李虎　宣勃然　高晨語(yǔ)　張興華　劉澤謙

摘 要

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，電壓互感器的應(yīng)用范圍日漸廣泛。與此同時(shí)，傳統(tǒng)的電磁式電壓互感器的使用弊端逐漸顯露出來(lái)，因此，基于電子技術(shù)的電子式電壓互感器受到了廣泛的關(guān)注。本文主要針對(duì)電子式電壓互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單探討。

【關(guān)鍵詞】電子式電壓互感器 數(shù)字化變電站 電磁式電壓互感器

傳統(tǒng)的電磁式電壓互感器本身的絕緣結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，如果發(fā)生磁飽和現(xiàn)象，則會(huì)對(duì)繼電保護(hù)的動(dòng)作產(chǎn)生一定的影響，甚至導(dǎo)致繼電保護(hù)的誤動(dòng)作，引起電路運(yùn)行的故障。另外，其存在著易燃易爆的缺陷，對(duì)周圍的環(huán)境易造成較大的影響，在電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中無(wú)法起到有效地保護(hù)作用。因此，電子式電壓互感器受到了廣泛的關(guān)注，其采用了先進(jìn)的電子技術(shù)，在變電站的運(yùn)行過(guò)程中能夠通過(guò)精準(zhǔn)的計(jì)算和測(cè)量，達(dá)到保護(hù)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的目標(biāo)。

1 電子式電壓互感器

以往的電磁式互感器的應(yīng)用，能夠在其線性范圍內(nèi)體現(xiàn)出較強(qiáng)的穩(wěn)定性和較為精確的測(cè)量結(jié)果，但是隨著電力系統(tǒng)中電壓等級(jí)的不斷提高，要求電能容量不斷增加，設(shè)備和系統(tǒng)也隨之升級(jí)，在這種情況下，電磁式互感器本身體積大、線性范圍小等弊端就逐漸的暴露出來(lái)，而且其產(chǎn)生的鐵磁諧振對(duì)于電網(wǎng)的安全運(yùn)行可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，電子式電壓互感器被越來(lái)越多的應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，該設(shè)備的體積小、重量輕，操作簡(jiǎn)單，能夠應(yīng)用在電壓等級(jí)較高的電力系統(tǒng)中，解決了電磁式互感器絕緣難度高的問(wèn)題，避免了鐵磁諧振現(xiàn)象對(duì)于電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。

1.1 電子式電壓互感器的運(yùn)行原理

在電磁式電壓互感器的運(yùn)行過(guò)程中，主要是將一次電壓通過(guò)繼電器輸入到變壓器中，然后再經(jīng)過(guò)變壓器的作用將其轉(zhuǎn)化為不同等級(jí)的電壓，電壓互感器是一個(gè)帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣組成。當(dāng)在一次繞組上施加一個(gè)電壓U1時(shí)，在鐵心中就產(chǎn)生一個(gè)磁通φ，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個(gè)二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。滿足不同設(shè)備的使用需求。它可以直接將電壓轉(zhuǎn)化為不同的輸入電壓供A/D使用，簡(jiǎn)化裝置結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也提高了電壓轉(zhuǎn)換的效率。一般需要分別設(shè)置不同的電阻器，多個(gè)電阻器構(gòu)成了一個(gè)電子分壓器。當(dāng)分壓器處于空載的狀態(tài)下，可以根據(jù)需求自行選擇所需要的電壓等級(jí)。當(dāng)一次電壓較高時(shí)，一般應(yīng)當(dāng)將電阻值設(shè)的相對(duì)較大，這樣才能夠保證分壓器運(yùn)行過(guò)程的穩(wěn)定性。如果一次電壓較低，在電阻器的電阻值設(shè)置時(shí)也應(yīng)當(dāng)盡可能小，預(yù)防在分壓的過(guò)程中裝置的荷載過(guò)高對(duì)分壓值產(chǎn)生影響。

1.2 電子式電磁互感器的優(yōu)點(diǎn)

對(duì)于一次電壓和二次電壓的電位，通常電阻分壓器不能對(duì)其進(jìn)行有效的隔離。在裝置的內(nèi)部需要設(shè)置一個(gè)保護(hù)元件，用來(lái)保護(hù)過(guò)電壓條件下的線路，確保其不會(huì)在過(guò)電壓狀態(tài)下高壓臂電阻發(fā)生擊穿時(shí)，線路和與之相連接的設(shè)備不會(huì)受到損壞。電子式電壓互感器的優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在：（1）體積小，重量輕，占據(jù)的空間較小，安裝方便。（2）可以根據(jù)實(shí)際的安裝和使用需求進(jìn)行外殼的設(shè)計(jì)，在應(yīng)用的過(guò)程中也可以將其作為支柱絕緣子使用。（3）避免電磁式互感器的二次回路問(wèn)題，可以短路。（4）不再應(yīng)用傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)原理，不會(huì)發(fā)生鐵磁諧振問(wèn)題，而且線性范圍較大。（5）需要對(duì)電纜或者開關(guān)設(shè)備進(jìn)行耐壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需要從回路中切除。

