【正文】 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(bào)告。 對(duì)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于常規(guī)變電站的電纜敷設(shè)。 、對(duì)變電站自動(dòng)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(qiáng)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。 電子式互感器本身是不飽和的，輸出數(shù)字信號(hào)可省略小 CT，從而能夠很容易地實(shí)現(xiàn)高保真的故障錄波。 b）對(duì)主變差動(dòng)保護(hù)的影響分析 鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報(bào)告 第 35 頁(yè) 由于電子式電流互感器具有無(wú)磁飽和等優(yōu)點(diǎn)，使基于電子式電流互感器的差動(dòng)保護(hù)可大大簡(jiǎn)化差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)，提高差動(dòng)保護(hù)的速 動(dòng)性和可靠性；并可降低比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作定值和比率制動(dòng)系數(shù)，提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏性。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(huì)飽和 ， 在大的動(dòng)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。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(shí)刻的波形，從而具有錄波和開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)視的功能。 （ 2）對(duì)二次設(shè)備軟件的影響分析 a）對(duì)保護(hù)軟件的總體影響分析 首先為保護(hù)提供新的功能。 四、 采用推薦電子式互感器配置方案后對(duì)變電站的影響 對(duì)變電站二次系統(tǒng)的影響 、對(duì)繼電保護(hù)及測(cè)量系統(tǒng)的影響分析 （ 1）對(duì)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(hù)和測(cè)控裝置通過(guò)數(shù)字接口 接受合并單元輸出的數(shù)字信號(hào)即可。 10kV 電子式互感器的價(jià)格是常規(guī)互感器的 倍左右，而且對(duì)于中鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報(bào)告 第 34 頁(yè) 置式開(kāi)關(guān)柜 ，若 采用小信號(hào)和低功率電子式互感器， 則 存在電磁干擾引起誤動(dòng)等問(wèn)題 ； 而光纖型互感器缺乏相應(yīng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) ，且價(jià)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。 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(kāi)路等問(wèn)題，且運(yùn)行情況時(shí)刻受合并單元及后臺(tái)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(hù) ”，不需 “大修 ”、“小修 ”，其維 護(hù)工作主要是對(duì)遠(yuǎn)端模塊或電氣單元中的電子器件進(jìn)行維護(hù)或更換，一般每 5 年維護(hù)一次，因而運(yùn)行維護(hù)工作量大大減少。 經(jīng)濟(jì)性比較 110kV 的電子式電流互感器、電壓互感器的價(jià)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(jià)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(jià)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于常規(guī)變電站的電纜敷設(shè) ，降低了電纜的費(fèi)用和相應(yīng)的土建費(fèi)用。采用光纖電流互感器 代價(jià)較大，總體優(yōu)勢(shì)不 太 明顯 。 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(jià)較大，總體優(yōu)勢(shì)不 太 明顯。 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(shí)現(xiàn) GIS 設(shè)備的集成 。 鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報(bào)告 第 32 頁(yè) 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(dú) 立的電流電壓互感器（ ECT/ECVT） 均采用相同的設(shè)計(jì)原理和制造工藝，因此它與獨(dú)立的 電流 、 電壓互感器（ ECT/ECV） 安全性能是一致的 。 