【正文】 0kV～ 35kV 場合。 （ 4）電容環(huán)分壓型電壓互感器 電容環(huán)分壓原理的工藝簡單，體積小，重量輕，易于與電流互感器組合成組合互感器。電容環(huán)的精度受絕緣介質(zhì)介電常數(shù)的影響，只 能用于介電常數(shù)比較穩(wěn)定的六氟化硫絕緣的場合。電容環(huán)的精度仍然 受溫度和六氟化硫密度的影響，滿足計量精度需根據(jù)溫度和氣體密度進行補償。 光 學(xué)原理電壓互感器 采用光學(xué)原理的電壓互感器大致可分為基于普克爾效應(yīng)和基于逆壓電效應(yīng)兩種，現(xiàn)在研究的光學(xué)原理電壓互感器大多是基于普克爾效應(yīng)的，普克爾效應(yīng)指出，某些晶體在電場作用下發(fā)生線性雙折射，通過光學(xué)原理檢測線性雙折射可間接測量電壓，原理上測量結(jié)果與頻率無關(guān)。結(jié)構(gòu)上屬于載波測量，即遠端發(fā)出光波作為載波，被磁場調(diào)制后返回，再解調(diào)為電壓信號。光學(xué)原理電壓互感器尚未達到產(chǎn)品化，其主要原因是光學(xué)原理電 壓互感器技術(shù)較復(fù)雜，加工精度要求高，性能不易做到穩(wěn)定，而且產(chǎn)品成熟度低，最大耐壓有限，難以直接用于 220kV 以上電壓等級。目前光 學(xué)原理電壓互感器生產(chǎn)廠家較少，而且工程中應(yīng)用非常少。 鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 30 頁 兩種電子式電壓互感器的主要性能比較 電壓互感器 分壓型電壓互感器 光學(xué)原理電壓互感器 電容分壓 電阻分壓 普克爾效應(yīng) 逆壓電效應(yīng) 性 能 對 比 暫態(tài)特性 電 容分壓有俘獲電荷現(xiàn)象電壓過零誤差大 好 溫度影響 不太感 敏感 電磁干擾 電容分壓有對地雜散 電容 影響小 光電結(jié)構(gòu) 簡單 復(fù)雜 高壓側(cè)工作電源 需要 不 需要 運行經(jīng)驗 很多 很少 應(yīng)用場合 AIS 與 GIS 目前暫無應(yīng)用于 GIS 的產(chǎn)品 投運情況 投運時間較長，站點較多，技術(shù)較成熟 投運時間短，站點較少，均在試運行階段 電子式電壓互感器的發(fā)展趨勢 分壓型電壓互感器實際上是對常規(guī)電壓互感器的改進，由于原理和技術(shù)比較成熟，因而實用化程度高，目前幾乎所有已投運的數(shù)字化 變電站中均采用分壓型電壓互感器，運行經(jīng)驗豐富。光學(xué)原理電壓互 ， 感器采用光學(xué)傳感原理，測量結(jié)果與頻率無關(guān)，測量品質(zhì)更為優(yōu)良，而且在絕緣性能和抗干擾方面優(yōu)于分壓型電壓互感器。由于受光學(xué)技 術(shù)發(fā)展水平的制約，光學(xué)原理電壓互感器目前離實用化還有一定距離。 但如果提高光學(xué)技術(shù)水平，削弱或 解決諸如光源中心波長隨溫度的漂 移、光電檢測精度隨溫度漂移、傳感頭電光晶體材質(zhì)和環(huán)境變化等問題的影響，光學(xué)原理鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 31 頁 互感器將成為電力系統(tǒng)中電壓互感器的發(fā)展趨勢。 三、 110kV 楊桐變電站互感器選擇方案 根據(jù)本工程項目的示范性質(zhì)及“兩型一化”設(shè)計的要求 ， 結(jié)合上述章節(jié)的分析，綜合考慮技術(shù)水平、經(jīng)濟性能及可靠性等因素，我們認為，在電子式電壓互感器的選擇方面，電容分壓 互感器 最為成熟，應(yīng)用也最廣泛，而且電壓等級越高，技術(shù)經(jīng)濟性能越好，光學(xué)電壓互感器目前沒有成熟的產(chǎn)品。因此，在 110kV楊桐 變電站中推薦采用電容分壓型電子式 電壓互感器。 在電子式電流互感器的選擇方面，目前應(yīng)用最為成熟的是羅氏線圈型電流互感器，磁光玻璃型電流互感器和光纖環(huán)型電流互感器是未來互感器發(fā)展的方向，但由于磁光玻璃型電流互感器尚無應(yīng)用于 GIS型式的工程實例，而光纖環(huán)型電流互感器在國內(nèi)已有應(yīng)用 于 GIS型式的工程實例，且在國外運行經(jīng)驗較豐富。從目前國內(nèi)外的技術(shù)路線來看，光纖環(huán)型因其簡單的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的溫度特性和長期運行的穩(wěn)定性成為主流。 