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摘要：文章对电子式互感器的结构以及运行原理进行介绍和分析，以某智能变电站为例，对其正常运行中出现的电子式电压互感器发热不均衡、电子式电压互感器电压值异常、以及电子式电流互感器电流值激增等故障原因的排查方法以及处理过程进行研究，以供参考。
关键词：智能变电站；电子互感器；故障
1引言在目前我国社会用电负荷不断增加以及人们对电能供应质量的要求不断提高的形势下，电网建设的规模不断增加，且在电力行业相关技术的发展和推动下，促进了智能变电站的大规模建设以及投运。在智能变电站中应用的大量的电气设备和技术通常为新型设备和技术，其具有可以对高低压侧进行完全隔离、以及具有较高的安全性和抗电磁干扰性等优点，而且还有具有较宽的频率响应范围和较高的测量精度以及较大的动态范围。但是即便如此，在智能变电站中的电气设备长时间的使用过程总会由于结构和测量的变化等原因而出现诸多新的故障和异常等。尤其是智能变电站中的电子互感器故障在智能变电站运行中比较常见，因此本文就针对电子互感器的结构原理，对其应用中的常见故障原因以及对策进行研究。
2电子式互感器结构原理
电子式互感器的传感头部根据其是否需要供电电源而分为有源型和无源型两种类型，其中前者主要有Rogowski线圈和低功率线圈的有源型电子电流互感器和采用分压器的有源型电子电压互感器。而后者主要有基于Faraday磁光效益的无源型电子式电流互感器以及基于pockels电光效应的无源型电子电压互感器。其中有源型设备中所采用的Rogowski线圈是一种具有特殊结构的空心线圈，其具体结构就是在非磁性材料的框架上进行均匀缠绕测量导线，而且此材料框架的截面也是均匀的，并且在此导线的两端进行采样电阻的连接。而采用低功率线圈的电流互感器是在此基础上的改进，可以确保电流互感器在具有较高一次电流的场合中使用。此外，电子式互感器系统中具有合并单元、传输系统、一次转换器以及电流或电压传感器等，其主要的工作原理就是通过采集器对电流和电压等参数进行采集和模拟，并将采集的信号转换为数字信号，然后利用光纤对此数字信号进行传送，在合并器单元受到此数字信号之后将其转换为具有一定格式的数据，而且在光纤以太网中得到相应的保护和测量。并且上述两种单元可以根据不同的需求而采用一对一、一对多或者多对一的组合形式。对于电子式互感器的结构来说，通常采用串行感应分压器的有源型电子式电压互感器主要由头部铝铸件、串行感应分压器、底座、二次线圈组成。而采用Rogowski线圈或低功率线圈的有源型电子电流互感器则主要由传感头部件（含二次线圈、采集器等）、信号柱、底座组成。
3电子式电压互感器发热不均衡分析
以某110kV智能变电站中的2号TVA相故障为例，对此电子式电压互感器进行更换，且更换时所采用的互感器与原有互感器具有相同的厂家和型号，但是批次不同。更换完成之后对其进行复电并采用红外测温的方式进行测试，经过测试发现此设备运行中的A、B、C三相的设备表面温度具有较大的差距，主要是更换了互感器的A相设备表面温度比没有更换互感器的B和C相温度要高出接近6℃左右。对上述现象进行深入分析可知，这主要由于不同批次的两种电子式电压互感器具有不同的设计参数，主要表现在新更换的互感器其线圈匝数比原有的互感器线圈匝数减少1/3左右，这就导致其运行中的电流比原有互感器的电流大且功耗也随之增加，这就是导致其温度升高的原因。而且为了对上述原因分析的正确性进行验证，则对A相同批次的互感器进行红外测温的对比，结果显示其温度基本一致，从而确保其设备本身不存在异常。
4电子式电压互感器电压值异常分析
同样以某智能变电站中220kV1号TVC相电压值在出现了下降10%的故障之后又出现反复升降的故障现象进行分析可知，此设备的计量准确度等级为0.2级，而保护准确度等级为3P级，在此设备退出运行之后对其进行试验和检查得出，此设备的TV电抗器总直流电阻与设备出厂值接近没有发现任何异常。然后对其进行5%~120%额定电压范围的误差试验，并对试验结果进行分析可知，其误差虽然不符合计量0.2级的要求，但是符合保护3P级的要求。此外，继续进行故障排查，对设备进行局部放电测量，并且预加电压为368kV，试验电压为175kV，放电量为1pC，此时没有发现显著的局部放电信号。由于此故障反复出现，所以在对此进行故障排查时应该持续一定的时间进行观察，并且对其进行长时间的误差试验，经过在额定电压下超过0.5h的长时间持续误差试验之后，发现其比差由原来的0.95%降到了0.92%，但是误差并没有出现明显的变化，不过却无法满足规程的要求。然后对设备的二次接线进行检查，发现其中存在二次接线排上取能线圈线头裸露的问题，这主要是由于在电子式电压互感器的运行中，取能线圈的主要作用就是为采集器提供备用电源，所以在正常运行中应该是处于悬空的状态，但是如果接线盒中的湿度过大或者存在较为严重的积尘问题时就会导致此线圈出现间歇性的短路现象，主要表现在去磁能力增加但是磁通减少，导致二次输出电压出现反复升降的问题。因此针对上述分析对短路故障进行模拟分析，并根据试验数据分析可知在额定电压下，此互感器的二次电压值比正常数值减少了大概8%左右。因此针对此现象对故障原因进行深入解体分析，在线圈接头连接至二次接线排两个引线之间以及其余引线及地之间，线圈机头与铜箔屏蔽层之间都没有发现异常现象。因此可以得出此故障的原因是由于二次接线排取能线圈线头裸露部分由于机械振动或者受到污染等原因而导致出现间歇性短路的问题。
5电子式电流互感器电流值激增分析
以某智能变电站中100kV1102开关间隔A相TA一组测量线圈电流值出现严重偏离的故障为例，对此互感器进行退运之后对其进行检查，然后将二次线圈编号且对直流电阻进行测量，将测量结果与出厂数值进行对比发现存在较为显著的差异。为了对故障原因进行分析，首先对1、2线圈进行5%~100%额定电流范围内的误差实验，试验结果表明线圈1的误差不符合相关的计量以及保护的等级要求，但是线圈2的结果符合相关要求。此时对其进行解体深入研究，对这两个线圈中各部分的直流电阻值进行测试和测量，结果表明线圈1的测量结果正常，但是并联电阻值无穷大，而线圈2以及并联电阻值处于正常状态。然后对线圈1进行解体检查发现其并联电阻出现了断开故障。而分析导致其断开的原因，可能是由于无感电阻绕制工艺不良或者是所采用的材料本身存在质量缺陷，导致在运行中出现了发热甚至是过热现象，加之运行中由于整体采用的是树脂浇注的方式而具有较差的散热效果，这就或导致温度不断升高而使得其断裂的问题。
6结语
针对上述智能变电站中电子式互感器的结构和原理以及在运行中容易出现的故障，在对故障原因进行分析之后，提出如下建议：对于电子式电流互感器，建议不进行并联电阻的浇注，而对于电子式电压互感器来说，建议运行人员对其二次回路接线是否良好进行排查，并且可以对布线方式进行改变来对短路隐患进行消除。此外，在运行中应定期进行红外测温等测试，并加强对电子元器件的质量检查和控制，确保智能变电站中电子式互感器的安全和可靠运行。
参考文献：
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