探討互感器在電力系統(tǒng)設(shè)計中的問題

鄭洲

摘 要：隨著社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步，電力系統(tǒng)也在不斷完善，對電網(wǎng)安全運(yùn)行方面的要求也在不斷提高。作為電網(wǎng)安全最前方的變電，它的運(yùn)行狀況對整個大局的安全和穩(wěn)定有著最直接的影響。在將互感器設(shè)計規(guī)范、監(jiān)測方法和實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行對比分析的前提下，要找出傳統(tǒng)設(shè)計方法的不足，并進(jìn)行完善。通過上述工作推動互感器設(shè)計、檢測工作的發(fā)展，使互感器的質(zhì)量得到提升，這樣就可以保證電網(wǎng)企業(yè)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。對互感器的原理進(jìn)行研究，并且結(jié)合實(shí)際中遇到的問題進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：互感器；電力系統(tǒng)；檢測方法；質(zhì)量

中圖分類號：TM45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）05-0009-02

為了保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，要加大對電力設(shè)備運(yùn)行情況的監(jiān)測，并對設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)測量。而普通的測量和保護(hù)裝置不允許直接把一次高壓設(shè)備接入其中，需要把一次系統(tǒng)的高電壓和大電流按照不同比例來更換成低電壓和小電流，提供給測量儀表和保護(hù)裝置使用。我們看到的就是在執(zhí)行這些任務(wù)時所使用的互感器。

1 互感器的種類和特征

1.1 互感器的種類

隨著社會的發(fā)展，電力工業(yè)也在快速發(fā)展，互感器的應(yīng)用也越來越廣泛?；ジ衅鞯碾妷旱燃壓蜏?zhǔn)確度級別都有所提高，同時還出現(xiàn)了一些特殊的互感器，比如電壓、電流復(fù)合式互感器，直流電流互感器，高準(zhǔn)確度的電流比率器和電壓比率器，大電流激光式電流互感器，電子線路補(bǔ)償互感器，超高電壓系統(tǒng)中的光電互感器，SF6全封閉組合電器（GIS）中的電壓、電流互感器等。

在多種互感器中，對互感器的使用有著重要影響的有兩種：①對電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換的互感器，即電壓互感器。它有著電壓變換和隔離兩種作用，可以將高低壓回路的高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷海ㄒ话銥?00 V），供給儀表和繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)測量、計量和保護(hù)等作用。②對電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換的互感器，即電流互感器（簡稱CT）。它有著電流變換和隔離兩種作用，可以將高低壓回路的大電流轉(zhuǎn)變?yōu)樾‰娏鳎ㄒ话銥? A），供給儀表和繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)測量、計量、保護(hù)等作用。在電力工業(yè)中，為了達(dá)到電力系統(tǒng)測量、保護(hù)和控制的需要，必須要大力發(fā)展相應(yīng)的電壓等級和準(zhǔn)確度的互感器。隨著很多新型材料不斷被發(fā)現(xiàn)，互感器的種類也在不斷出現(xiàn)新的變化，又出現(xiàn)了電磁式互感器和光電式互感器等。

1.2 互感器的特征

互感器是一種按照比例變換電壓或電流的設(shè)備。它的作用主要是將高電壓或大電流按照比例變換成標(biāo)準(zhǔn)的低電壓（100 V）或標(biāo)準(zhǔn)小電流（5 A或1 A，這里指的都是額定值），這樣才可以更好地實(shí)現(xiàn)測量儀表、保護(hù)設(shè)備和自動控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。在這些基礎(chǔ)上，互感器還可以用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。

2 對互感器設(shè)計檢測方法進(jìn)行綜述

2.1 電力系統(tǒng)互感器的設(shè)計方法

2.1.1 分析互感器繼電保護(hù)繞組

假設(shè)其暫態(tài)面積的系數(shù)已經(jīng)達(dá)到了30，那么其擴(kuò)大的面積系數(shù)就是3——如果此時調(diào)度中心所給定的值是3.0，那就說明出現(xiàn)了約30倍的差距情況。由此可知，互感器繞組的設(shè)計與實(shí)際應(yīng)用之間具有明顯的差異。

2.1.2 分析互感器計量繞組

假設(shè)電流互感器為0.2S級，二次負(fù)荷的設(shè)計值為100 A，其二次電流為5 A，那么二次阻抗就為4 Ω。如果在實(shí)際工作過程中二次回路已經(jīng)依照規(guī)定流程的要求進(jìn)行了替換，純電阻一般都小于4 Ω。由此看來，互感器繞組的容量設(shè)計、實(shí)際應(yīng)用之間具有明顯的差異。

2.1.3 互感器的二次電流

如果按照目前的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，可以設(shè)定為5 A和1 A兩種互感器。在滿足需要的情況下，使用1 A的互感器可以大大減少設(shè)計成本，同時對后續(xù)設(shè)備的校驗(yàn)（相關(guān)二次成本等）可減小設(shè)備的重量，提高其安全性。但是在實(shí)際的運(yùn)用中，多數(shù)都會選擇5 A的互感器，所以在二次電流的設(shè)計上，要從成本、重量等多方面去考慮，并要將設(shè)計與實(shí)際應(yīng)用之間的差異考慮在內(nèi)。