因此，針對 110kV楊桐 變電站的主接線情況，可形成如下三種互感器的選擇配置方案： 方案一： 全站采用 電子式 電流（ ECT） 、電壓 互感器（ EVT） ； 方案二： 全站采用光纖環(huán)形電流、電壓互感器； 方案三： 本站 110kV 進線互感器采用電子式電流電壓互感器（ ECVT），10k 進線采用電子式電流互感器（ ECT）， 10k 間隔及主變中性點采用常規(guī)的電流互感器 ， 10kV 母線采用傳統(tǒng)的電壓互感器。 方案比較 技術(shù)性比較 楊桐 變電站 的 110kV GIS 間隔和 10kV 進線間隔互感器配置 楊桐 110kV 變電站 的 110kV 間隔 為 三相共箱式 GIS 設(shè)備， 由于110kV 系統(tǒng)中的電磁干擾 較 小，且 楊桐變的 110kV 系 為 GIS 全封閉結(jié)構(gòu) 。 若采用 羅氏線圈型電流互感器，則互感器高壓側(cè)供電電路的工作環(huán)環(huán)境更為優(yōu)越，受到的電磁干擾影響會很小。 鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 32 頁 在電容分壓原理基礎(chǔ)上集合而成的 羅氏線圈型 電子式電流 電 壓互感器（ ECVT） 中的 電流互感器（ ECT） 、 電壓互感器（ EVT） 與獨 立的電流電壓互感器（ ECT/ECVT） 均采用相同的設(shè)計原理和制造工藝，因此它與獨立的 電流 、 電壓互感器（ ECT/ECV） 安全性能是一致的 。而電 子式電流壓互感器（ ECVT）在經(jīng)濟上優(yōu)于 電子式 電流、電壓互感器（ ECT/ECVT）。 本工程 110kV 配電裝置 采用三相共箱式 GIS 設(shè)備， 110kV GIS 電子式 電流電壓 互感器 （ ECVT）采用 三相共箱結(jié)構(gòu)，用于三相共箱 GIS 中 ，在 GIS 設(shè)備出廠前 全部完成 ,實現(xiàn) GIS 設(shè)備的集成 。圖為三相共箱式電流電壓互感器示意圖。 110kV 配電裝置 若采用 光纖環(huán)型電流互感器的可靠性顯然更高，但代價較大，總體優(yōu)勢不 太 明顯。 鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 33 頁 楊桐變電站 10kV 進線間隔 配電裝置 為 中置式開關(guān)柜， 10kV 進線間隔可以采用基于羅氏 電子式電流互感器（ ECT）；也可采用光纖電流互感器。采用光纖電流互感器 代價較大，總體優(yōu)勢不 太 明顯 。 楊桐 變電站 的 10kV 互感器配置 楊桐變 電站 10kV 間隔 配電裝置 為 中置式開關(guān)柜，由于 10kV 保護測控裝置 分散安裝于 10kV 開關(guān)柜內(nèi)，采用常規(guī)的互感器能夠很好的滿足要求，若采用小信號和低功率電子式互感器，則存在電磁干擾引起誤動等問題；而光纖型互感器缺乏相應(yīng)的運行經(jīng)驗，因此， 10kV 間隔推薦采用常規(guī)的互感器。 經(jīng)濟性比較 110kV 的電子式電流互感器、電壓互感器的價格分別約為常規(guī)互感器的 倍左右， 110kV 的光學(xué)原理的電子式電流互感器、電壓互感器的價格分別約常規(guī)互感器的 2~3 倍，而 110kV 的三相共箱式電子式電流電壓互感器的價格約 為常規(guī)互感器的 3 倍左右，采用 110kV GIS 三相共箱式電子式電流電壓互感器 （ ECVT） ，減少了電壓互 感器間隔（ EVT） ,且 設(shè)備在出廠前 就完成與 GIS 的配套組裝，減少了安裝工作量，電子式互感器的輸出均采用光纜傳輸，光纜的數(shù)量非常少，敷設(shè)工作量遠遠小于常規(guī)變電站的電纜敷設(shè) ，降低了電纜的費用和相應(yīng)的土建費用。 常規(guī)電磁式電流、電壓互感器每 1～ 3 月例行檢查一次， 1～ 3 年進行一次小修， 30 年壽命周期內(nèi)大修 2 次。 而采用 電子式互感器不存在常規(guī)電磁式互感器絕緣、鐵心、二次開路等問題，且運行情況時刻受合并單元及后臺監(jiān)控 系統(tǒng)的在線監(jiān)視，在其全壽命周期內(nèi)基本 “免維護 ”，不需 “大修 ”、“小修 ”，其維 護工作主要是對遠端模塊或電氣單元中的電子器件進行維護或更換，一般每 5 年維護一次，因而運行維護工作量大大減少。 因此楊桐變的 110kV 間隔 采用 電子式電流電壓互感器 (ECVT)； 10kV進線間隔 采用 電子式電流互感器 (ECT)。 