智能變電站投標(biāo)專題報告

1、鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 1 頁 設(shè)計投標(biāo)文件設(shè)計投標(biāo)文件第三卷第三卷專 題 報 告總目錄總目錄一、一、 “兩型一化兩型一化”應(yīng)用應(yīng)用2二、二、 互感器選型互感器選型.15三、三、 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及二次功能整合系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及二次功能整合37鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 2 頁 一、一、 “兩型一化兩型一化”應(yīng)用應(yīng)用鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 3 頁 概概 述述楊桐110kV變電站按智能變電站設(shè)計，貫徹執(zhí)行國家電網(wǎng)公司“兩型一化”變電站設(shè)計建設(shè)導(dǎo)則 ，積極應(yīng)用電網(wǎng)建設(shè)新技術(shù)成果，精心設(shè)計，突出“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、工業(yè)化”的特點，

2、體現(xiàn)“以人為本、環(huán)境友好，安全可靠、簡潔適用，創(chuàng)新優(yōu)化、節(jié)約資源”的設(shè)計理念，應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，優(yōu)化設(shè)計方案，實現(xiàn)最佳的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益及環(huán)境效益，凸現(xiàn)變電站工程工業(yè)化設(shè)施的特點。本專題從電氣、土建等各個專業(yè)方向，落實“兩型一化” “典型設(shè)計”和“三通一標(biāo)”設(shè)計理念，具體圍繞上述內(nèi)容從電氣主接線優(yōu)化設(shè)設(shè)備優(yōu)化、優(yōu)化布置及噪聲控制等幾個方向提出具體實施措施。鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 4 頁 目目 錄錄一、專題內(nèi)容和結(jié)論 .51.專題內(nèi)容 .52.專題結(jié)論 .52.1 電氣主接線優(yōu)化 .52.2 設(shè)備優(yōu)化 .52.3 優(yōu)化布置 .52.4 噪聲控制 .5二、專

3、題介紹 .61.概述 .62.電氣專業(yè)“兩型一化”實施 .62.1 電氣主接線 .62.2 電氣設(shè)備選擇 .62.3 總平面布置和配電裝置 .62.4 電氣設(shè)備節(jié)能 .72.5 照明節(jié)能 .72.6 建筑物節(jié)能 .73.土建專業(yè)“兩型一化”實施 .73.1 優(yōu)化設(shè)計、節(jié)約占地、功能分區(qū)明確 .73.2 貫徹“以人為本” 、 “人工環(huán)境學(xué)”的思想和觀念，體現(xiàn)資源節(jié)約型的理念 .73.3 節(jié)約土地資源 .83.4 鋼結(jié)構(gòu)采用新型，鋅盾冷噴鋅工藝防腐，提高保護(hù)年限，減少多次噴涂維護(hù)費用 .83.5 優(yōu)化豎向布置，節(jié)約土石方量，加強(qiáng)水土保持 .83.6 模塊化組合，積極運用工業(yè)化產(chǎn)品 .8三、本站“兩

4、型一化”的落實對照表 .10鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 5 頁 一、專題內(nèi)容和結(jié)論一、專題內(nèi)容和結(jié)論1.1.專題內(nèi)容專題內(nèi)容本專題圍繞國家電網(wǎng)公司建設(shè)“兩型一化”輸變電工程目標(biāo)，結(jié)合工程實際提出了楊桐 110kV 變電站執(zhí)行和貫徹“兩型一化”精神的措施和方案。2.2.專題結(jié)論專題結(jié)論實施“兩型一化”設(shè)計和管理，有助于變電站工程節(jié)約資源，減少對環(huán)境影響，凸現(xiàn)變電站工程工業(yè)化設(shè)施的特點。本專題圍繞上述三個方面從電氣、土建和建筑三個專業(yè)方向提出了“兩型一化”具體實施措施，主要內(nèi)容如下：2.12.1 電氣主接線優(yōu)化電氣主接線優(yōu)化110kV 采用電子式電流電壓互感器，配合帶電顯示

5、裝置，節(jié)省了電壓互感器間隔；電主變壓器采用高阻抗，10kV 側(cè)取消限流電抗器，滿足規(guī)程要求，簡化了電氣接線，設(shè)備布置清晰，節(jié)約占地及投資。2.22.2 設(shè)備優(yōu)化設(shè)備優(yōu)化積極采用占地少、維護(hù)少、環(huán)境友好、全壽命周期內(nèi)性能價格比高的設(shè)備。本工程主變壓器冷卻方式選用自冷（ONAN）方式；選用全膜介質(zhì)并聯(lián)電容器成套裝置，介質(zhì)損耗值小，降低電容器發(fā)熱量；選用高效、節(jié)能的燈具。2.32.3 優(yōu)化布置優(yōu)化布置優(yōu)化設(shè)計、節(jié)約占地、功能分區(qū)明確。優(yōu)化電氣總平面布置，布置緊湊，與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，方便了運行管理，功能分區(qū)更明確。與可研方案對比：站區(qū)建筑物占地面積減少 35.01 平方米，總建筑面積減少194.44

