電子式電流互感器優(yōu)點(diǎn)

1）高低壓完全隔離，安全性高，具有優(yōu)良的絕緣性能，不含鐵芯，消除了磁飽和及鐵磁諧振等問(wèn)題。電磁互感器的被測(cè)信號(hào)與二次線圈之間通過(guò)鐵芯耦合，絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其造價(jià)隨電壓等級(jí)呈指數(shù)關(guān)系上升。非常規(guī)互感器將高壓側(cè)信號(hào)通過(guò)絕緣性能很好的光纖傳輸?shù)蕉卧O(shè)備，這使得其絕緣結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，電壓等級(jí)越高其性價(jià)比優(yōu)勢(shì)越明顯。

2）沒(méi)有因充油而潛在的易燃、易爆炸等危險(xiǎn)。非常規(guī)互感器的絕緣結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，一般不采用油作為絕緣介質(zhì)，不會(huì)引起火災(zāi)和爆炸等危險(xiǎn)。

3）動(dòng)態(tài)范圍大，測(cè)量精度高，頻率響應(yīng)范圍寬。電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)電流互感器流過(guò)的電流不大，但短路電流一般很大，而且隨著電網(wǎng)容量的增加，短路電流越來(lái)越大。非常規(guī)互感器有很寬的動(dòng)態(tài)范圍，可同時(shí)滿足測(cè)量和繼電保護(hù)的需要。

4）抗電磁干擾性能好，低壓側(cè)無(wú)開(kāi)路高壓危險(xiǎn)。非常規(guī)互感器的高壓側(cè)和低壓側(cè)之間只存在光纖聯(lián)系，信號(hào)通過(guò)光纖傳輸，高壓回路與二次回路在電氣上完全隔離，互感器具有較好的抗電磁干擾能力，低壓側(cè)無(wú)開(kāi)路引起的高電壓危險(xiǎn)。

5）數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力強(qiáng)。電磁式互感器傳送的是模擬信號(hào)，電站中的測(cè)量、控制和繼電保護(hù)傳統(tǒng)上都是通過(guò)同軸電纜將電氣傳感器測(cè)量的電信號(hào)傳輸?shù)娇刂剖摇?

6）體積小、重量輕。非常規(guī)互感器無(wú)鐵芯，其重量較相同電壓等級(jí)的電磁式互感器小很多。

電子式電流互感器通常具有更高的帶寬，適用于諧波含量較大電流的基波及諧波測(cè)量。為了準(zhǔn)確測(cè)量功率，還可以采用電壓、電流組合式電子式互感器，因?yàn)榻M合式電子式互感器可以更好的控制電壓電流信號(hào)的相位差，提高功率測(cè)量的準(zhǔn)確度。

一、兩電平變頻器的輸出電流波形及電壓波形

電流波形接近正弦波，電壓波形為PWM波，圖1中較高的毛刺為過(guò)沖電壓，縮短電纜，增加dv/dt濾波器等可以降低或消除過(guò)沖電壓。

PWM波低次諧波含量較少，諧波主要集中在載波頻率整數(shù)倍附近。

變頻器的基波頻率記為fs；變頻器的載波頻率記為fc；

那么，N=fc/fs就是載波頻率比。

對(duì)于SPWM調(diào)制的三相變頻器中，當(dāng)N為整數(shù)時(shí)，不含N-2次以下的諧波。

假設(shè)fs=50z，fc=2kHz，則N=40，變頻器輸出不含38次以下的諧波。

且諧波頻率為kfc±m(xù)fs，其中ks=1,2,3,4,5,6,7....k1=1,2,4,5,7...

