電子式電流互感器技術

電流互感器是電力系統中較重要的高壓設備之一，它被廣泛地應用于繼電保護、電流測量和電力系統分析之中。傳統的電流互感器是電磁感應式的，它的主要優點在于性能比較穩定，適合長期運行。但是隨著電力系統的發展，由于繼電保護、電氣設備自動化程度及電力系統絕緣等級的提高，以及超高壓輸電網絡的建設，電磁式電流互感器的缺點也越來越明顯。因此，一種基于現代光電、半導體技術和計算機技術成就而發展的電氣測量的新方法應運而生，采用此方法的電流互感器即為電子式電流互感器，其具有測量精度高、動態電流范圍大和頻率測量特性寬等特點，能夠滿足表計和繼電保護的數字化。
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??? 1 專利
??? 申請電子式電流互感器專利的國家主要有日本、美國及部分歐洲的發達國家。日本從20世紀80年代就已有專利報道，并持續至今。如：日本MATSUSHITA電子有限公司2000年申請的日本專利JP2001264364提供了一種可高精度測試電流值的光學電流互感器。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影響精確測量電流。1983年HITACHI SEISAKUSHO KK 公開的日本專利JP58083273中介紹了一種光學電流互感器，其為了在不增加尺寸的同時增加磁場靈敏度，在導體的周圍纏繞了具有法拉第效應的光纖，此外，也可以增加光纖長度以增強磁場的靈敏度。
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??? 國內的專利申請較少，主要為實用新型專利，其中主要的專利權人為廣東順德特種變壓器廠。2002年，順德特種變壓器廠公開了中國專利CN 2510871——500kV無源光纖電流互感器。其由光學電流傳感頭模塊和懸掛式光纖復合絕緣子組成。使用時電流母線與導電桿兩端連接，傳感頭的引出光纜在絕緣子的光纜轉接盒處轉接，把信號光從地端光源經絕緣子引入傳感頭。該光纖電流互感器抗干擾性強、溫度特性穩定，絕緣結構簡單、絕緣性能好、體積小、重量輕、成本低、易于安裝、拆卸和維護，能夠安全可靠的運行

??? 2 產品
??? 20世紀70年代起，大部分國家就已集中精力進行無源式電子電流互感器的研制工作，著名公司有美國西屋、ABB、Trench等；近年來，各國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。
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??? 其中，Trench公司開發出了適用于中壓開關設備的低功率電子互感器。其產品符合IEC60044-8電子電流互感器標準，能滿足所有測量和保護的要求，無二次回路問題，采用金屬外殼，運行時接地，此外還具有體積小，重量輕，環保，高可靠性等特點。
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??? 加拿大NxtPHASE公司設計的電流傳感技術基于法拉第效應，在動態范圍內也具有超高精度。其設計的光發射二極管發射光電轉換信號至線性極化信號，此后循環。并將此傳感器技術應用于光學電流互感器中。
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??? 國內目前能進行電子式電流互感器大生產的廠家較少，多數仍處于研制階段。已進行生產的為西安同維電力技術有限責任公司，其開發設計制造的磁光電流互感器具有體積小，重量輕，可靠性好，維護簡單；結構中無鐵芯，無剩磁影響，在故障電流條件下不會產生磁飽和；設備內無需充油，沒有SF6絕緣氣體；絕緣性能優異；安裝簡便，可直接掛網，無需大規模線路施工；二次輸出可開路，本身無須保護裝置保護，具備絕對安全性；而年華中科技大學于2004年設計了電子式低功耗電流互感器(電子式LPCT)。針對額定電流60A的LPCT進行了相關誤差實驗，結果表明：LPCT具有較寬的測量范圍，一個二次繞組即可同時滿足0.2級計量及5P20保護的要求，使得LPCT的尺寸較傳統電流互感器(CT)大為降低。
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??? 3 標準
???? 電流互感器作為電力設備中較關鍵設備，目前已有較明確的標準規范。如：國際IEC標準的IEC60044系列標準就是就針對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，此外歐洲標準等效采用了此標準。