6、平方米，建筑高度從 13.05 降低到 9.9 米。節(jié)約了資源。2.42.4 噪聲控制噪聲控制貫徹“以人為本” 、 “人工環(huán)境學(xué)”的思想和觀念。使用低噪聲的風(fēng)機(jī)設(shè)備及在主變室裝消音板可以有效降低噪聲，給周圍居民一個優(yōu)質(zhì)的居住環(huán)境。鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 6 頁 二、專題介紹二、專題介紹1.1.概述概述楊桐 110kV 變電站以國家電網(wǎng)公司“兩型一化”設(shè)計導(dǎo)則為根本，貫徹落實國家電網(wǎng)公司的“兩型一化” 、 “典型設(shè)計”和“三通一標(biāo)”及對工程全壽命管理原則上進(jìn)行精心設(shè)計，突出資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、工業(yè)化的特點，以用為先、簡潔適用，創(chuàng)新優(yōu)化、以人為本、減少占地，安全可靠

7、的總體要求。2.2.電氣專業(yè)電氣專業(yè)“兩型一化兩型一化”實施實施2.12.1 電氣主接線電氣主接線本站 110kV 采用內(nèi)橋+線變組接線，10kV 采用單母線分段接線，電氣主接線滿足國家電網(wǎng)公司 110kV 變電站典型設(shè)計的要求，符合導(dǎo)則5.1 條要求。2.22.2 電氣設(shè)備選擇電氣設(shè)備選擇2.2.12.2.1 貫徹標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。本站主變壓器、組合電器、隔離開關(guān)等電氣一次設(shè)備的選擇均遵照國家電網(wǎng)公司 110500kV 變電站通用設(shè)備典型規(guī)范 ，符合導(dǎo)則 5.2.1 條要求。2.2.22.2.2 積極采用占地少、維護(hù)少、環(huán)境友好、全壽命周期內(nèi)性能價格比高的設(shè)備。本站除主變壓器、電容器外，其它設(shè)備皆

8、選用無油設(shè)備，減少了維護(hù)量，降低了環(huán)境污染；選擇可靠性高、占地少、噪音低、維護(hù)量少的電容器，符合導(dǎo)則 5.2.3 條要求。2.32.3 總平面布置和配電裝置總平面布置和配電裝置2.3.12.3.1 對總平面和生產(chǎn)綜合樓進(jìn)行多次優(yōu)化設(shè)計，節(jié)約土地資源。符合導(dǎo)則 5.3.1 條要求。經(jīng)過優(yōu)化，與可研方案對比：站區(qū)建筑物占地面積減少 35.01 平方米，總建筑面積減少 194.44 平方米，建筑高度從 13.05 降低到 9.9 米。節(jié)約了資源。2.3.22.3.2 110kV 配電裝置采用戶內(nèi) GIS 布置，符合導(dǎo)則 5.2.3 條要求。鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 7 頁

9、2.42.4 電氣設(shè)備節(jié)能電氣設(shè)備節(jié)能2.4.12.4.1 積極采用節(jié)能型設(shè)備。本工程主變壓器冷卻方式選用自冷（ONAN）方式。符合“兩型一化”資源節(jié)約型的原則。2.4.22.4.2 站用變壓器采用低損耗變壓器，降低變壓器空載損耗和負(fù)載損耗。2.4.32.4.3 選用全膜介質(zhì)并聯(lián)電容器成套裝置，介質(zhì)損耗值小，降低電容器發(fā)熱量。2.4.42.4.4 金具選用鋁合金節(jié)能型金具。由于鐵磁材料都存在著磁滯和渦流損耗，鐵磁材料金具耗能嚴(yán)重。鋁合金為非磁性材料，用其制成的金具不僅滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求，而且能耗非常小。2.52.5 照明節(jié)能照明節(jié)能2.5.12.5.1 利用自然采光。盡量利用自然采光，特別是人

10、員巡視、設(shè)備運輸?shù)臉翘蓍g和走廊盡可能采用自然采光。2.5.22.5.2 選用高效、節(jié)能的燈具。燈具是對光源發(fā)出的光進(jìn)行再分配的裝置，選用優(yōu)質(zhì)高效、光通維持率高的燈具對照明節(jié)能具有重要的意義。本站戶內(nèi)采用高效節(jié)能燈，戶外采用泛光燈。2.62.6 建筑物節(jié)能建筑物節(jié)能生產(chǎn)綜合樓的體形設(shè)計為規(guī)則長方體，減少了外表面積，符合節(jié)能的要求。3.3.土建專業(yè)土建專業(yè)“兩型一化兩型一化”實施實施3.13.1 優(yōu)化設(shè)計、節(jié)約占地、功能分區(qū)明確優(yōu)化設(shè)計、節(jié)約占地、功能分區(qū)明確優(yōu)化電氣總平面布置，布置緊湊，與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，方便了運行管理，功能分區(qū)更明確。站區(qū)總平面結(jié)合地形和變電站出線方向、進(jìn)站道路位置等，使站區(qū)建