10kV 電子式互感器的價格是常規(guī)互感器的 倍左右，而且對于中鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 34 頁 置式開關(guān)柜 ，若 采用小信號和低功率電子式互感器， 則 存在電磁干擾引起誤動等問題 ； 而光纖型互感器缺乏相應(yīng)的運行經(jīng)驗 ，且價格是常規(guī)互感器的 2~3 倍，因此 ， 10kV 間隔推薦采用常規(guī)的互感器。 推薦方案 通過對全站采用 方案一 、 方案二、方案三的技術(shù)、經(jīng)濟性比較 ，綜合羅氏線圈型電流互感器與光纖環(huán)型電流互感器的優(yōu)缺點比較 ， 結(jié)果表明：本專題推薦采用方案三，即 本站 110kV 進線互感器采用電子式電流電壓互感器（ ECVT）， 10k 進線采用電子式電流電壓互感器（ ECVT）， 10k 間隔及主變中性點采用常規(guī)的電流互感器， 10kV 母線采用傳統(tǒng)的電壓互感器。 四、 采用推薦電子式互感器配置方案后對變電站的影響 對變電站二次系統(tǒng)的影響 、對繼電保護及測量系統(tǒng)的影響分析 （ 1）對設(shè)備硬件的影響及適應(yīng)性分析 采用電子式互感器后，數(shù)字式繼電保護和測控裝置通過數(shù)字接口 接受合并單元輸出的數(shù)字信號即可。目前國內(nèi)各二 次設(shè)備廠家均開發(fā) 有 數(shù)字式繼電保護和測控裝置，因此設(shè)備硬件對電子式互感器具有很好的適應(yīng)性。 （ 2）對二次設(shè)備軟件的影響分析 a）對保護軟件的總體影響分析 首先為保護提供新的功能。許多測量的功能可在保護中實現(xiàn)。另外，由于電子互感器頻率特性好，可以記錄故障初瞬間和斷路器預(yù)分 、 合時刻的波形，從而具有錄波和開關(guān)狀態(tài)監(jiān)視的功能。 同時，電子式互感器可以提高繼電保護的可靠性。由于推薦采用 的電子式互感器不含鐵芯 ， 它在一次大電流下不會飽和 ， 在大的動態(tài) 范圍內(nèi)能保持良好的線性，其二次側(cè)能正確地反映一次電流的值。因此可以提高繼電保護的可靠性。 b）對主變差動保護的影響分析 鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 35 頁 由于電子式電流互感器具有無磁飽和等優(yōu)點，使基于電子式電流互感器的差動保護可大大簡化差動保護的動作判據(jù)，提高差動保護的速 動性和可靠性；并可降低比率制動差動保護的動作定值和比率制動系數(shù)，提高差動保護的靈敏性。 c）對故障錄波的影響分析 傳統(tǒng)故障錄波普遍存在的問題是非周期分量電流使錄波器內(nèi)部的小 CT 飽和，從而使錄波器記錄的數(shù)據(jù)嚴重失真。 電子式互感器本身是不飽和的，輸出數(shù)字信號可省略小 CT，從而能夠很容易地實現(xiàn)高保真的故障錄波。 d）對測量系統(tǒng)的影響分析 電子式互感器傳送的是數(shù)字信號，完全不受負載的影響，同時由純數(shù)字信號傳輸引起的誤差被排除，只要計算精度選擇恰當(dāng)，儀表因是數(shù)字值的純計算而不會增加任何誤差。 、對變電站自動化系統(tǒng)的影響分析 由于電子式互感器具有數(shù)字輸出、接口方便、通信能力強的特性，其應(yīng)用將直接改變變電站通訊系統(tǒng)的通信方式，特別是一次設(shè)備與間隔層二次設(shè)備間的通信方式。利用電子式互感器輸出的數(shù)字信號，使用現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)點對 點 /多個點對點或過程總線通信方式，將完全取代大量的二次電纜線，徹底解決二次接線復(fù)雜的現(xiàn)象，可以簡化測量或保護的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少誤差源，實現(xiàn)真正意義上的信息共享。 對安裝施工的影響 用于 GIS 式的 ECT、 EVT 以及 ECVT 均在 GIS 設(shè)備出廠前就完成與 GIS的配套組裝，減少了安裝工作量，而且電子式互感器的輸出均采用光纜傳輸，光纜的數(shù)量非常少，敷設(shè)工作量遠遠小于常規(guī)變電站的電纜敷設(shè)。 對運行維護的影響 常規(guī)電磁式電流、電壓互感器每 1～ 3 月例行檢查一次， 1～ 3 年進行一次小修， 30 年壽命周期內(nèi)大修 2 次。 電子 式互感器不存在常規(guī)電磁式互鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告