2.2 電力系統(tǒng)互感器的檢測方法

目前，大多數(shù)的互感器都是通過比較法來進(jìn)行檢測的，經(jīng)常用到的一些高壓互感器、配網(wǎng)用的組合式計量箱等在進(jìn)行檢測時應(yīng)該注意：高壓互感器的二次負(fù)荷明顯偏大，也就是說電流互感器對1/4倍額定負(fù)荷情況進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果合格，但是實(shí)際的回路阻抗不能達(dá)到額定負(fù)荷。雖然對電流互感器和電壓互感器的下限負(fù)荷有所限制，但是從過程的使用情況來看，一部分生產(chǎn)商并不是按照所定的規(guī)則進(jìn)行生產(chǎn)和制造的，因?yàn)樨?fù)荷與互感器誤差、保護(hù)特性都有一定的關(guān)聯(lián)。所以，在實(shí)際負(fù)荷的運(yùn)行和檢測過程中，負(fù)荷的情況具有一定的差異。

在計量用互感器中，二次負(fù)荷主要包含二次回路和電能表的阻抗，在以前幾乎都采用機(jī)械式電能表，所以二次負(fù)荷的功率因數(shù)選擇為0.8. 現(xiàn)階段的電力系統(tǒng)由于經(jīng)過了多年的發(fā)展，電子式電能表逐步取代了機(jī)械式電能表，互感器的二次負(fù)荷也都達(dá)到了1.0，但實(shí)際上還是按照原有的規(guī)程將功率選擇為0.8進(jìn)行檢測。所以，互感器的實(shí)際功率因數(shù)在運(yùn)行時和檢測時存在很大的差異（比如：利用型號HEJD—+的電流互感器校驗(yàn)裝置檢測型號為LQJ-10，等級為0.2S級，編號為2420的電流互感器）。

隨著電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，為了保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，互感器的設(shè)計、檢測工作顯得尤為重要。近年來，由于互感器繼電保護(hù)回路、電能計量二次回路越來越多的器件選用電子元件，因此使得回路的阻抗力大大降低，尤其是電能表從機(jī)械式電能表轉(zhuǎn)換成為電子式電能表。國內(nèi)的各大電網(wǎng)都對安全提出了更多、更可靠的要求，所以互感器在容量匹配、繞組選配和試驗(yàn)功率因數(shù)的選擇上，提出了更加精準(zhǔn)的要求，同時還要優(yōu)化設(shè)計、檢測規(guī)劃工作。

3 結(jié)束語

隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，電力系統(tǒng)也在不斷完善，其逐漸向大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓和遠(yuǎn)距離輸電方面發(fā)展，也使得電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計更加有意義。電壓等級的不斷變化，遠(yuǎn)距離、大電容量輸電線路和網(wǎng)絡(luò)電網(wǎng)的發(fā)展，使得高壓和超高壓變電站在規(guī)模和容量方面逐漸增加，互感器在電力系統(tǒng)中所起到的作用也越來越大，所以，對電力互感器的要求也越來越高。在實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)互感器在運(yùn)用過程中存在的問題，要通過分析、研究找出合理、有效的解決方法。將互感器設(shè)計規(guī)范、監(jiān)測方法與實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行對比、分析，找到傳統(tǒng)設(shè)計方案的限制和不足，并提出相應(yīng)的解決方法。同時，還需要通過對上述工作進(jìn)行具體分析，找到解決方法來推動互感器的設(shè)計、檢測工作的發(fā)展，使互感器的質(zhì)量得到提升，這樣就可以保證電網(wǎng)企業(yè)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]王建成，張濤，王奇文，等.秦山第二核電廠500 kV出線三相電流不平衡現(xiàn)象的測試及分析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2005（05）.

[2]李再華，鄢長春，付喜平，等.考慮電力市場的榆林電網(wǎng)電能量計量系統(tǒng)[G]//電力系統(tǒng)自動化學(xué)術(shù)交流研討大會論文集. 北京：中國電機(jī)工程學(xué)會電力系統(tǒng)自動化專委會，2006.

[3]史旭東.吐魯番地區(qū)關(guān)口電能計量裝置存在問題的探討[G]//企業(yè)計量測試與質(zhì)量管理——中國科協(xié)2005年學(xué)術(shù)年會論文集.北京：中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會，2005.

[4]張莉，崔琪.電流互感器飽和對電磁型繼電器的影響及對策[G]//節(jié)能環(huán)保和諧發(fā)展——2007中國科協(xié)年會論文集（一）.北京：中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會，2007.

[5]胡娟，徐勇.應(yīng)用于電力系統(tǒng)測量和保護(hù)的新型電子式電流互感器的研究[G]//02全國電工測試技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集.北京：中國電工技術(shù)學(xué)會電線電纜專委會，中國電機(jī)工程學(xué)會電力電纜分專委會，2002.

〔編輯：白潔〕

Explore the Transformer in the Power System Design Issues

Zheng Zhou

Abstract： With the continuous development and progress of society， the power system is constantly being improved， for the safe operation of the power grid requirements are also rising. As grid security at the forefront of transforming its operating conditions have the most direct impact on the overall situation of security and stability. Under the premise of the transformer design specifications， monitoring methods and comparative analysis of the actual operation， to identify the shortcomings of traditional design methods， and perfect. By the above work to promote the design， development testing work of transformers， the quality of the transformer would be enhanced， so as to ensure the power grid enterprises safe， reliable， economical operation. Study of the principles of the transformer， and combined with practical problems encountered in the analysis.

Key words： transformer； power systems； detection methods； quality