11、筑物取得較好朝向，降低站區(qū)土方工程量，縮短進(jìn)站道路長度。3.23.2 貫徹貫徹“以人為本以人為本” 、 “人工環(huán)境學(xué)人工環(huán)境學(xué)”的思想和觀念，體現(xiàn)資源節(jié)約型的思想和觀念，體現(xiàn)資源節(jié)約型的理念的理念站內(nèi)建筑物的朝向在滿足工藝要求的前提下，采用南北朝向；對建鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 8 頁 筑物的外圍護(hù)系統(tǒng)采取了節(jié)能降耗防噪措施，主要建筑物墻體外側(cè)采用聚苯乙烯板作為外墻的保溫材料，達(dá)到節(jié)能降耗、防噪的目的。主控通信樓工藝簡潔、線條流暢、施工方便，與環(huán)境協(xié)調(diào)。建筑色彩全站協(xié)調(diào)統(tǒng)一，按典型設(shè)計制定的原則，體現(xiàn)國家電網(wǎng)公司的企業(yè)文化特征。不做過大的外窗，控制外窗的面積，在細(xì)節(jié)和

12、質(zhì)量上下功夫，采用灰綠色塑鋼外框的 low-e 中空玻璃窗，具有良好的隔音性能，噪聲可以降低 34 分貝以上，與普通單片玻璃比較，夏季可以節(jié)能 60%以上，冬季可以節(jié)能 70%以上。因此，使用 LOWE 中空玻璃可以有效節(jié)省空調(diào)和取暖費用。是一種典型綠色、節(jié)能、環(huán)保的建材產(chǎn)品。每年可節(jié)省電費約6120 元。而一次性投資增加的費用約 500 元/m2玻璃面積（玻璃面積共90m2） ，增加的投入 8 年即可收回。3.33.3 節(jié)約土地資源節(jié)約土地資源建筑物的墻體、防火墻、電纜溝等不采用粘土磚，采用蒸壓灰砂磚砌筑，站區(qū)圍墻采用裝配式圍墻，施工方便快捷，節(jié)省土地資源。3.43.4 鋼結(jié)構(gòu)采用新型，鋅盾

13、冷噴鋅工藝防腐，提高保護(hù)年限，減少多次鋼結(jié)構(gòu)采用新型，鋅盾冷噴鋅工藝防腐，提高保護(hù)年限，減少多次噴涂維護(hù)費用噴涂維護(hù)費用一般熱浸鍍鋅防腐年限不超過 25 年，而鋅盾的陰極保護(hù)年限加上鋅盾和面漆的屏障保護(hù)年限可以接近 50 年。同時，采用鋅盾冷噴鋅技術(shù)一次性投資費用更低。因此，采用鋅盾冷噴鋅技術(shù)無論是一次性投資及使用年限均優(yōu)于傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)防腐措施，其全壽命周期成本最優(yōu)。3.53.5 優(yōu)化豎向布置，節(jié)約土石方量，加強(qiáng)水土保持優(yōu)化豎向布置，節(jié)約土石方量，加強(qiáng)水土保持豎向布置時，不僅考慮填挖平衡，還要做到土方挖、填量較少，本工程站區(qū)豎向坡度不僅考慮了自然地形的坡度、坡向，同時還與工藝布置和土建結(jié)構(gòu)形式

14、緊密結(jié)合。本工程豎向布置設(shè)計中，重點優(yōu)化了站址位置及方向，進(jìn)站道路的豎向布置也進(jìn)行了優(yōu)化。3.63.6 模塊化組合，積極運用工業(yè)化產(chǎn)品模塊化組合，積極運用工業(yè)化產(chǎn)品電纜溝支架采用 SMC 復(fù)合電纜支架。該種支架防腐、防電纜劃傷，鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 9 頁 使用壽命長、整齊美觀，克服了鋼支架易腐蝕的缺點，造價與鍍鋅鋼支架基本相同；電纜蓋板采用預(yù)制成品蓋板，電纜支架及蓋板采用工廠化產(chǎn)品，現(xiàn)場安裝，構(gòu)架柱采用鋼管結(jié)構(gòu)，布置簡潔，方便工廠化加工。鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 10 頁 三、本站三、本站“兩型一化兩型一化”的落實對照表的落實對照表序號

15、內(nèi) 容“兩型一化”設(shè)計導(dǎo)則本工程執(zhí)行情況備 注1電氣主接線各電壓等級電氣主接線應(yīng)滿足國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計110500kV 變電站各分冊有關(guān)要求。本工程110kV采用內(nèi)橋+線變組接線，10kV采用單母線分段接線，電氣主接線滿足國家電網(wǎng)公司220kV變電站典型設(shè)計的要求?！皟尚鸵换痹O(shè)計導(dǎo)則的 5.1 條款2電氣設(shè)備選擇變電站主要電氣一次設(shè)備的選擇應(yīng)遵照國家電網(wǎng)公司 110500kV 變電站通用設(shè)備技術(shù)規(guī)范貫徹標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。本工程主變壓器、斷路器等設(shè)備選擇均遵照國家電網(wǎng)公司110500kV變電站通用設(shè)備典型規(guī)范。本站除主變壓器、電容器外，其它設(shè)備皆選用無油設(shè)備，減少了維護(hù)量，降低了環(huán)境污染