方案比較 技術(shù)性比較 楊桐 變電站 的 110kV GIS 間隔和 10kV 進(jìn)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) 。從目前國(guó)內(nèi)外的技術(shù)路線來(lái)看，光纖環(huán)型因其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的溫度特性和長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性成為主流。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。 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(zhǎng)隨溫度的漂 移、光電檢測(cè)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(wèn)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(bào)告 第 31 頁(yè) 互感器將成為電力系統(tǒng)中電壓互感器的發(fā)展趨勢(shì)。光學(xué)原理電壓互 ， 感器采用光學(xué)傳感原理，測(cè)量結(jié)果與頻率無(wú)關(guān)，測(cè)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。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。結(jié)構(gòu)上屬于載波測(cè)量，即遠(yuǎn)端發(fā)出光波作為載波，被磁場(chǎng)調(diào)制后返回，再解調(diào)為電壓信號(hào)。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(jì)量精度需根據(jù)溫度和氣體密度進(jìn)行補(bǔ)償。 （ 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(jiǎn)單，體積小，重量輕，易于與電流互感器組合成組合互感器。此外，分布電容、高壓電極電暈放電和絕緣支架的泄漏電流等，都會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。 （ 3）串聯(lián)電阻分壓型電壓互感器 串聯(lián)電阻分壓型電壓互感器精度高，工藝簡(jiǎn)單。這是由于高頻分量在串聯(lián)電感中的工作電流更低，而分布電容上的電流更大。這是由于電感器鐵芯限制，工作電流必須很低，精度受分布電容影響很大。但電容器制造工藝相對(duì)復(fù)雜，需解決絕緣油 密封、上下臂電容溫度特性一致等問(wèn)題，僅少數(shù)電容器廠家的產(chǎn)品符合要求。數(shù)字量接口與微機(jī)保護(hù)具有良好的兼容性。分壓 型電壓互感器采用的分壓原理分為串聯(lián)電容分壓、串聯(lián)電感分壓、串聯(lián)電阻分壓、電容環(huán)分壓等。 （ 3）長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性 同磁光玻璃型電流互感器一樣，光纖環(huán)型電流互感器也存在著由 閉合光路和反射結(jié)構(gòu)引起的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題，但由于光纖環(huán)型電 流互感器采用光纖作為傳感元件，光纖的長(zhǎng)期穩(wěn)定性優(yōu)于磁光玻璃， 而且光纖環(huán)型電流互感器的光路結(jié)構(gòu)比磁光玻璃型簡(jiǎn)單，因此光纖環(huán)型電流互感器的 長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性優(yōu)于磁光玻璃型電流互感器。 （ 2）雙折射效應(yīng)影響 光纖環(huán)型電流互感器采用法拉第旋光效應(yīng)的賽格耐克環(huán)系統(tǒng)受光纖線性雙折射的影響較大 , 實(shí)驗(yàn)中計(jì)算發(fā)現(xiàn)雙折射的影響和法拉第旋光數(shù)量級(jí)為同一數(shù)量級(jí)，除了從溫度方面入手，目前光纖環(huán)型電流互 感器產(chǎn)品中采用的方法是使賽格耐克環(huán)兩輸入端的本地坐標(biāo)系相垂 直，這樣就可極大地降低光纖線性雙折射影響，而且采用兩束光線進(jìn)行傳播，即使來(lái) 自外界的溫度變化，振動(dòng)以及電磁場(chǎng)輻射等因素的干擾，同一光路路徑受干擾源的影響出現(xiàn)的誤差也會(huì)互相抵消，從而可以有效地抑制振動(dòng)和溫度變化等引起的雙折射的影響。因此，同磁光玻璃型廠家一樣，光纖環(huán)型電流互感器也采用制作恒溫槽的方法，互感器的電氣單元工作在 恒溫環(huán)境下，從而有效減小了溫度對(duì)測(cè)量精度和使用壽 命的影響。早期掛網(wǎng)運(yùn)行的一些光纖環(huán)型電流互感器產(chǎn)品在運(yùn)行一段時(shí)間后出現(xiàn)了精度漂移、波形失真的問(wèn)題，而這幾年隨著光學(xué)器件的改進(jìn)和新技術(shù)的應(yīng)用，光纖環(huán)型電流互感器的產(chǎn)品在輸出精度、溫度穩(wěn)定性方面有了極大提高。 與磁光玻璃型電流互感器一樣，光纖環(huán)型電流互感器也面臨著溫度影響、雙折射效應(yīng)影響以及長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題，但由于傳感元件材料的不同，受到這幾個(gè)因素影響的程度也存在著差異。 