其電流測量準(zhǔn)確度目前只有1.0級（最多0.5級），且在1%額定電流下的測量精度也不理想；另外，受磁場鄰近效應(yīng)的干擾，有源電路的工作電源和電子線路的抗擾能力和壽命等均有待進一步研究和完善。目前，光電式電流傳感器的測量準(zhǔn)確度可達0.2級，但其穩(wěn)定性、探頭及光纖等的壽命尚需進一步考核。因此，筆者認(rèn)為傳統(tǒng)的電流互感器制造企業(yè)應(yīng)該抓住機遇，求新圖變，以適應(yīng)市場。一方面?zhèn)鹘y(tǒng)電流互感器制造企業(yè)應(yīng)充分發(fā)揮自己在該領(lǐng)域技術(shù)積累形成的優(yōu)勢，如Haffly公司那樣發(fā)展類似的LPC等，積極適應(yīng)智能化電網(wǎng)發(fā)展對電流傳感器的需求；另一方面，有條件的企業(yè)應(yīng)及時調(diào)整企業(yè)發(fā)展規(guī)劃，投入人力、財力，積極進入各類新型電子式電流互感器技術(shù)領(lǐng)域，以免在10年后被淘汰出局。

3.2 電壓互感器

目前，國內(nèi)外高壓、超高壓及特高壓電力系統(tǒng)普遍使用的仍為電容式電壓互感器和電磁式電壓互感器，但近年來各類新型的電壓傳感器技術(shù)及產(chǎn)品，如LPV發(fā)展很快。由于受電容器溫度系數(shù)的影響，高壓阻容分壓式LPV的測量精度只能達到0.5級；光電式電壓互感器對溫度的影響更為敏感。因此，至今這些新型電壓傳感器還只能用于高壓、超高壓及特高壓電力系統(tǒng)的繼電保護，而不能用于電能計量。

電容式電壓互感器在我國已有近50年的制造和運行經(jīng)驗，其具有絕緣可靠性好、測量精度高等優(yōu)點，可消除電力系統(tǒng)操作暫態(tài)過電壓、激發(fā)系統(tǒng)鐵磁過電壓的問題。目前，我國在66kV及以上的電力系統(tǒng)中90%以上均采用電容式電壓互感器；在山西陽泉—湖北荊門的我國第一條1 100kV的交流特高壓示范輸電線路中使用的也是電容式電壓互感器。但當(dāng)前智能電網(wǎng)的發(fā)展對電容式電壓互感器技術(shù)的發(fā)展提出了新的要求，其二次負(fù)載大大下降，如上述1 100kV電容式電壓互感器3個二次繞組的額定容量均只有10V·A。此外，我國電力系統(tǒng)新建220kV及以上輸變電線路的通信和高頻保護信號均由架空復(fù)合地線中的光纖傳送。電力系統(tǒng)對電容式電壓互感器二次輸出容量由大到小和通訊方式的變化使該技術(shù)面臨多方面的變革：① 電容分壓器的額定電容量可大大下降；②對原耦合電容器電力線載波要求的高頻特性可取消；③ 電容式電壓互感器的額定中間電壓可大幅降低；④ 可由此帶來中間變壓器體積縮小、阻尼功率下降等一系列的變化。由國網(wǎng)電力科學(xué)研究院自主設(shè)計、研發(fā)，用于交流1.1MV皖電東送工程的罐式結(jié)構(gòu)特高壓電容式電壓互感器順利通過型式試驗，產(chǎn)品的特性參數(shù)為：短時工頻耐受電壓1.1MV／5min，雷電沖擊耐受電壓2.4MV，操作沖擊耐受電壓1.8MV，二次繞組準(zhǔn)確達0.2／0.2／0.5（3P）／3P。電容式電壓互感器制造企業(yè)更應(yīng)針對上述變化及時開展研究，在原有的電容式電壓互感器技術(shù)上有所創(chuàng)新，適應(yīng)電網(wǎng)智能化的發(fā)展需要。