16、；選擇可靠性高、占地少、噪音低、維護(hù)量少的電容器。“兩型一化”設(shè)計導(dǎo)則的 5.2.1 條款3總平面布置和配電裝置在可行性研究的基礎(chǔ)上，優(yōu)化總平面布置，減少變電站占地面積，應(yīng)以最少的土地資源達(dá)到變電站建設(shè)要求。對總平面進(jìn)行多次優(yōu)化設(shè)計，節(jié)約了土地資源。與可研方案對比：站區(qū)建筑物占地面積減少 35.01 平方米，總建筑面積減少 194.44 平方米，建筑高度從 13.05 降低到 9.9米。節(jié)約了資源?！皟尚鸵换痹O(shè)計導(dǎo)則的 5.3.1 條款本工程主變壓器冷卻方式選用自冷方式。符合“兩型一化”資源節(jié)約型的原則。站用變采用低損耗變壓器，降低變壓器空載損耗和負(fù)載損耗。符合“兩型一化”資源節(jié)約型的原則。

17、4電氣設(shè)備的節(jié)能金具選用鋁合金節(jié)能型金具。鋁合金為非磁性材料，用其符合“兩型一化”資鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 11 頁 序號內(nèi) 容“兩型一化”設(shè)計導(dǎo)則本工程執(zhí)行情況備 注制成的金具不僅滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求，而且能耗非常小，源節(jié)約型的原則。利用自然采光。盡量利用自然采光，特別是人員巡視、設(shè)備運輸?shù)臉翘蓍g和走廊盡可能采用自然采光。符合“兩型一化”資源節(jié)約型的原則。5照明節(jié)能選用高效、節(jié)能的燈具。燈具是對光源發(fā)出的光進(jìn)行再分配的裝置，選用優(yōu)質(zhì)高效、光通維持率高的燈具對照明節(jié)能具有重要的意義。本站戶內(nèi)采用高效節(jié)能燈，戶外采用泛光燈。符合“兩型一化”資源節(jié)約型的原則。6總平面布置

18、優(yōu)化總平面布置，減小變電站占地面積，應(yīng)以最少的土地資源達(dá)到變電站建設(shè)要求。充分利用局部空間布置事故油池、消防水池及消防棚，節(jié)約用地7總平面布置變電站功能區(qū)域應(yīng)劃分明確、工藝流暢、聯(lián)接合理，不應(yīng)設(shè)置站前區(qū)建筑小品、花壇等。符合導(dǎo)則要求。8土石方量當(dāng)土方自平衡標(biāo)高不能達(dá)到防洪、防澇要求時，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較論證采用外購?fù)练交虿捎梅篮閴Φ仍O(shè)計方案。該場地不受50年一遇的洪水位影響。場地?zé)o內(nèi)澇。站址挖、填土方基本平衡9站外道路進(jìn)站道路宜利用現(xiàn)有的道路或路基，盡量減少橋、涵及人工構(gòu)筑物工程量。符合導(dǎo)則要求。鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 12 頁 序號內(nèi) 容“兩型一化”設(shè)計導(dǎo)則本工程

19、執(zhí)行情況備 注10站外道路進(jìn)站道路應(yīng)采用公路型混凝土路面。220kV變電站進(jìn)站道路路面寬應(yīng)為4.5m，進(jìn)站道路采用公路型混凝土路面，路面寬為 4.0m，符合導(dǎo)則要求。11站內(nèi)道路宜簡化站內(nèi)道路設(shè)計，站內(nèi)主干道應(yīng)采用公路型或城市型混凝土路面，不設(shè)巡視小道。采用公路型混凝土路面，符合導(dǎo)則要求。12圍墻圍墻應(yīng)采用環(huán)保材料，高度宜為2.30m。一般變電站圍墻宜采用清水墻。符合導(dǎo)則要求。13綠化戶外配電裝置場地因地制宜，宜采用碎石或卵石地坪，不設(shè)操作地坪。配電裝置場地內(nèi)除建構(gòu)筑物、道路、電纜溝等外，全站配電裝置場地鋪設(shè)碎石地坪，符合導(dǎo)則要求14電溝、管站內(nèi)電纜溝、管布置在滿足安全及使用要求下，應(yīng)力求最短

20、線路、最少轉(zhuǎn)彎，可適當(dāng)集中布置，減少交叉。符合導(dǎo)則要求。15建筑設(shè)計建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面宜采用淺色飾面材料，并體現(xiàn)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)色彩。符合導(dǎo)則要求。鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 13 頁 序號內(nèi) 容“兩型一化”設(shè)計導(dǎo)則本工程執(zhí)行情況備 注16墻體墻體材料應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，在節(jié)能、環(huán)保基礎(chǔ)上選用經(jīng)濟(jì)合理的材料。蒸壓灰砂磚，符合導(dǎo)則要求。墻體外側(cè)采用聚苯乙烯板作為外墻的保溫材料，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的，體現(xiàn)資源節(jié)約型的理念17樓梯欄桿樓梯欄桿扶手不應(yīng)采用高檔裝飾材料木扶手制鐵藝欄桿，符合導(dǎo)則要求。18主變壓器防火墻防火墻宜采用混凝土框架、砌體填充結(jié)構(gòu)，粉刷水泥砂漿本色。防火墻

