光电电流互感器在GIS上的设计\应用

摘 要：由于光电电流互感器存在着诸多的优点，且越来越受到各界的关注。近几年光电CT开始应用在GIS上，本文介绍光电CT应用在GIS上的设计应用，在设计结构、绝缘结构、气体密封、环流等相关问题的解决思路与应用实例相结合。最后通过实际运行，取得了良好的应用效果。

关键词：光电；电流互感器；环流；密封

中图分类号：TM452 文献标识码：A

引言

现代电力系统发展的特点是大容量、高电压、小型化、数字化和输配电系统自动化。电网电压、电流的不断提高，使传统互感器的体积愈来愈大，绝缘结构愈来愈复杂，制造的难度也愈来愈大。同时，传统互感器存在的磁滞、磁饱和、二次不能开路、线性度低、静态和动态准确范围小等问题日益突出，已经不能为电力系统发展提供保证。由于传统互感器输出为模拟信号，不能直接为输配电系统自动化提供所需的数字信号，因而也成为数字化变电站必须解决的难题。

光电CT具有不含铁心,消除了磁饱和、铁磁谐振等问题；抗电磁干扰性能好,低压边无开路高压的危险；动态范围大,测量精度高；频率响应范围宽；体积小、质量轻；输出的数字接口适应了电力计量与保护数字化、微机化；精度与二次负载无关等优点，越来越受到各界的关注。并逐渐开始在在全封闭组合电器中使用，但是应用在GIS上应用也涉及到一系列的问题需要探讨、解决。

下面本文对光电CT在126kV GIS上的一个工程项目应用实例进行具体的探讨说明，目前该工程项的运行状态良好。

光电CT使用在GIS上思路选择

在最初的设计方案论证阶段就是将光电CT是放到SF6气体中还是放到空气中好呢？

首先，放电SF6气体中，这就出现了光电CT在SF6气体中处于高气压气室中，而光纤需要引到外面大气中的合并单元（控制箱）中，然而在从高气压到空气的接头是一个棘手的问题，如果光纤做成如电磁式CT接线端子的形式，那么又不能像电缆接线一样用螺栓压紧接线即可。这就需要用专用的焊接技术去焊接，另外焊接后的节点对光信号的通过率是要有一定的影响的。焊接后的牢固程度也不得而知。

另外一种方案就是将光电CT置于空气当中，这样就不存在中间焊接与光纤密封的问题了。但随之而来的也是采取什么样密封方式，以及还存在着涡流对测量精度的影响等。

最后经过方案的论证，这一切还是可以解决的，把运行的安全可靠放到第一位，同时也兼顾到方案可实施性最后选择了将光CT放置于空气当中。

方案设计与问题解决

将原电磁CT结构对比后，将光CT放在空气中，方案设计为如图一示意所示。

将光电CT镶嵌在一个大法兰里面，光纤从法兰侧面引出，密封部位

在光电CT的内侧，之后用另一法兰与其压紧，来实现密封将光CT置于与SF6气体隔绝的空气环境中。这时还应考虑的一个问题就是如果在光CT内的密封处两个法兰金属面直接接触，在产品运行时就会产生环流，这将直接影响光CT测量时的准确性，为了解决这个问题采用了静电喷涂光CT内侧的密封面，并且加厚，考虑环流的电压非常低，不会在喷涂面内电压击穿。这样即阻断了环流的回路，同时也可以保证SF6气体的密封。

绝缘结构的电场计算

在光电CT部位采用了法兰结构，与原结构的电场是有所差别的，为了保证所设计结构的可靠运行及试验顺利通过，需要对其进行模拟计算。采用ANSYS软件进行对一次导体与法兰环部位进行了场强计算，对一次中心导体施加雷电冲击电压550kV，法兰及屏蔽罩为地电位，应用软件经过建模计算后最大场强出现在法兰及屏蔽罩的边缘处，其最大值为19.5kV/mm，具有较大绝缘裕度（经验可靠值为0.5MPa的SF6气体中电场值不大于29kV/mm）。下图为计算结果截图：

结语

经过一系列的研究探讨与计算，本方案已经在工程项目中得到了应用，并且已经运行了一段时间，并取得了良好的效果。

由于光电CT在应用上的一系列好处，也正在被生产厂家及电力用户所青睐。上述通过光电CT在GIS上的思路选择、应用、计算等过程的叙述，为光电CT在GIS上的设计及应用提供了一个新的思想和实践经验。

参考文献：

[1]黎斌. SF6高压电器设计.北京：机械工艺出版社，2009.11.

[2]GB 1208 — 2006.电流互感器.

[3]GB 1984 — 2003.高压交流断路器.