电子式电压互感器在数字化变电站中的应用分析

李虎　宣勃然　高晨语　张兴华　刘泽谦

摘 要

随着科学技术的快速发展，电子技术的不断进步，电压互感器的应用范围日渐广泛。与此同时，传统的电磁式电压互感器的使用弊端逐渐显露出来，因此，基于电子技术的电子式电压互感器受到了广泛的关注。本文主要针对电子式电压互感器在数字化变电站中的应用问题进行简单探讨。

【关键词】电子式电压互感器 数字化变电站 电磁式电压互感器

传统的电磁式电压互感器本身的绝缘结构较为复杂，如果发生磁饱和现象，则会对继电保护的动作产生一定的影响，甚至导致继电保护的误动作，引起电路运行的故障。另外，其存在着易燃易爆的缺陷，对周围的环境易造成较大的影响，在电网运行的过程中无法起到有效地保护作用。因此，电子式电压互感器受到了广泛的关注，其采用了先进的电子技术，在变电站的运行过程中能够通过精准的计算和测量，达到保护电力系统安全运行的目标。

1 电子式电压互感器

以往的电磁式互感器的应用，能够在其线性范围内体现出较强的稳定性和较为精确的测量结果，但是随着电力系统中电压等级的不断提高，要求电能容量不断增加，设备和系统也随之升级，在这种情况下，电磁式互感器本身体积大、线性范围小等弊端就逐渐的暴露出来，而且其产生的铁磁谐振对于电网的安全运行可能会产生严重的影响。为了提高电力系统运行的稳定性，电子式电压互感器被越来越多的应用到电力系统中，该设备的体积小、重量轻，操作简单，能够应用在电压等级较高的电力系统中，解决了电磁式互感器绝缘难度高的问题，避免了铁磁谐振现象对于电力系统产生的影响。

1.1 电子式电压互感器的运行原理

在电磁式电压互感器的运行过程中，主要是将一次电压通过继电器输入到变压器中，然后再经过变压器的作用将其转化为不同等级的电压，电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。满足不同设备的使用需求。它可以直接将电压转化为不同的输入电压供A/D使用，简化装置结构的同时，也提高了电压转换的效率。一般需要分别设置不同的电阻器，多个电阻器构成了一个电子分压器。当分压器处于空载的状态下，可以根据需求自行选择所需要的电压等级。当一次电压较高时，一般应当将电阻值设的相对较大，这样才能够保证分压器运行过程的稳定性。如果一次电压较低，在电阻器的电阻值设置时也应当尽可能小，预防在分压的过程中装置的荷载过高对分压值产生影响。

1.2 电子式电磁互感器的优点

对于一次电压和二次电压的电位，通常电阻分压器不能对其进行有效的隔离。在装置的内部需要设置一个保护元件，用来保护过电压条件下的线路，确保其不会在过电压状态下高压臂电阻发生击穿时，线路和与之相连接的设备不会受到损坏。电子式电压互感器的优点，主要体现在：（1）体积小，重量轻，占据的空间较小，安装方便。（2）可以根据实际的安装和使用需求进行外壳的设计，在应用的过程中也可以将其作为支柱绝缘子使用。（3）避免电磁式互感器的二次回路问题，可以短路。（4）不再应用传统的电磁感应原理，不会发生铁磁谐振问题，而且线性范围较大。（5）需要对电缆或者开关设备进行耐压实验时，不需要从回路中切除。

2 电子式电压互感器在数字化变电站中的应用

电子式电压互感器是数字化变电站中重要的组成部分，它的应用有效地降低了变电站运行和维护的工作量，并且保证变电站运行的安全性。同时，避免二次开路或二次短路对人体产生的不利影响。

2.1 110kV互感器的应用

在数字化变电站中，110kV侧的电子式电压互感器二次输出可以直接通过屏蔽电缆与合并单元连接，并且通过合并单元实现不同装置的保护作用。在电阻分压器中通过的二次电压的电阻值较大，因此其输出电阻与二次输出有着密切的关系。在其应用过程中，需要注意以下的问题：①合并单元的输入电阻值必须要根据运行要求进行设置，如果电阻值的设置不精确，则对于二次输出的电压会产生较大的影响。②在合并单元中输入的阻抗误差应当保证在合理的范围内，如果存在较大误差，就会对互感器的调整作用产生影响，进而导致二次输出的抗阻值产生误差。③为了保证二次输出的电压精确性，必须要对传输过程中的干扰因素进行必要的控制，根据需要设置接地设施，以此保证设备的正常运行。

2.2 10kV互感器的应用

10kV互感器在数字化变电站的运行过程中，一般是不经过合并单元便可以实现电压的输出，其主要是利用不同供给分段所使用的自投装置和保护装置等，实现电阻分压。同时需要注意的是，10kV互感器一般二次输出的信号较弱，为了保证信号的强度，一般可以应用有源分配器来实现二次电压的多级传输。有源分配器是将电子式电压互感器的输出按1：1的关系转换，并与网络的输入阻抗相匹配。有源信号分配器的端子定义：IN+与电子式互感器的某相（A、B、C）输出相连，IN-有公共参考端（地）相连，OUT为信号输出，±15 V为有源分配器的工作电源，COM为公共参考端（地），信号器内部IN-与COM端是相连的。

应用有源信号分配器的情况下，若发生故障，则应当保证自动装置保护动作的有效性，因此与自切装置相连的有源分配器，必须要为自切装置增加节点。另外，如果有源分配器的输出端有短路现象，则会导致线路故障，增强负载能力，无法输出信号，需要避免输出端无短路。

3 结束语

综上所述，电子式电压互感器是伴随着电子技术和网络技术的发展而兴起，与传统的电磁互感器相比，其具有更加智能化的优势，在数字化变电站中的应用，极大地提高了变电站的运行效率和可靠性，从而保证电网安全和稳定的运行。

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作者单位

国网冀北电力有限公司廊坊供电公司变电检修室 河北省廊坊市 065000endprint