21、采用磚混結(jié)構(gòu)、兩側(cè)粉刷水泥砂漿本色。19吊頂衛(wèi)生間宜采用PVC塑料扣板吊頂，普通瓷磚墻面，其他房間不宜設(shè)吊頂。符合導(dǎo)則要求。20屋外構(gòu)架設(shè)備支架應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土環(huán)形桿。設(shè)備支架采用鋼結(jié)構(gòu)，符合導(dǎo)則要求。21裝修材料一般房間宜采用普通彈性乳膠漆涂刷。不應(yīng)采用花崗巖、大理石、鋁塑板等材料，不宜大面積采用木裝修。主控室、通信機(jī)房、繼電器室采用環(huán)氧砂漿工業(yè)地面；內(nèi)墻粉刷采用白色乳膠漆涂刷。符合導(dǎo)則要求。22門窗外門窗宜采用鋁合金門窗，外門窗玻璃宜采用雙層中空玻璃。符合導(dǎo)則要求。鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 14 頁 序號內(nèi) 容“兩型一化”設(shè)計導(dǎo)則本工程執(zhí)行情況備 注23建

22、筑物結(jié)構(gòu)在滿足工藝要求的條件下，應(yīng)采取措施降低建筑物的層高。符合導(dǎo)則要求。24采暖通風(fēng)不宜采用集中空調(diào)，采用分體空調(diào)符合導(dǎo)則要求。25水工部分生活污水應(yīng)采用地埋式污水處理裝置進(jìn)行處理或接入城市污水管網(wǎng)站內(nèi)生活污水經(jīng)埋地式污水處理裝置處理，符合導(dǎo)則要求。26水工部分事故排油必須進(jìn)行回收處理。含油電氣設(shè)備的事故排油采用隔油處理，隔離的廢油不外排，回收處理。27水工部分應(yīng)采用地下或半地下式排水泵站，不設(shè)排水泵房。符合導(dǎo)則要求。28消防部分優(yōu)化設(shè)計，控制建筑物體積，盡量不設(shè)屋外水消防系統(tǒng)。符合導(dǎo)則要求。29消防部分對于移動消防設(shè)備，應(yīng)選用對大氣無污染的氣體滅火器。站內(nèi)配置的移動式滅火器采用 ABC 類

23、干粉滅火器，符合導(dǎo)則要求。鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 15 頁 二、二、 互感器選型互感器選型鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 16 頁 摘摘 要要本專題通過對目前已有研究和應(yīng)用的各種電子式互感器的原理、 結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點以及實際應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行研究比較，提出了三種適用于楊桐變的電子式互感器配置方案，結(jié)合本站 GIS 設(shè)備對這三種方案進(jìn)行了安全可靠性及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較，主要論證結(jié)果如下：1、基于法拉第電磁感應(yīng)原理的羅氏線圈型電流互感器和基于法拉 第磁旋光效應(yīng)的光學(xué)電流互感器技術(shù)已日趨成熟，已從當(dāng)初的間隔掛網(wǎng)運行、整站試點逐漸進(jìn)入到實際工程應(yīng)用階段。 2、

24、以磁光玻璃型電流互感器和光纖環(huán)型電流互感器為代表的無源 電子式互感器具有測量品質(zhì)更優(yōu)、供電可靠性更高、抗干擾能力更強(qiáng)等優(yōu)點。光纖環(huán)型電流互感器結(jié)構(gòu)更簡單、 抗干擾能力更強(qiáng)、長期運行穩(wěn)定性更好、安裝適應(yīng)性更強(qiáng)，性能優(yōu)于磁光玻璃型電流互感器。3、建議楊桐變 110kV 采用基于羅氏線圈的電子式電流電壓互感器；主變 10kV 側(cè)采用羅氏線圈型電子式電流互感器，其余間隔采用常規(guī)電流互感器，并對采用該配置方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)性分析，論證了該方案可行。 4、基于電容分壓原理的電子式電壓互感器產(chǎn)品成熟度較高，在國 內(nèi)具有豐富的成功運行經(jīng)驗，而光學(xué)電壓互感器目前尚無成熟的產(chǎn)品，因此楊桐變 110kV 采用電容分壓型電

