浅论220kV变电站电子式电流互感器的配置及其应用

浅论220kV变电站电子式电流互感器的配置及其应用
摘要：随着经济的发展，人们对于电力的要求也越来越高，因此，现阶段变电
站建设的过程中，自动化已经逐渐成为了主要的建设趋势，并且自动化系统不断
得到扩展，传统的仪器设备已经逐渐过渡为智能化的先进设备。

本文首先阐述了220kV变电站电子式电流互感器的可靠性控制措施，接着从电子式互感器的绝缘
要求、测量精度、安全性、数字化和自动化等优点分析，最后给出了220kV智能
变电站电子互感器的配置方案。

电子互感器的使用将成为未来数字化变电站技术
发展的必然趋势，可以实现智能变电站多功能、智能化的要求，满足电力系统大
容量、高电压，现代电网小型化、紧凑化和计量的需求。

关键词：220kV变电站；电子式电流互感器；可靠性；优化配置
引言
现阶段变电站建设的过程中，常规电磁互感器设备输出的信号是模拟信号，
已经成了变电站智能化建设的瓶颈，难以保证变电站自身智能化技术的发展与应用。

自动化已经逐渐成为了主要的建设趋势，并且自动化系统不断得到扩展，传
统的仪器设备已经逐渐过渡为智能化的先进设备。

二次设备微量化的普及使得变
电站二次回路负载大为减小，基于罗氏线圈原理的ECT技术不断发展，产品已在
变电站得到广泛应用。

光学电流互感器虽然光学传感头比较复杂，但其在信号测
量带中的优势也很有明显，其发展前景广阔。

电子式互感器能有效弥补传统磁式
电流互感器的不足，解决电力系统多年困扰的问题。

电子电流互感器的实际应用
与发展需要相关研究人员和工作人员的不断努力。

一、电子式电流互感器概述
电流互感器是最重要的高压设备之一，广泛应用于电力系统状态和继电保护
监测。

与传统的电磁式电流互感器相比，电子式电流互感器（ECT）无油、无爆
炸危险和高压线的完全电气隔离，满足保温隔热要求，运行安全可靠，没有两开
危险的高电压，频率响应宽，方便、智能仪表网络，提高变电站自动化水平，体
积小，重量轻，安装方便等优点，引起了人们的关注，并逐渐应用在电力系统中。

近年来，信号处理技术和现代控制理论的不断丰富、不断提高在新电子材料和制
造过程中广泛应用，特别是在数字化变电站、智能互动电网的发展，进一步促进ECT的理论和结构的发展，使其成为数字电子设备研究的重点。

因此，有必要对
近年来ECT的技术发展和存在的问题进行分析和总结，以更好地促进ECT的发展
和应用。

根据不同的ECT传感方式：等可以使用小型低功率电流互感器（LPCT），磁传感器线圈或光学器件作为转换的一部分，光纤转换器和两个转换器之间的传
输线，信号处理和信号转换、传输和使用必要的电子集成电路，其输出可以是模
拟量也可以是数字量。

根据高压侧是否需要提供电源，ECT可分为无源光学电流互感器（OCT）和有
源电流互感器。

（1）有源电流互感器。

原理：当输送介质一束平面偏振光通过
磁场时，磁分量成正比的偏转平面平行于传播方向旋转，然后用分析仪将改变输
出光强度的极化角转换为电流大小的变化，通过光电转换和信号你能处理。