一般而言，變頻器的負(fù)載是電機(jī)，電機(jī)為感性負(fù)載，可以較好的抑制高次諧波，因此，理論上，變頻器的載波頻率比越高，變頻器的輸出電流的諧波含量越少。

二、六脈整流變頻器的輸入電流、電壓波形圖

六脈整流變頻器輸入電流波形含有較大的諧波，其諧波主要為6k±1次，k為整數(shù)，且k≥1。類(lèi)似的，12脈整流的輸入電流的諧波主要為12k±1次，k為整數(shù)，且k≥1。

假設(shè)變頻器未P脈整流，那么，變頻器的輸入電流中，不包含P-1次以下的諧波，其諧波主要為Pk±1次，k為整數(shù)，且k≥1。

三、變壓器空載輸入波形

上圖為單相變壓器的空載輸入波形圖，圖中電流波形畸變較大，根據(jù)其形狀特點(diǎn)，一般稱(chēng)為“尖頂波”，由右側(cè)頻譜可知，尖頂波的諧波主要為奇次諧波，諧波階數(shù)越高，諧波含量越小。

四、定子疊頻法熱試驗(yàn)的疊頻波

上圖波形包含兩種頻率成分，分別為50Hz和40Hz，50Hz稱(chēng)為主電源，40Hz稱(chēng)為副電源。電壓波形中，副電源幅值約為主電源的25%。

由于40Hz副電源的阻抗較低，電流波形中，其相對(duì)含量增大，波形波動(dòng)變大。

按照電子式電流互感器的輸出信號(hào)分類(lèi)，可以分為以下兩類(lèi)：

1、模擬量輸出型電子式電流互感器

大多數(shù)電子式電流互感器為模擬量輸出型電子式電流互感器。

2、數(shù)字量輸出型電子式電流互感器

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20840.8-2007指出：將被測(cè)參量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量參數(shù)更為合理，原因在于對(duì)傳統(tǒng)模擬量輸出變送器的模擬量輸出要求是基于有局限的常規(guī)技術(shù)，并非依據(jù)使用被測(cè)參量信息的設(shè)備的實(shí)際需要。

按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20840.8-2007規(guī)定，電子式電流互感器可分為以下兩類(lèi)。

（1）測(cè)量用電子式電流互感器。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，將相應(yīng)電路的電流變換供給測(cè)量?jī)x表、積分儀表和類(lèi)似裝置的電子式電流互感器。

（2）保護(hù)用電子式電流互感器。在電力系統(tǒng)非正常運(yùn)行和故障狀態(tài)下，將相應(yīng)電路的電流變換供給繼電保護(hù)和控制裝置的電子式電流互感器。

根據(jù)IEC和GB/T標(biāo)準(zhǔn)，明確指出電子式電流互感器可分為以下幾類(lèi)：

（1）光學(xué)電流互感器。是指采用光學(xué)器件作被測(cè)電流傳感器，光學(xué)器件由光學(xué)玻璃、全光纖等構(gòu)成。傳輸系統(tǒng)用光纖，輸出電壓大小正比于被測(cè)電流大小。由被測(cè)電流調(diào)制的光波物理特征，可將光波調(diào)制分為強(qiáng)度調(diào)制、波長(zhǎng)調(diào)制、相位調(diào)制和偏振調(diào)制等。

（2）空心線圈電流互感器。又稱(chēng)為Rogowski線圈式電流互感器。空心線圈往往由漆包線均勻繞制在環(huán)形骨架上制成，骨架采用塑料、陶瓷等非鐵磁材料，其相對(duì)磁導(dǎo)率與空氣的相對(duì)磁導(dǎo)率相同，這是空心線圈有別于帶鐵心的電流互感器的一個(gè)顯著特征。

（3）鐵心線圈式低功率電流互感器（LPCT）。它是傳統(tǒng)電磁式電流互感器的一種發(fā)展。其按照高阻抗電阻設(shè)計(jì)，在非常高的一次電流下，飽和特性得到改善，擴(kuò)大了測(cè)量范圍，降低了功率消耗，可以無(wú)飽和的高準(zhǔn)確度測(cè)量高達(dá)短路電流的過(guò)電流、全偏移短路電流，測(cè)量和保護(hù)可共用一個(gè)鐵心線圈式低功率電流互感器，其輸出為電壓信號(hào)。