25、子式電流電壓互感器，10kV 采用電容分壓型常規(guī)電壓互感器。經(jīng)分析比較，楊桐變采用本專題中推薦的電子式互感器配置方案是完全可行的，可以真正達(dá)到兼顧安全可靠、功能匹配壽命協(xié)調(diào)、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理等因素的效果。鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 17 頁 目錄目錄一、概述.181、專題研究背景182、專題研究內(nèi)容18二、互感器的比較.191、電流互感器的比較191.1、線圈型電子式電流互感器19 1.2、磁光玻璃型電流互感器211.3、光纖環(huán)型電流互感器241.4、三種電子式電流互感器的比較262、電壓互感器的比較282.1、分壓型電壓互感器282.2、分壓型電壓互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及

26、存在的問題282.3、光學(xué)原理電壓互感器292.4、兩種電子式電壓互感器的主要性能比較302.5、電子式電壓互感器的發(fā)展趨勢30三、110kV 楊桐變電站互感器選擇方案311、方案比較311.1、技術(shù)性比較311.2、經(jīng)濟(jì)性比較332、推薦方案34四、采用推薦電子式互感器配置方案后對變電站的影響341、對變電站二次系統(tǒng)的影響341.1、對繼電保護(hù)及測量系統(tǒng)的影響分析341.2、對變電站自動化系統(tǒng)的影響分析352、對安裝施工的影響353、對運行維護(hù)的影響35五、結(jié)論36鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 18 頁 一、概述一、概述1、專題研究背景、專題研究背景 在變電站中，傳統(tǒng)的

27、互感器因其技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)性好在電力系統(tǒng)中已被廣泛應(yīng)用，但是隨著電力系統(tǒng)電壓等級的升高和傳輸容量的不斷增大、數(shù)字變電站的建設(shè)、智能電網(wǎng)的推廣，傳統(tǒng)的互感器暴露的缺點越來越突出，主要存在下列問題：（1）高、低壓側(cè)存在電磁聯(lián)系，絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大；（2）包含鐵芯，存在磁飽和及鐵磁諧振等問題；（3）動態(tài)范圍小，頻率范圍較窄，測量準(zhǔn)確度不高；（4）存在電磁干擾性問題，低壓不能開路、存在潛在的危險；（5）存在突然性爆炸及絕緣擊穿引起單相對地短路等系統(tǒng)不穩(wěn)定因素；（6）隨電壓等級的提高絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、造價高。相比之下，新型電子式互感器在這些問題上就具有絕對的優(yōu)勢。電子式互感器是互感器準(zhǔn)確化、傳輸光纖

28、化和輸出數(shù)字化發(fā)展的必然結(jié)果。電子互感器具有體積小、重量輕、頻帶響應(yīng)寬、無飽和現(xiàn)象、抗電磁干擾性能佳、無油化結(jié)構(gòu)、絕緣可靠、便于相應(yīng)數(shù)字化、微機(jī)化發(fā)展等諸多優(yōu)點，是智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)之一。根據(jù)傳感原理的不同，電子式互感器有多種類型。在電子式電流互感器方面，目前已有研究和應(yīng)用主要有以下三種：一是基于法拉第電磁感應(yīng)原理的羅氏線圈（無鐵芯）和低功率線圈（含鐵芯）型電流互感器，二是磁光玻璃型電流互感器，三是光纖環(huán)型電流互感器。在電子式電壓互感器方面，主要有分壓型電壓互感器和光學(xué)原理電壓互感器。2、專題研究內(nèi)容、專題研究內(nèi)容本專題主要針對電子式互感器在 110kV 楊桐變電站的運用進(jìn)行論證，通過對目前

29、已有研究和應(yīng)用的各種電子式互感器的原理、結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點以及實際應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行研究比較，重點比較了羅氏線圈型電流鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 19 頁 互感器、磁光玻璃型電流互感器和光纖環(huán)型電流互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀以及在測量品質(zhì)、測量精度、抗干擾能力、安裝適應(yīng)性等性能方面的差異，論證了采用羅氏線圈電流互感器和光纖環(huán)型電流互感器的可行性。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合楊桐變電站的實際情況，提出了三種適用的互感器配置方案，通過對各方案的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較，最終推薦本站 110kV 進(jìn)線互感器采用電子式電流電壓互感器（ECVT） ，10k 進(jìn)線采用電子式電流互感器(ECT)，10kV

30、配電間隔采用常規(guī)的電流、電壓互感器。具體詳見以下論證過程。二、互感器的比較二、互感器的比較1、電流互感器的比較、電流互感器的比較1.1 線圈型電子式電流互感器線圈型電子式電流互感器1.1.1 線圈型電子式電流互感器的特點線圈型電子式電流互感器的特點基于法拉第電磁感應(yīng)原理的線圈型電子式電流互感器有羅氏線圈（無鐵芯）和低功耗線圈（含鐵芯）型電流互感器兩種，按照其傳感頭的供電方式又分為激光供電、直接供電和模擬輸出三種類型。上述類型電流互感器的特點和適用范圍見表 1-2表 1-2 線圈型電子式電流互感器的特點和適用范圍類型優(yōu)點適用范圍傳感器直接輸出小電壓模擬信號技術(shù)成熟成本低間隔層設(shè)備與互感器，同柜的

