电子式电流互感器技术

电流互感器是电力系统中较重要的高压设备之一，它被广泛地应用于继电保护、电流测量和电力系统分析之中。传统的电流互感器是电磁感应式的，它的主要优点在于性能比较稳定，适合长期运行。但是随着电力系统的发展，由于继电保护、电气设备自动化程度及电力系统绝缘等级的提高，以及超高压输电网络的建设，电磁式电流互感器的缺点也越来越明显。因此，一种基于现代光电、半导体技术和计算机技术成就而发展的电气测量的新方法应运而生，采用此方法的电流互感器即为电子式电流互感器，其具有测量精度高、动态电流范围大和频率测量特性宽等特点，能够满足表计和继电保护的数字化。
 
    1 专利
    申请电子式电流互感器专利的国家主要有日本、美国及部分欧洲的发达国家。日本从20世纪80年代就已有专利报道，并持续至今。如：日本MATSUSHITA电子有限公司2000年申请的日本专利JP2001264364提供了一种可高精度测试电流值的光学电流互感器。其方法是采用具有法拉第效果的磁光传感器，该方法能不受外部磁场影响精确测量电流。1983年HITACHI SEISAKUSHO KK 公开的日本专利JP58083273中介绍了一种光学电流互感器，其为了在不增加尺寸的同时增加磁场灵敏度，在导体的周围缠绕了具有法拉第效应的光纤，此外，也可以增加光纤长度以增强磁场的灵敏度。
 
    国内的专利申请较少，主要为实用新型专利，其中主要的专利权人为广东顺德特种变压器厂。2002年，顺德特种变压器厂公开了中国专利CN 2510871——500kV无源光纤电流互感器。其由光学电流传感头模块和悬挂式光纤复合绝缘子组成。使用时电流母线与导电杆两端连接，传感头的引出光缆在绝缘子的光缆转接盒处转接，把信号光从地端光源经绝缘子引入传感头。该光纤电流互感器抗干扰性强、温度特性稳定，绝缘结构简单、绝缘性能好、体积小、重量轻、成本低、易于安装、拆卸和维护，能够安全可靠的运行

    2 产品
    20世纪70年代起，大部分国家就已集中精力进行无源式电子电流互感器的研制工作，著名公司有美国西屋、ABB、Trench等；近年来，各国也非常重视有源式电子电流互感器研究，特别是RITZ、ABB等公司。
 
    其中，Trench公司开发出了适用于中压开关设备的低功率电子互感器。其产品符合IEC60044-8电子电流互感器标准，能满足所有测量和保护的要求，无二次回路问题，采用金属外壳，运行时接地，此外还具有体积小，重量轻，环保，高可靠性等特点。
 
    加拿大NxtPHASE公司设计的电流传感技术基于法拉第效应，在动态范围内也具有超高精度。其设计的光发射二极管发射光电转换信号至线性极化信号，此后循环。并将此传感器技术应用于光学电流互感器中。
 
    国内目前能进行电子式电流互感器大生产的厂家较少，多数仍处于研制阶段。已进行生产的为西安同维电力技术有限责任公司，其开发设计制造的磁光电流互感器具有体积小，重量轻，可靠性好，维护简单；结构中无铁芯，无剩磁影响，在故障电流条件下不会产生磁饱和；设备内无需充油，没有SF6绝缘气体；绝缘性能优异；安装简便，可直接挂网，无需大规模线路施工；二次输出可开路，本身无须保护装置保护，具备绝对安全性；而年华中科技大学于2004年设计了电子式低功耗电流互感器(电子式LPCT)。针对额定电流60A的LPCT进行了相关误差实验，结果表明：LPCT具有较宽的测量范围，一个二次绕组即可同时满足0.2级计量及5P20保护的要求，使得LPCT的尺寸较传统电流互感器(CT)大为降低。
 
    3 标准
     电流互感器作为电力设备中较关键设备，目前已有较明确的标准规范。如：国际IEC标准的IEC60044系列标准就是就针对各种互感器而制订的，其中IEC60044-8-2002则适用于电子式电流互感器，此外欧洲标准等效采用了此标准。