10KV_35KV互感器的性能试验及电磁兼容性探讨.doc

10KV_35KV互感器的性能试验及电磁兼容性研究 摘要：本文在分析总结电子式电压/电流互感器现有技术和发展趋势的基础上，针对所使用的中压等级的场合，确定了以电阻分压器的原理测量电压和Rogowski线圈原理测量电流的电子式电压/电流互感器为研究对象，并完成了如下工作：选择了一种适合于中压电网测量且性能稳定的高压高阻型厚膜电阻器，从理论上分析了电阻分压器测量误差的来源，进行了相应的屏蔽设计,并制作了10kV和35kV互感器样机。 关键词：电子式互感器，电阻分压器，屏蔽 引言 1 第一章 电磁式互感器工作原理及其弊端 2 1.1 电磁式互感器的工作原理 2 1.2 电磁式互感器的弊端 3 第二章 电阻式电压互感器的性能试验 3 2.1 主要技术参数和试验依据 3 2.2 试验的实施与结果 4 2.3 试验结论分析 5 第三章 电磁兼容性设计 6 3.1 电路板的抗干扰措施 6 3.2 屏蔽 7 3.3 电源抗干扰措施 7 总结 7 参考文献 8 引言 目前电力系统多采用传统的电磁感应式电流互感器、电压互感器和电容式电压互感器实现对电压、电流信号的测量。电磁式互感器基于电磁感应原理工作，从1830年法拉第发现电磁感应定律，1882年第一台互感器设计出来以后，电磁式互感器经历了一百多年的发展，从铁心材料、制作工艺的不断改进，到为提高测量的准确度而采取的各种补偿措施，电磁式电压互感器已经发展到相当成熟的阶段。电磁式互感器具有在线性范围内测量准确度高、制造工艺成熟、试验校验规范、有国家标准可以依据等优势，在很长的时间内适应了电力系统测量要求。但是电磁式互感器受其传感机理的限制，某些性能仍然无法令人满意，主要存在的问题如下：体积大、动态范围小、使用频带窄，电磁式电压互感器存在铁磁谐振，二次侧不能短路，电流互感器在很大的短路电流下磁饱和，二次侧不能开路，采用变压器油绝缘的互感器还存在爆炸危险。 随着数字化技术、现代传感技术和微型计算机技术的综合应用，电工测量进一步向自动化、智能化方向迈进。电子式互感器是由一次电压或电流传感器、传输系统和转换器组成，用于传输正比于被测量的量，供给测量仪器仪表和保护或控制装置，其中信号的处理、传输依赖于电子技术。电子式互感器的输出一般只有几伏，传统电磁型继电保护装置和二次测量及其自动装置需要大功率驱动，多年来制约着电子式互感器在电力系统中的应用。而随着微机保护技术和现代测量装置的发展，继保装置、二次测量及其自动装置不再需要大功率输入，为电子式电流互感器在电力系统中的应用扫开了障碍。 电磁式互感器工作原理及其弊端 电磁感应式的电压互感器（PT）和电流互感器（CT）是电力系统不可缺少的设备，主要用作电压、电流测量和继电保护的信号取样装置。为了准确反映电力系统电压、电流的变化情况，要求电力互感器一次电压、电流和二次电压、电流值能够在较大范围内保持线性关系，按照给定比例(变比)将一次侧的值缩小为二次侧的值。为了防止电力互感器一次侧高电压系统与二次设备有电的直接联系，互感器的一次侧与二次侧必须隔离，并在二次侧设置安全接地以保护人身和二次设备安全。 电磁式互感器的工作原理 电磁式电压互感器（PT）原理图如图1.1所示，它是一种将高电压变换为低电压的电气设备，一次绕组与高压系统的一次回路并联，二次绕组则与二次设备的负载并联。PT基于电磁感应原理工作，正常运行时其二次负载基本不变，电流很小，接近于空载状态。 一般的PT包括测量级和保护级，其基本结构为：一次线圈和二次线圈分别绕在铁心上，在两个线圈之间和线圈与铁心之间都有绝缘隔离。电力系统用的三线圈电压互感器，除了上述的一次线圈和二次线圈外，还有一个零序电压线圈，用来接继电器。在线路出现单相接地故障时，线圈中产生的零序电压使继电器动作，切断线路，以保护线路中的发电机和变压器等贵重设备。 电磁式电流互感器（CT）原理图如图1.2所示，它是一种将高压电网大电流变换为小电流的电气设备，一次绕组串联在高压系统的一次回路内，二次绕组则与二次设备的负载相串联。CT也是基于电磁感应的原理工作，但是它的二次负载阻抗很小，接近于短路状态。 图1.1 PT的原理图 图 1.2 CT的原理图 电流互感器也分为测量用与保护用两类，基本结构和PT相似，一次线圈、二次线圈分别绕在铁心上，两个线圈之间及线圈与铁心之间有绝缘隔离。根据电力系统要求切除短路故障和继电保护动作时间的快慢，保护用电流互感器分为稳态保护用与暂态保护用两种，前者用于电压比较低的电网中，称为一般保护用电流互感器；后者则用于高压超高压线路上。 电磁式互感器的弊端 PT和CT因为带有电感线圈和铁磁材料，故频带不宽，线性范围窄。系统发生短路故障时，短路电流将使CT的铁心饱和，二次侧