31、場合，如 10kV 和35kV 開關(guān)柜的互感器觸傳感器處于地電位，直接供電技術(shù)成熟更換電子部件方便，不需停電GIS 互感器 66kV220kV的 AIS 互感器 35kV 非開關(guān)柜安裝的互感器羅氏線圈+低功率線圈觸傳感器處于高電位，激光供電技術(shù)基本成熟絕緣結(jié)構(gòu)簡單，絕緣成本不會隨電壓等級上66kV 以上的 AIS 互感器鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 20 頁 升傳感器體積小、重量 輕，易于與其它設(shè)備集成與傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式電流互感器相比，線圈型電子式電流互感器具有以下特點：（1）可從實現(xiàn)原理上較好地避免鐵磁諧振等問題，提高采集精度；（2）頻率響應(yīng)寬，動態(tài)范圍大，可有效進(jìn)行高頻

32、大電流的測量；（3）沒有電磁式電流互感器因采用油絕緣而導(dǎo)致的易燃易爆等缺陷，二次信號通過光纖傳輸，也沒有電磁式電流互感器二次側(cè) TA 開路等危險；（4）二次側(cè)信號通過光纖傳輸，沒有電纜傳輸方式的電磁干擾問題；（5）絕緣結(jié)構(gòu)簡單，一次高壓與二次設(shè)備通過光纖連接，無電磁式電流互感器的絕緣問題；（6）經(jīng)濟(jì)性好，電壓等級越高效益越明顯。1.1.2 線圈型電子式電流互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題線圈型電子式電流互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題 羅氏線圈和低功耗線圈型電流互感器技術(shù)上比較成熟，國內(nèi)現(xiàn)階段大部分電子式電流互感器均采用羅氏線圈型電流互感器，在 220kV 及以下電壓等級積累了大量的實際運行經(jīng)驗，可靠

33、性和穩(wěn)定性均能得到較好的驗證。目前線圈型電流互感器在實際應(yīng)用中存在的問題主要有以下幾點：（1）測量品質(zhì)線圈型電流互感器的主要缺陷之一在暫態(tài)測量品質(zhì)方面。低功率鐵心線圈互感器二次負(fù)載的降低在一定程度上減小了磁飽和現(xiàn)象，但由于原理和結(jié)構(gòu)同傳統(tǒng)的互感器一樣，沒有改變，原傳統(tǒng)電磁互感器在暫態(tài)測量方面的問題仍然存在。羅氏線圈互感器由于去掉了鐵心，沒有磁飽和，使得暫態(tài)特性得到很大改善。但是由于原理限制，頻帶寬度受限，不能準(zhǔn)確測量直流分量。鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 21 頁 另外，由于輸出是電流導(dǎo)數(shù)，因此后端必須配備積分環(huán)節(jié)。而積分環(huán)節(jié)的存在會直接對暫態(tài)響應(yīng)產(chǎn)生影響。（2）測量精度

34、羅氏線圈在額定電流至二三十倍額定電流范圍線性度較好，但在 5%-20%額定電流范圍誤差大。羅氏線圈型電流互感器精度不高，一般用于大范圍保護(hù)。對于羅氏線圈型電流互感器來說，其測量精度易受到制造過程、工作環(huán)境和安裝條件的影響，羅氏線圈要達(dá)到較高的精度，技術(shù)和工藝要求都比較高。低功率線圈型電流互感器是傳統(tǒng)電磁式 CT 的一種發(fā)展。LPCT 按照高阻抗進(jìn)行設(shè)計，使傳統(tǒng)CT 在很高的一次電流下出現(xiàn)飽和的基本特性得到了改善，擴(kuò)大了測量范圍。LPCT一般在 5%-120%額定電流下線性度較好，精度較高，通常為 0.1/0.2S，適用于測量和高精度計量。因此，目前幾乎所有采用線圈型電流互感器的工程都采用低功率

35、鐵心線圈和羅可夫斯基線圈組合使用的方案。低功率鐵心線圈用于計量輸出，羅氏線圈用于保護(hù)輸出。（3）電磁干擾羅氏線圈和低功率線圈電流互感器的傳感單元具有復(fù)雜的電子電路，受雜散電磁場的影響很大，而且工作環(huán)境的電壓等級越高，電流互感器受到的電磁干擾越嚴(yán)重，這也是目前制約羅氏線圈型電流互感在500kV 及以上電壓等級應(yīng)用時的最大難題。（4）長期可靠性擾對于線圈型電流互感器來說，其整體可靠性的關(guān)鍵在于位于一次設(shè)備高壓側(cè)的采集單元的供電電源。由于傳感器輸出的是弱電信號，若直接傳輸?shù)降蛪簜?cè)，既發(fā)揮不了光纖絕緣的優(yōu)勢，又會引入電磁干擾。因此，必須在高壓端將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號，高壓側(cè)電源必不可少，而長期大

