电力自动仪用二次互感器通用技术条件概况介绍
1引言
根据国家发改委办公厅以发改办[2004]1951号文件下达的《2004年行业标准项目补充计划》(机械工业部份)的要求及全国量变继电器和保护设备委员工作安排,作为JB行业标准《小功率电流电压变换器通用技术条件》的起草工作组的一稿、二稿、三稿研讨会分别在洛阳、许昌、黄山举行。最后通过的第三稿已上报国家相关主管部门批准后使用。
这三次研讨会吸引了大批全国从事电力自动化的企业用户以及二次互感器的生产商,共同商讨制定小功率电流电压互感器的技术要求、试验方法、检验规则、标志及包装、运输、贮存等要求。
自1981年在杭州举办第一届电子变压器学术会议以来,极少有涉及二次互感器的文章。它作为电子变压器的一员,与小功率电子变压器许多相似之处。因其结构简单,使用材料单一,大多用在50周输配电行业不引起人们注意。随着我国近年来的国民经济快速发展,大电网电力基础建设规模越来越大,输送的电压等级越来越高,对运行安全可靠性要求相应也极高。在电力自动化行业中,继电保护技术使用微机后,二次互感器的使用量与日俱增。以行业标准的形式,制定其相关的技术条件势在必行,才能协调使用方和供 应商双方的关系。
2二次互感器概述
电力自动仪行业中所说的“小功率电流电压变换器”,就是我们电子变压器中所指的“小型互感器”,与我们常见的电力电子技术中的:DC-DC、AC-DC、AC-DC-AC“变换器”概念毫无关系。大电网运行时,由高压电力传输线上一次互感器取样后,再将该信号传送到二次互感器。二次互感器的电流、电压功率量级很小,可以很安全,适时对电网的运行情况进行监控。二次互感器的功率量级大约为1~0.5VA,故常常称之为小功率变换器。
通用技术条件稿是根据国内电力自动化主要产品的技术条件和某些特殊要求,参照IEC60255及我国GB中相关电子元件产品的系列标准而制定。
3环境温度的标称范围
根据地区情况,环境温度可以在-25℃~+55℃中选取。贮存、运输及安装的极限环境温度为-25℃和+70℃。
4基本额定值
一般情况下,二次互感器的额定输入电流为1A、5A,输入电压为:58V,100V、200V、300V、400V。针对不同形式的二次互感器,规定了在额定负载下,电平适中能安全使用的额定值。
5热性能要求
二次互感器的温升及连续耐热极限值与通常的电子变压器基本相同,但其短时内满足耐热值要求是特点之一。短时期内,电流互感器有10~40倍(有的高达50倍)额定输入电流值的冲击试验要求,电压互感器有1.4~2倍额定输入电压值冲击试验要求,所以在设计二次互感器时,必须兼顾其热稳定性和动稳定性要求。特别是二次互感器设定的工作磁感应有足够的余量,短时间冲击时不能使磁心工作在深饱和区,破坏其工作状态。
6幅度误差和相位误差
该标准中的幅度和相位误差,即我们通常说的“比差、相差”。电力自动化行业中使用的“小功率电流电压变换器”(二次小型互感器)分为:测量、稳控、保护及故障滤波等几种用途。对它们的精度(比差、相差)、暂态饱和特性及热、动稳定性是各不相同的。
例如:测量用电流互感器的准确度(精度)等级分:0.1,0.2,0.5,1级共4种,在5%、20%、100%、120%额定电流输入值时规定了不同的精度要求。
7电磁兼容要求
“小功率电流电压变换器”(二次小型互感器),就能承受GB/F17626.8-98第5章规定的严酷等级为4级工频磁场干扰试验。而允许精度变化不超过规定值的100%。
8暂态饱和特性
用于故障滤波及≥110KV电力传输线中的二次互感器,特别提出了暂态饱和特性要求,实际上基于电磁感应原理工作的二次互感器是不可能准确的(不失真的)传输非周期分量,所以在标准中没有明确规定非周期分量衰减时间常数的误差值,而是由企业标准规定。
二次互感器尽可能畸变小的传递非周期分量是颇具挑战意义的课题。从互感器工作原理及非周期分量磁化过程分析:选用合适的铁心材料及线圈结构的改变或铁心和线圈结构同时改变,也许会有较好的效果。在某故障滤波(瞬间记录短路时的电流非周期情况衰减振荡情况)设备中,同时采用低剩磁非晶态磁心及罗氏线圈结构,取得了比叠片矽钢、C型铁心结构常规二次互感器滤波要好的结果。
9二次互感器应用及发展前景
现在二次互感器常用的铁心材料有:硅钢、坡莫合金、纳米微晶和铁氧体。有环形、CD型和叠片式结构,高导磁率铁氧体的使用可以大大降低二次互感器的成本,应用铁氧体在“比差”精度上问题不大(视应用场合),但相差较大,在微机中的软件设置时可以补偿,前提是铁氧体磁性能必须有良好的一致性。
据报道国内外目前正在开展“光CT”,“光PT”方面的研究工作。特点是无论是一次或二次采样均不用铁磁感应式元件,用空心的罗式线圈进行依次采样,再通过电——光转换由光缆传输到相应的继电器保护设备上,优点是:不失真传输,解决了高低压间转换的绝缘问题,但在一侧的有源采样,是否会带来可靠性的问题。
实际上在电力电子技术及高能窄脉冲领域内,也大量使用二次互感器作为隔离式采样监控,保护电路是我们常规二次互感器生产厂的另一个开发应用点。
例如:美国彼示森生产的测量窄脉冲波形参数的互感器,磁心系薄带坡莫合金,线圈采用罗氏线圈结构,每段线圈用高电阻率电阻经取样后,再若干段串联输出,外形尺寸φ110×30,售价1000美元。
参考资料
[1] 《电子变压器手册》 辽宁科学技术出版社
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