优点：既能测量变化电流，又能有效测量稳态和非周期分量，不存在频带测量问题。

然而，测量精度容易受环境影响，不适合室外恶劣温度环境。

此外，光学玻璃与光
纤的连接难度较大，在工程中应用较少。

（2）无源光学电流互感器。

原理：全
光纤电子式电流互感器（全光纤电子电流互感器）是指光纤用于光传输部分和传
感部分，其中光纤一般用作单模光纤。

法拉第磁光效应产生的偏振角调制转换成
相位差的形式。

无源光学电流互感器传感头相对简单灵敏。

它可以随光纤长度的
不同而变化，具有磁光玻璃传感器的优点。

然而，测量精度受环境和工程应用的
影响较小。

二、电子式电流互感器的可靠性控制措施
2.1 加强日常检查
第一，检查部件的日常操作。

目视检查的主要方法是检查运行中的电流互感器。

最重要的是金属零件的腐蚀检查、瓷器的外观检查和接地情况，最重要的是
检查膨胀机的状况。

正常工作时的内部电流互感器应为微正压。

根据膨胀机的状态，初步判断电流互感器的运行情况。

第二，做一次良好的发热检查。

热检是检
测电流互感器热缺陷或热点的有效方法。

接触点接触引起的过热或局部缺陷引起
的温升可以及时发现。

电流互感器或电流互感器其它部分的温度可由红外测温仪
直接观测。

温度过高应立即停止操作检查。

2.2 绝缘性能的测试
电流互感器在投运前以及运行后每隔3～6年都应该在停电时进行绝缘性能的测试，测试主要有以下几种：
（1）绝缘电阻测量。

根据电流互感器的设计，在主绕组和接地之间进行绝缘电阻测试。

瓷套表面在测试前清洗干燥。

由试验测得的直流电阻应直流电阻值在10分钟开始R10。

测量电阻值应转换为在20度C.一般的电阻值，对新厂电流互
感器的绝缘电阻应800g欧姆，对地绝缘电阻不应大于牵引欧姆，这应该被视为
电流互感器的绝缘问题。

（2）极化系数测量。

极化系数的测量是在15秒和60秒测量绝缘电阻的比值，即FA = R60／R15或FA = I15 / I60极化系数是判断电流互感器的绝缘状态的一个
参数。

它是根据湿度、保温龄期、介质的类型和绝缘系统的方式而定的。

随着湿
度和保温时间的增加，极化系数接近1。

当极化系数接近1.7时，应判断电流互
感器的主绝缘不适合连续运行。

（3）局部放电测量。

局部放电测量直接决定了电流互感器的绝缘质量。

油纸绝缘的局部放电将导致绝缘的最终击穿。

局部放电的产生伴随着声波的产生和变
压器油分解产生气体。

由于过电压引起的局部放电、产品内部缺陷或绝缘内部湿
度过高，最终会导致绝缘部分损坏。

电流互感器投运后，电流互感器的预加电压
为额定工频试验电压的80%。

当局部放电测量，总的要求是小于3p C，在变电站
的干扰太高无法测量。

该产品需要运往专业实验室进行测试。

2.3 加强在线监测
电流互感器在线监测方法尚处于研究和开发阶段，其效果待进一步验证。

日
常检查和停电只能检查互感器的绝缘老化，在线监测只能快速发现故障，很难找
到和防止一些紧急突发的事故。

在本文用到的在线检测方案有：一是测量主绝缘
泄漏量。

用电流互感器接地装置测量电流互感器的地漏电流。

绝缘击穿初期，泄
漏电流明显增加。

如果及时采取措施，就能避免电流互感器的恶性事故。

但由于
测量精度很高，这种方法还没有得到广泛的应用。

二是变压器油的在线监测。

通
过对变压器油中气体含量的在线监测与分析，来加强电子式电流互感器的可用性
控制，但这种电流互感器的测量方式的监测效果仅限于静态变压器油，而且这种
装置在电子电流互感器本身的成本上也比较高。

结束语
综上所述，随着经济的发展，现阶段变电站建设的过程中，自动化已经逐渐
成为了主要的建设趋势，并且自动化系统不断得到扩展，传统的仪器设备已经逐
渐过渡为智能化的先进设备。

电子式互感器作为新时期电力技术发展的产物，将成为未来数字化变电站技术发展的必然趋势，电子互感器的使用可以实现智能变电站多功能、智能化的要求，满足电力系统大容量、高电压，现代电网小型化、紧凑化和计量的需求，适应了输配电系统数字化，微机化和自动化发展的潮流。

参考文献
[1]张航. 智能变电站二次系统的设计及其工程应用研究[D].山东大学,2013.
[2]盛晓云. 浩村110kV新一代智能变电站典型设计方案研究[D].华北电力大学(北京),2016.
[3]朱金摇.电子式互感器在智能变电站中的应用研究[D].湖南工业大学,2017.
[4]宋妍.电子式互感器设计及其在智能变电站中的应用[D].燕山大学,2014.
[5]刘益青.智能变电站站域后备保护原理及实现技术研究[D].山东大学,2012.
[6]吴畏.110kV变电站智能化改造技术研究及其在宿迁电网中的应用[D].华北电力大学,2015.
[7]徐其航.220kV变电站电流互感器配置及其应用方案优化[D].华北电力大学,2015.
[8]王波.多端线路纵差保护在智能变电站中的应用研究[D].华北电力大学,2013.。