中压充气柜的智能化..doc

西安高压电器研究所 中压充气柜的智能化 作者：陈振生 发布时间：2005-12-20 14:17:00 C—GIS是正在兴起的一种中压成套电器设备，它把高压开关设备中“充气隔室”产品的设计技术应用到中压产品中。由于采用了充气隔室，使这种成套中压开关设备体积小，可靠性高，可以适应多样性及多变环境条件。中压充气柜（C—GIS）通常也统称GIS（Gas lnsulated Switchgear），只有在强调结构为柜式时，才叫C—GIS（Cubicle-Gas lnsulated Switchgear）。目前40.5kV等级空气柜体积大、强度差，因此首先开发40.5kV等级的C—GIS更为迫切；而且要同步开发具有智能化功能的C—GIS产品，以适应配电自动化的要求。保证高的供电可靠性也是企业向用户承诺的主要内容。C—GIS产品的保护测控技术1．智能化测控装置的功能智能化测控装置的核心器件是微处理机，它充分利用数字技术和软件技术，将保护、监视、控制、测量与通信集于一身，在相同的硬件环境下，可实现多种功能：基本保护功能；控制功能，测量电量功能；通信功能；监视功能。2．智能化测量装置的硬件结构智能化保护测量装置与传统的二次技术相比，其接线更加简洁、紧凑，功能更丰富，且具有更高的可靠性。智能化测量控制装置的操作面板上有完整的键盘、液晶显示、信号指示和菜单操作。装置通过采集电压、电流信号、断路器位置和状态信号及开关量输入信号，高速独立完成数据处理，完成保护、监视、控制、显示等功能，并且通过通信接口把这些信息进行上传。中压充气柜的传感技术电网的发展，传统的电磁式电压、电流互感器产品已不太适应。由于电网向小型、紧凑化发展，以满足在人口密集地少占地，并与环境协调，迫切要求断路器、互感器、变压器、隔离开关小型化；由于现代电网向输配电系统自动化发展，以提高供电可靠性，因此电网的发展对电流、电压互感器不仅提出小型化、高可靠要求，还要求它具有高、低压完全隔离、频带宽及无铁磁饱和等特点。C—GIS中压充气柜需要许多传感器。1．新型电子式电流互感器与传统的电磁式互感器相比，现代高压电流、电压传感器没有铁心饱和，具有传输频带宽，优异的抗干扰性，其二次容量仅在0.1～5VA，因此尺寸小，重量轻。（1）罗柯夫斯基电流传感器罗柯夫斯基线圈是将导线均匀地绕在一个非铁磁性环形骨架上，一次母线置于线圈中央，因此绕组线圈与母线之间的电位是隔离的。如母线电流I(t)，线圈匝数N，线圈横截面积S，线圈半径r，则在线圈上产生的感生电动势为 式中，μ0是空气（或真空）磁导率。由罗柯夫斯基线圈测量回路的等效电路图如图1所示。 罗柯夫斯基线圈电流传感器的特点：a．在L很大时，一次电流I(t)=－ 。b．误差＜1％（在外补偿情况下可达到0.2％）。c．线性范围：一直到大于短路电流时才饱和。（2）小信号电流互感器常规电流互感器为了避免铁心饱和，对于运行电流和短路电流需要使用不同的线圈，即通常所称的测量用互感器及保护用互感器。由于电子技术进步，对被处理信号的能量要求极小，仅为0.1～0.2VA，因此可以使用小信号电流互感器完成运行电流和短路电流的测量及保护任务，即在出现短路电流时，也不会饱和。小信号电流互感器等效电路如图2所示。2．新型电子式电压互感器（1）电阻式电压分压器（图3） 由于测量系统输入阻抗一般为1MΩ以上，因此它对电阻式电压分压器影响极小，如果是12kV或40.5kV系统，完全可利用图3所示的电阻式电压分压器，将一次电压变换成5～10V，分压比为k，由于测量系统输入阻抗＞1MΩ，所以R2一般取10kΩ左右，Tv是过电压保护装置，一旦出现R2损坏，可以限制U2电压升高，保护测量系统。为了提高电阻分压器的精度，必须采用合理结构及参数。一般在分压器的高电压端加设高压屏蔽罩，增加高压引线对分压器本体的杂散电容，可以抵消分压器本体对地杂散电容CG影响。在低压侧加设低压屏蔽罩则起到控制分压器本体对地杂散电容值。而且要合理选择R1大小，如果R1太小，分压器则会流过更多电流，致使热损耗太大，不利阻值稳定，如果R1太大，负载回路会影响分压器的分压比。（2）电容式电压分压器 电容式电压分压器的构成见图4。一次母线与中间电极之间电容C1为高压臂；中间电极对地电容及R2组成低压臂，一般C2的值很小，因此可求出输出电压E2=C1R1= =ωC1R1E13．感应式接近传感器断路器的分、合位置检测，如果用传统的有触点辅助开关，则由于污染（包括霜）现象、触头氧化现象，经常会使辅助开关触头接触不良，甚至失效。ABB集团公司所属Calor-Emag公司早已使用感应式传感器取代传统的有触点辅助开关。感应式传感器原理如图5所示。 感应式传感器的基本工作是