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解讀電子式互感器發展趨勢
2017-01-13  

電子式互感器的出現,被譽為本世紀初高壓電器制造業的一場革命。其數字化輸出、網絡化接線使得電網更安全、更環保、更利于一次設備乃至整個輸配電系統的智能化。電子式互感器與傳統互感器相比有以下特點:

小信號傳輸代替大功率輸出,互感器小型化、低功率化可使原先數十公斤甚至上噸的重量減小到幾公斤。

光隔離代替油、氣絕緣。獨立式高壓互感器一二次間采用光纖數字連接,光隔離代替復雜昂貴的油氣絕緣系統,這是一個革命性變革,使得電壓愈高,互感器的性價比愈高。

數字化輸出替代模擬輸出,便于后續網絡連接和智能化處理,采用光纖傳輸,具有更強的抗電磁干擾能力。

網絡數據共享代替多繞組并行接線。電子式互感器單點測量數據可經由工業以太網傳輸,因而獲得共享,在電站可省去大量的并行電纜。

應用情況

資料統計,我國目前大約有上百個單位從事新型電子式互感器的試探性研發,初步形成供貨能力的大約有十家左右,門類較為齊全,可全面供貨的目前已經有3~5家。產品涉及10~800千伏,電流、電壓、獨立式、組合電器式等不同品種。

2004年起,有源電子式互感器先于光學互感器進入市場應用,有源電子式互感器高壓側將電流信號轉換為數字信號經光纖傳至地電位,像光學傳感方案一樣,實現了高低壓之間的光隔離絕緣,加之便于工業化批量生產,已成為占主導地位的互感器種類。

同一時期,我國研發一種更加實用的“自勵源”技術,從而有源式轉變為一種“準無源”結構。這一方案可大幅度簡化互感器,從根本上提高可靠性和壽命周期。

不久,一種適合電子式小功率分壓的“等勢腔”分壓結構在我國出現,它具有很高的絕緣安全性和測量精度指標,因而可以替代傳統依靠油、氣絕緣的互感器。該技術特別適合于高壓、特高壓分壓器結構的干式化,是一種出自我國的新型電子式電壓互感器。

為了克服測量性能易受溫度、震動應力的影響,目前,光學方案已經由環狀磁光玻璃改進為一種光纖式傳感器,使得光學方案登上了一個新的技術平臺,更加接近實用要求,這類被稱為光纖式的電子互感器已經有少量試用,需要進一步克服結構復雜和造價過高問題。

應用面臨的主要問題

電子式互感器改變了原有的裝配應用方式,例如微電子器件被前移至戶外環境的高壓線、隔離刀閘、斷路器等強干擾源附近,必須經受惡劣氣候條件以及不規則強電磁干擾的考驗,所以目前電子式互感器研發和應用中面臨的主要問題是:電磁干擾防護、通信差錯控制、可靠電源方式以及適應戶外環境,如果措施不當,易引發信號失效、保護誤判、銹蝕老化等。

解決這些問題,我們需要盡快完善試驗、檢驗相關標準,促進電子式互感器下一步研發的關注點向高可靠、高穩定方向傾斜。

未來研發方向

傳感無源化:由于無源傳感方式具有技術優勢,獨立式ECT傳感部件將趨向于無源化,這包括有源式傳感器將通過擺脫對外源的依賴,實現自供電,走向準無源化,由此,電子式互感器平均壽命周期將會達10年以上。光學傳感器通過提高其測量性能,簡化系統結構,降低造價,進入實用。

結構組合化:利用電子式微功率、小型化優勢,互感器更多以組件方式組合于變壓器、全封閉組合電器、隔離刀等組合電器中,減少占地,降低造價,還可以通過功能復用促進一次電器本身的小型化和智能化。各種方案在發揮各自優勢的同時,也會相互組合,優勢互補,除了會出現各種獨立、封閉式電流—電壓組合互感器外,今后幾年,預計還會出現LPCT/ROG-CT與光學組合版電流互感器。

功能復用化:充分利用數據共享優勢,單點測試,可以多點共享,互感器同時提供Goose、RS485、MU等不同類型的數字接口,供多種測控設備共享,減少互感器多點重復安裝,使設備配置更加緊湊。

部件標準化:互感器部件標準化,使具有通用性和互換性,可作為標準附件“插接”式安裝于各種一次設備,不同廠家互感器可以更替和互換。

附加資料:

互感器(instrument transformer)是按比例變換電壓或電流的設備。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標準低電壓(100V)或標準小電流(5A或10A,均指額定值),以便實現測量儀表、保護設備及自動控制設備的標準化、小型化。同時互感器還可用來隔開高電壓系統,以保證人身和設備的安全。按比例變換電壓或電流的設備。
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