電子式電流互感器技術(shù)

電流互感器是電力系統(tǒng)中較重要的高壓設(shè)備之一，它被廣泛地應(yīng)用于繼電保護(hù)、電流測(cè)量和電力系統(tǒng)分析之中。傳統(tǒng)的電流互感器是電磁感應(yīng)式的，它的主要優(yōu)點(diǎn)在于性能比較穩(wěn)定，適合長(zhǎng)期運(yùn)行。但是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，由于繼電保護(hù)、電氣設(shè)備自動(dòng)化程度及電力系統(tǒng)絕緣等級(jí)的提高，以及超高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，電磁式電流互感器的缺點(diǎn)也越來(lái)越明顯。因此，一種基于現(xiàn)代光電、半導(dǎo)體技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)成就而發(fā)展的電氣測(cè)量的新方法應(yīng)運(yùn)而生，采用此方法的電流互感器即為電子式電流互感器，其具有測(cè)量精度高、動(dòng)態(tài)電流范圍大和頻率測(cè)量特性寬等特點(diǎn)，能夠滿足表計(jì)和繼電保護(hù)的數(shù)字化。

1 專利
申請(qǐng)電子式電流互感器專利的國(guó)家主要有日本、美國(guó)及部分歐洲的發(fā)達(dá)國(guó)家。日本從20世紀(jì)80年代就已有專利報(bào)道，并持續(xù)至今。如：日本MATSUSHITA電子有限公司2000年申請(qǐng)的日本專利JP2001264364提供了一種可高精度測(cè)試電流值的光學(xué)電流互感器。其方法是采用具有法拉第效果的磁光傳感器，該方法能不受外部磁場(chǎng)影響精確測(cè)量電流。1983年HITACHI SEISAKUSHO KK 公開(kāi)的日本專利JP58083273中介紹了一種光學(xué)電流互感器，其為了在不增加尺寸的同時(shí)增加磁場(chǎng)靈敏度，在導(dǎo)體的周圍纏繞了具有法拉第效應(yīng)的光纖，此外，也可以增加光纖長(zhǎng)度以增強(qiáng)磁場(chǎng)的靈敏度。

國(guó)內(nèi)的專利申請(qǐng)較少，主要為實(shí)用新型專利，其中主要的專利權(quán)人為廣東順德特種變壓器廠。2002年，順德特種變壓器廠公開(kāi)了中國(guó)專利CN 2510871——500kV無(wú)源光纖電流互感器。其由光學(xué)電流傳感頭模塊和懸掛式光纖復(fù)合絕緣子組成。使用時(shí)電流母線與導(dǎo)電桿兩端連接，傳感頭的引出光纜在絕緣子的光纜轉(zhuǎn)接盒處轉(zhuǎn)接，把信號(hào)光從地端光源經(jīng)絕緣子引入傳感頭。該光纖電流互感器抗干擾性強(qiáng)、溫度特性穩(wěn)定，絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、絕緣性能好、體積小、重量輕、成本低、易于安裝、拆卸和維護(hù)，能夠安全可靠的運(yùn)行

2 產(chǎn)品
20世紀(jì)70年代起，大部分國(guó)家就已集中精力進(jìn)行無(wú)源式電子電流互感器的研制工作，著名公司有美國(guó)西屋、ABB、Trench等；近年來(lái)，各國(guó)也非常重視有源式電子電流互感器研究，特別是RITZ、ABB等公司。

其中，Trench公司開(kāi)發(fā)出了適用于中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的低功率電子互感器。其產(chǎn)品符合IEC60044-8電子電流互感器標(biāo)準(zhǔn)，能滿足所有測(cè)量和保護(hù)的要求，無(wú)二次回路問(wèn)題，采用金屬外殼，運(yùn)行時(shí)接地，此外還具有體積小，重量輕，環(huán)保，高可靠性等特點(diǎn)。

加拿大NxtPHASE公司設(shè)計(jì)的電流傳感技術(shù)基于法拉第效應(yīng)，在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)也具有超高精度。其設(shè)計(jì)的光發(fā)射二極管發(fā)射光電轉(zhuǎn)換信號(hào)至線性極化信號(hào)，此后循環(huán)。并將此傳感器技術(shù)應(yīng)用于光學(xué)電流互感器中。

國(guó)內(nèi)目前能進(jìn)行電子式電流互感器大生產(chǎn)的廠家較少，多數(shù)仍處于研制階段。已進(jìn)行生產(chǎn)的為西安同維電力技術(shù)有限責(zé)任公司，其開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)制造的磁光電流互感器具有體積小，重量輕，可靠性好，維護(hù)簡(jiǎn)單；結(jié)構(gòu)中無(wú)鐵芯，無(wú)剩磁影響，在故障電流條件下不會(huì)產(chǎn)生磁飽和；設(shè)備內(nèi)無(wú)需充油，沒(méi)有SF6絕緣氣體；絕緣性能優(yōu)異；安裝簡(jiǎn)便，可直接掛網(wǎng)，無(wú)需大規(guī)模線路施工；二次輸出可開(kāi)路，本身無(wú)須保護(hù)裝置保護(hù)，具備絕對(duì)安全性；而年華中科技大學(xué)于2004年設(shè)計(jì)了電子式低功耗電流互感器(電子式LPCT)。針對(duì)額定電流60A的LPCT進(jìn)行了相關(guān)誤差實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：LPCT具有較寬的測(cè)量范圍，一個(gè)二次繞組即可同時(shí)滿足0.2級(jí)計(jì)量及5P20保護(hù)的要求，使得LPCT的尺寸較傳統(tǒng)電流互感器(CT)大為降低。

3 標(biāo)準(zhǔn)
電流互感器作為電力設(shè)備中較關(guān)鍵設(shè)備，目前已有較明確的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。如：國(guó)際IEC標(biāo)準(zhǔn)的IEC60044系列標(biāo)準(zhǔn)就是就針對(duì)各種互感器而制訂的，其中IEC60044-8-2002則適用于電子式電流互感器，此外歐洲標(biāo)準(zhǔn)等效采用了此標(biāo)準(zhǔn)。