備案信息

備案號(hào)：53963-2016

備案公告： 2016年第5號(hào)(總第197號(hào)) 。2100433B

光電互感器：包括有源型電子式電流互感器、無(wú)源磁光玻璃電子式電流互感器兩種。

數(shù)字互感器有源型

有源型電子式電流互感器特點(diǎn)是一次傳感器為空心線圈，高壓側(cè)電子器件需要由電源供電方能工作。其原理如圖1所示：

數(shù)字互感器無(wú)源磁光玻璃型

無(wú)源磁光玻璃型電子式電流互感器特點(diǎn)是一次傳感器為磁光玻璃，無(wú)需電源供電。其原理如圖2所示：

優(yōu)點(diǎn)：與傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式電流互感器相比，光電式電流互感器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）優(yōu)良的絕緣性能，造價(jià)低。電磁感應(yīng)式電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其造價(jià)隨電壓等級(jí)呈指數(shù)關(guān)系上升。在光電式電流互感器中，高壓側(cè)信息是通過(guò)由絕緣材料做成的玻璃光纖而傳輸?shù)降蛪簜?cè)的，其絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)一般隨電壓等級(jí)升高呈線性地增加。

（2）不含鐵心，不存在磁飽和、鐵磁諧振等問(wèn)題。光電式電流互感器運(yùn)行暫態(tài)響應(yīng)好、穩(wěn)定性好，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性。

（3）電磁感應(yīng)式電流互感器二次回路不能開(kāi)路，低壓側(cè)存在開(kāi)路高電壓危險(xiǎn)。由于光電式電流互感器的高壓與低壓之間只存在光纖聯(lián)系，而光纖具有良好的絕緣性能，因此可保證高壓回路與二次回路在電氣上完全隔離，低壓側(cè)沒(méi)有因開(kāi)路而產(chǎn)生高壓的危險(xiǎn)，同時(shí)因沒(méi)有磁耦合，消除了電磁干擾對(duì)互感器性能的影響。

（4）暫態(tài)響應(yīng)范圍大，測(cè)量精度高。電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，電流互感器流過(guò)的電流并不大，但短路電流越來(lái)越大。電磁感應(yīng)式電流互感器因存在磁飽和問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)大范圍測(cè)量，并在一個(gè)通道同時(shí)滿足高精度計(jì)量和繼電保護(hù)的需要。光電式電流互感器有很寬的動(dòng)態(tài)范圍，一個(gè)測(cè)量通道額定電流可測(cè)到幾十安培至幾千安培，過(guò)電流范圍可達(dá)幾萬(wàn)安培。因此既可同時(shí)滿足計(jì)量和繼電保護(hù)的需要，又可免除電磁感應(yīng)式電流互感器多個(gè)測(cè)量通道的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

（5）頻率響應(yīng)范圍寬。光電式電流互感器傳感頭部分的頻率響應(yīng)取決于光纖在傳感頭上的渡越時(shí)間，實(shí)際能測(cè)量的頻率范圍主要決定于電子線路部分?，F(xiàn)代光電式電流互感器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)可以測(cè)出高壓電力線路上的諧波。而電磁感應(yīng)式電流互感器是難以進(jìn)行這諸多方面工作的。

（6）沒(méi)有因充油而產(chǎn)生的易燃、易爆炸等危險(xiǎn)。光電式電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以不采用油絕緣，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上就可避免這方面的危險(xiǎn)。

（7）體積小、重量輕。光電式互感器的傳感頭本身的重量一般小于1KG。

（8）適應(yīng)了電力計(jì)量與保護(hù)數(shù)字化、微機(jī)化和自動(dòng)化發(fā)展的潮流。光電式電流互感器一般以數(shù)字量輸出，這將最佳地適應(yīng)日趨廣泛采用的微機(jī)保護(hù)、電力計(jì)量數(shù)字化及自動(dòng)化發(fā)展的潮流。

國(guó)際上德國(guó)的數(shù)字互感器發(fā)展的比較成熟。近幾年來(lái)，隨著國(guó)外光電互感器產(chǎn)品的出現(xiàn)，以及國(guó)內(nèi)陸續(xù)安裝試用國(guó)外光電互感器，光電互感器的開(kāi)發(fā)受到了產(chǎn)業(yè)部門(mén)和企業(yè)的重視。據(jù)有關(guān)資料分析，我國(guó)的光電互感器產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)潛力可達(dá)每年20億元以上，但目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有能夠提供正規(guī)產(chǎn)品的企業(yè)，但是隨著中國(guó)電谷等地的電力發(fā)展我們必定能夠趕超世界電力技術(shù)尖峰。