[实用新型]新型高压组合独立式电子式电流、电压互感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型高压组合独立式电子式电流、电压互感器，用于敞开式变电站高电压环境下的电流、电压变换，供测量、保护及监测使用，该发明适用于110kV及以上高压电力系统。

背景技术

电子式电流、电压互感器因其传感原理和传统铁心互感器完全不同，而具有明显的优势。

从测量原理分类，根据IEC标准，电子式电流互感器包含了光学电流互感器(又称为无源型)、空芯电流互感器(又称为Rogowski线圈、有源型)及低功率型电流互感器3种；电子式电压互感器包含了光学电压互感器、分压型电压互感器等两种。

目前适用的高压独立式电子式电流互感器一般测量原理是：以空芯线圈为保护通道传感单元，低功率型铁芯线圈为测量通道传感单元，或者保护和测量通道均采用空芯线圈，低压侧的半导体激光器通过供能光纤给高压侧的调制电路供电，将高压侧的含有被测电流信息的电压信号转换成数字信号驱动发光二极管，通过信号传输光纤以光脉冲的形式传输至低压侧，也就是所谓光供电的有源式电子式电流互感器。这种测量结构的互感器的缺点是：高压侧的测量线圈和保护线圈输出的电信号需要通过高压侧工作的信号调制电路板变换成光脉冲信号从高压侧传输至低压侧，因此必须对高压侧工作的电路板提供电源。最初是采用悬浮式电源变换器的供电方式(简称小CT方式)从母线上取能量。但当母线电流很小，如低至额定电流的5％甚至1％以下时，电源变换器不足以维持正常的激励状态，无法供出能量，可能使电子式互感器无法正常工作。现在一般是采用低压侧的半导体激光器通过供能光纤给高压侧的调制电路供电，但目前存在的最关键问题是高压侧工作的调制电路的功耗过大。已经达到的最低功耗，国外大约在30mW左右。一般光电转换的效率为30％，这就要求半导体激光器光源的出纤功率至少达到100mW以上，而出纤功率在这种数量级的光源，其寿命较短，远远不能满足电力系统对互感器的寿命要求，互感器的寿命一般要求为30年，且其成本昂贵。此外，位于高压侧的光电转换器件长时间连续工作时，其转换效率严重衰减。

目前独立式电容分压电子式电压互感器一般是采用类似于电容分压式的电压互感器(简称CVT)的多级电容串联分压方式，将高电压分压至较低电位后，再变换成数字光脉冲进行信号传输，该方法不需要光供电。但这种结构因耦合电容器温度系数大，可达5×10^-5/k、受外界环境因素：如高压引线、污秽、湿度等影响较大，例如CVT虽然采用了增大分压电容容量的方法来尽量减小外界空间杂散电容对电压分压比的影响，但是多年的运行实践表明，在长期实际运行中CVT的分压比发生漂移仍然是较为普遍的现象。

总之，目前高压独立式电子式电流互感器的主要问题是：需要采用光供电的方式对高压侧工作的信号调理调制电路板供电，可靠性差，价格昂贵；独立式电子式电压互感器采用类似CVT的多级电容串联分压方式，易受外界环境因素引起的分布电容变化的影响，测量精度低，稳定性差。而将电流、电压测量结合在一起的组合式电子式电流电压互感器则技术难度更大，几乎没有成功的案例。

发明内容

本实用新型提供一种新型组合独立式电子式电流、电压互感器，完全克服上述电子式电流、电压互感器的缺陷，其中电子式电流互感器采用倒立式气体绝缘电流互感器的绝缘结构，使得电流测量线圈和信号调制电路板均位于地电位，因而可以直接采用普通电源用电缆供电，不再需要光供电，大大提高了可靠性；电子式电压互感器利用倒立式气体绝缘电流互感器的一次导体和内层、外层电气连通的双层屏蔽筒构成的地电极，巧妙地构造出同轴圆柱形电容器分压，克服了多级电容串联分压方式易受外界环境因素引起的分布电容变化影响的缺点，测量精度高，稳定性好；本实用新型在上述基础上，再次巧妙地利用同一主绝缘结构构成组合独立式电子式电流、电压互感器，从而大大降低了成本。