2 電子式電壓互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用

電子式電壓互感器是數(shù)字化變電站中重要的組成部分，它的應(yīng)用有效地降低了變電站運(yùn)行和維護(hù)的工作量，并且保證變電站運(yùn)行的安全性。同時(shí)，避免二次開路或二次短路對(duì)人體產(chǎn)生的不利影響。

2.1 110kV互感器的應(yīng)用

在數(shù)字化變電站中，110kV側(cè)的電子式電壓互感器二次輸出可以直接通過(guò)屏蔽電纜與合并單元連接，并且通過(guò)合并單元實(shí)現(xiàn)不同裝置的保護(hù)作用。在電阻分壓器中通過(guò)的二次電壓的電阻值較大，因此其輸出電阻與二次輸出有著密切的關(guān)系。在其應(yīng)用過(guò)程中，需要注意以下的問(wèn)題：①合并單元的輸入電阻值必須要根據(jù)運(yùn)行要求進(jìn)行設(shè)置，如果電阻值的設(shè)置不精確，則對(duì)于二次輸出的電壓會(huì)產(chǎn)生較大的影響。②在合并單元中輸入的阻抗誤差應(yīng)當(dāng)保證在合理的范圍內(nèi)，如果存在較大誤差，就會(huì)對(duì)互感器的調(diào)整作用產(chǎn)生影響，進(jìn)而導(dǎo)致二次輸出的抗阻值產(chǎn)生誤差。③為了保證二次輸出的電壓精確性，必須要對(duì)傳輸過(guò)程中的干擾因素進(jìn)行必要的控制，根據(jù)需要設(shè)置接地設(shè)施，以此保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.2 10kV互感器的應(yīng)用

10kV互感器在數(shù)字化變電站的運(yùn)行過(guò)程中，一般是不經(jīng)過(guò)合并單元便可以實(shí)現(xiàn)電壓的輸出，其主要是利用不同供給分段所使用的自投裝置和保護(hù)裝置等，實(shí)現(xiàn)電阻分壓。同時(shí)需要注意的是，10kV互感器一般二次輸出的信號(hào)較弱，為了保證信號(hào)的強(qiáng)度，一般可以應(yīng)用有源分配器來(lái)實(shí)現(xiàn)二次電壓的多級(jí)傳輸。有源分配器是將電子式電壓互感器的輸出按1：1的關(guān)系轉(zhuǎn)換，并與網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗相匹配。有源信號(hào)分配器的端子定義：IN+與電子式互感器的某相（A、B、C）輸出相連，IN-有公共參考端（地）相連，OUT為信號(hào)輸出，±15 V為有源分配器的工作電源，COM為公共參考端（地），信號(hào)器內(nèi)部IN-與COM端是相連的。

應(yīng)用有源信號(hào)分配器的情況下，若發(fā)生故障，則應(yīng)當(dāng)保證自動(dòng)裝置保護(hù)動(dòng)作的有效性，因此與自切裝置相連的有源分配器，必須要為自切裝置增加節(jié)點(diǎn)。另外，如果有源分配器的輸出端有短路現(xiàn)象，則會(huì)導(dǎo)致線路故障，增強(qiáng)負(fù)載能力，無(wú)法輸出信號(hào)，需要避免輸出端無(wú)短路。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電子式電壓互感器是伴隨著電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而興起，與傳統(tǒng)的電磁互感器相比，其具有更加智能化的優(yōu)勢(shì)，在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用，極大地提高了變電站的運(yùn)行效率和可靠性，從而保證電網(wǎng)安全和穩(wěn)定的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]王佳穎，郭志忠，張國(guó)慶，王貴忠，于文斌，申巖.電子式電壓互感器暫態(tài)特性仿真與研究[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2012（03）.

[2]張貴新，萬(wàn)雄，王強(qiáng)，王鵬.提高中壓電子式電壓互感器溫度穩(wěn)定性的新方法[J].高電壓技術(shù)，2009（10）.

[3]傅代印，葉寧，鄭志勤，李華強(qiáng)，張武洋.電子式電壓互感器研究與應(yīng)用[J].東北電力技術(shù)，2013（11）.

[4]馮建勤，王慶銘，丁莉芬，喬智.電子式電壓互感器的研究現(xiàn)狀和展望[J].變壓器，2010（11）.

[5]徐鶴.電子式電壓互感器角誤差故障分析及處理[J].科技與企業(yè)，2013（06）.

作者單位

國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司廊坊供電公司變電檢修室 河北省廊坊市 065000endprint