國(guó)外光纖環(huán)型電流互感器的生產(chǎn)廠家在全球已有很多套運(yùn)行 業(yè) 績(jī)，到 2021 年時(shí)就已在許多 220kV 以上電壓等級(jí)的變電站中得到應(yīng)用，如加拿大 BC 電力公司的 Ingledow 變電站的 500kV 系統(tǒng)（ AIS）、澳大利亞的Wienstrom 變電站的 420kV 系統(tǒng)（ GIS）均采用光纖環(huán)型電流互感器。 鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報(bào)告 第 25 頁(yè) （ 5）抗振動(dòng)干擾能力強(qiáng)：采用兩束光線在同一個(gè)光路中進(jìn)行傳播的方式，即使來(lái)自外界的振動(dòng)干擾，同一光路路徑受干擾源的影響出現(xiàn)的誤差也會(huì)互相抵消，從而提高了互感器的抗振動(dòng)干擾能力。 光纖環(huán)型電流互感器 光纖環(huán)型電流互感器的特點(diǎn) 光纖環(huán)型電流互感器基于磁光法拉第磁旋光效應(yīng)和賽格耐克效 應(yīng)，采用光纖賽格耐克環(huán)作為傳感元件，其基本工作過(guò)程如下：光源發(fā)出的光被分成兩束物理性能不同光，并沿光纜向上傳播；在匯流排處，兩光波經(jīng)反射鏡的反射并發(fā)生交換，最終回到光電探測(cè)器處并發(fā)生相干疊加；當(dāng)通電導(dǎo)體中無(wú)電流時(shí)，兩光波的相對(duì)傳播速度保持不變，沒(méi)有相位差；而通上電流 后，在通電導(dǎo)體周圍的磁場(chǎng)作用下，兩束光波的傳播速度發(fā)生相對(duì)變化，即出現(xiàn)了相位差，最終表現(xiàn)的是 探測(cè)器處疊加的光強(qiáng)發(fā)生了變化，通過(guò)測(cè)量光強(qiáng)的大小，即可測(cè)出對(duì)應(yīng)的電流大小。另外，由于采用閉合光路結(jié)構(gòu)，就不可避免地存在反射面，增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，環(huán)境溫度等外界因素的變化會(huì)使反射面 性能發(fā)生改變，傳感器經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行之后，輸出光強(qiáng)明顯減弱，這些都將使得傳感系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性 降低。目前一些廠家的解決方法主要集中在玻璃材質(zhì)的提升上，采用溫度穩(wěn)定性更好的磁光玻璃材料。 c）與環(huán)境溫度變化有關(guān)的暫態(tài)雙折射。如采用黏接固定的方法就不可避免地存在應(yīng)力，從而引起雙折射。目前各廠家采用的磁光玻璃，其退火控制一般比較好，經(jīng)過(guò)退火后磁光玻璃的內(nèi)在雙折射極小，可以忽略。 （ 2）雙折射效應(yīng)影響 由于磁光材料的雙折射效應(yīng)，使射人磁光介質(zhì)的線性偏振光變成橢圓偏振光，其結(jié)果是：從檢偏器輸出的光強(qiáng)度變化與被測(cè)電流不成正比，使磁光玻璃型電流互感器的靈敏度不穩(wěn)定，從而降低 了測(cè)量精度。通常這兩者之間采用膠粘方式連接，從固有特性來(lái)說(shuō)，容易受環(huán)境溫度的影響而老化、開(kāi)裂，使其使用壽命和 測(cè)量精度大受影響，從而也帶來(lái)了維護(hù)和性能上的缺陷。另外，廠家普遍采取制作恒溫槽的方法，在恒溫槽內(nèi)充入溫度變化范圍小的介質(zhì)，互感器的光源箱和二次處理系統(tǒng)工作在恒溫槽內(nèi)，光線的收發(fā)和轉(zhuǎn)換都處在恒溫條件下，從一定程度上補(bǔ)償了外界溫度對(duì)傳感單元的鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報(bào)告 第 23 頁(yè) 影響。 制約磁光玻璃型電流互感器應(yīng)用的主要因素有以下三點(diǎn)： （ 1）溫度影響 磁光玻璃型電流互感器的軟肋之一是磁光玻璃的靈敏度系數(shù)（ Verdet 常數(shù)）隨溫度變化較大，從而 改變測(cè)量通道的比例系數(shù)，直 接 影響其測(cè)量準(zhǔn)確度。 磁光玻璃型電流互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 國(guó)內(nèi)磁光玻璃型電流互感器的研發(fā)生產(chǎn)廠家較少，目前已積累了一些掛網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 除了具有絕緣性能好、消除磁飽和、測(cè)量精度高、體積小等電子 式互感器的共同特點(diǎn)外，磁光玻璃型電流互感器還具有以下顯著的特點(diǎn)： （ 1）測(cè)量品質(zhì)優(yōu)良，頻帶范圍寬，能夠測(cè)量包括直流量到很高頻率（電子線路限制）的交流，無(wú)慣性環(huán)節(jié)，響應(yīng)速度快。 磁光玻璃型電流互感器 磁光玻璃型電流互感器的特點(diǎn) 磁光玻璃型電子式互感器采用法拉第磁光效應(yīng)原理，在一次電流導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，安裝閉環(huán)塊狀磁光玻璃作為傳感元件，低壓側(cè)光源發(fā)出的光線經(jīng)光纖傳輸至高壓側(cè)的偏振器，偏振器將此光線變?yōu)榫€性偏振光。由于傳感器輸出的是弱 電信號(hào)，若直接傳輸?shù)降?