另一方面，傳統(tǒng)的電容式電壓互感器制造企業(yè)也應(yīng)積極開展高壓、超高壓及特高壓電容分壓器和阻容分壓器的研究。在該技術(shù)領(lǐng)域電容式電壓互感器制造企業(yè)已有較好的技術(shù)基礎(chǔ)，包括人員、工藝裝備和測試條件等，針對目前電容分壓器因電容器受溫度影響導(dǎo)致其精度下降等問題，研究了電容器各種不同極間介質(zhì)結(jié)構(gòu)對溫度系數(shù)的影響及低壓臂電容器對地分布電容對電壓測量精度的影響。如近年來，李偉凱［8］提出了用因瓦合金制作高精度電容器的設(shè)想，通過理論分析與設(shè)計證明了其可行性，并設(shè)計了110kV高精度電容分壓器，在－60～80℃內(nèi)精度可達0.1%以內(nèi)。

4 結(jié) 語

智能電網(wǎng)的興起和發(fā)展為各類電子式電流、電壓互感器的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)條件，盡管目前這些新型傳感器在測量精度、溫度特性及電磁兼容等方面尚需進一步研究和完善，其運行可靠性也有待于在電力系統(tǒng)各種工況下進行進一步考核，但毋庸置疑，電子式電流互感器和電子式電壓互感器技術(shù)和產(chǎn)品最終將取代各類傳統(tǒng)電壓互感器和電流互感器的趨勢已不可改變。根據(jù)近10年來電子式電流、電壓互感器技術(shù)發(fā)展速度和目前這些產(chǎn)品的技術(shù)性能參數(shù)的水平判斷，這一過程不會太長，預(yù)計10年左右。

各傳統(tǒng)互感器制造企業(yè)應(yīng)充分抓住互感器領(lǐng)域這一技術(shù)和產(chǎn)品更新?lián)Q代的交替期，適時調(diào)整策略，在傳統(tǒng)互感器技術(shù)和產(chǎn)品的基礎(chǔ)上研究高電壓低功率的電流和電壓互感器，如低功率的電容式電壓互感器，在保持其絕緣可靠性好、測量精度高的基礎(chǔ)上，較大幅度降低重量、降低成本。

各傳統(tǒng)互感器制造企業(yè)應(yīng)充分發(fā)揮在高電壓技術(shù)領(lǐng)域的人才、工藝裝備及測試設(shè)備的優(yōu)勢，在目前幾種新型電壓、電流互感器技術(shù)和產(chǎn)品已進入較成熟的商品化階段，積極進入該領(lǐng)域，只有這樣，在充分借鑒他人研究成果的基礎(chǔ)上可較快速地進入各類新型互感器技術(shù)領(lǐng)域，以免在技術(shù)變革中被淘汰出局。

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［3］Baibich M N，Brato J M，F(xiàn)ert A，et al.Giant magnetoresistance of（001）Fe／（001）Cr magentic super－lattices［J］.Physical Review Letters，1988，61（21）：2472－2475.

［4］Reig C，Cubells B M D，Ramirez M D R.Magnetic field sensors based on giant magentoresistance（GMR）technology：applications in electrical current sensing［J］.Sensors，2009，9（10）：7919－7942.

［5］李 治，王永江，王黎明，等.絕緣子泄漏電流和放電現(xiàn)象的初步研究［J］.高電壓技術(shù)，2002，28（Suppl 1）：1－2，14.

［6］何金良，嵇士杰，劉 俊，等.基于巨磁電阻效應(yīng)的電流傳感器技術(shù)及在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用前景［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2011，35（5）：8－14.

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［8］李偉凱.因瓦合金電容分壓式光纖電壓互感器研究［M］.哈爾濱：黑龍江教育出版社，2007.

Trends of High－Voltage Transformer Development

WANG Dezhong
（Shanghai Power Transmission ＆Distribution Testing Center Co.，Ltd.，Shanghai 200072，China）

Principles and characteristics of several new current and voltage transformers are described，and the development tendency discussed.In the next ten years，traditional current／voltage transformers will get out of the market.It is suggested that manufacturers of traditional transformers focus on low power current transformers and low power capacitor voltage transformers to meet the demands of smart grid，and reduce their product volume and lower the costs for better competitiveness to avoid elimination.

current transformer；voltage transformer；technique；tendency

TM 45

2095－0020（2012）01－0059－07

2011－12－20

王德忠（1948－），男，教授級高級工程師，博士，享受國務(wù)院政府特殊津貼，專業(yè)方向為輸配電技術(shù)，E－mail：wdz＠sptd.com.cn