36、功率的激光供能會影響光器件的使用壽命。1.2 磁光玻璃型電流互感器磁光玻璃型電流互感器鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 22 頁 1.2.1 磁光玻璃型電流互感器的特點磁光玻璃型電流互感器的特點磁光玻璃型電子式互感器采用法拉第磁光效應(yīng)原理，在一次電流導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場中，安裝閉環(huán)塊狀磁光玻璃作為傳感元件，低壓側(cè)光源發(fā)出的光線經(jīng)光纖傳輸至高壓側(cè)的偏振器，偏振器將此光線變?yōu)榫€性偏振光。此偏振光在磁光玻璃中行走一周而到達(dá)解偏器，然后測得線偏振光偏振面旋轉(zhuǎn)的光信號量，并通過光纖信號傳輸至二次處理系統(tǒng)得到一次電流量。除了具有絕緣性能好、消除磁飽和、測量精度高、體積小等電子 式互感器的共同特

37、點外，磁光玻璃型電流互感器還具有以下顯著的特點：（1）測量品質(zhì)優(yōu)良，頻帶范圍寬，能夠測量包括直流量到很高頻率（電子線路限制）的交流，無慣性環(huán)節(jié)，響應(yīng)速度快。（2）高壓傳感部分無線圈、線路板、電子器件等，做到了高壓端免維護(hù)，更加安全可靠；（3）絕緣結(jié)構(gòu)簡單，絕緣成本不會隨電壓等級上升；（4）可實現(xiàn)模擬信號、數(shù)字信號及數(shù)模混合信號多種輸出形式；（5）抗電磁干擾能力優(yōu)異，完全采用光學(xué)材料作為傳感元件和傳輸元件，測量信號不受外界電場、磁場的影響；（6）具有良好的線性度及超大的動態(tài)范圍。1.2.2 磁光玻璃型電流互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題磁光玻璃型電流互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題國內(nèi)磁光玻璃型電流互感

38、器的研發(fā)生產(chǎn)廠家較少，目前已積累了一些掛網(wǎng)運行經(jīng)驗。由于光纖、光電器件價格非常高，導(dǎo)致磁光玻璃型電流互感器的價格相比羅氏線圈型電流互感器要高很多。制約磁光玻璃型電流互感器應(yīng)用的主要因素有以下三點：（1）溫度影響磁光玻璃型電流互感器的軟肋之一是磁光玻璃的靈敏度系數(shù)（Verdet 常數(shù)）隨溫度變化較大，從而改變測量通道的比例系數(shù)，直接影響其測量準(zhǔn)確度。目前廠家的解決方法主要是采用特制的玻璃材料，其鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 23 頁 Verdet 常數(shù)受溫度的影響非常小，從而提高了溫度穩(wěn)定性，使得測量精度在較大溫度變化范圍內(nèi)均能達(dá)到穩(wěn)態(tài)計量 0.2s，保護(hù) 5P，瞬態(tài) 5T

39、PE 的標(biāo)準(zhǔn)。另外，廠家普遍采取制作恒溫槽的方法，在恒溫槽內(nèi)充入溫度變化范圍小的介質(zhì)，互感器的光源箱和二次處理系統(tǒng)工作在恒溫槽內(nèi)，光線的收發(fā)和轉(zhuǎn)換都處在恒溫條件下，從一定程度上補(bǔ)償了外界溫度對傳感單元的影響。在制作工藝方面，由于磁光玻璃型電流互感器的敏感元件采用光學(xué)玻璃，而傳輸元件采用光纖，光纖與光學(xué)玻璃的封裝工藝也決定著互感器受溫度的影響程度。通常這兩者之間采用膠粘方式連接，從固有特性來說，容易受環(huán)境溫度的影響而老化、開裂，使其使用壽命和 測量精度大受影響，從而也帶來了維護(hù)和性能上的缺陷。目前廠家對 傳感頭采用金屬化封裝技術(shù)，光路無膠，從制作工藝方面保證了磁光玻璃型電流互感器受溫度的影響比較

40、小。（2）雙折射效應(yīng)影響由于磁光材料的雙折射效應(yīng)，使射人磁光介質(zhì)的線性偏振光變成橢圓偏振光，其結(jié)果是：從檢偏器輸出的光強(qiáng)度變化與被測電流不成正比，使磁光玻璃型電流互感器的靈敏度不穩(wěn)定，從而降低了測量精度。磁光材料中的雙折射可分為三部分：a）與玻璃制造過程熱歷史有關(guān)的雙折射。目前各廠家采用的磁光玻璃，其退火控制一般比較好，經(jīng)過退火后磁光玻璃的內(nèi)在雙折射極小，可以忽略。b）與傳感頭組裝應(yīng)力有關(guān)的應(yīng)力雙折射。如采用黏接固定的方法就不可避免地存在應(yīng)力，從而引起雙折射。目前采用低應(yīng)力組裝方法，可使傳感頭抗熱沖擊能力增強(qiáng)并具有自恢復(fù)能力。c）與環(huán)境溫度變化有關(guān)的暫態(tài)雙折射。實驗表明，溫度單調(diào)變化大于 78

41、/h 的時候，對應(yīng)于環(huán)境變化引起的暫態(tài)雙折射的光強(qiáng)值變化很大，嚴(yán)重影響光學(xué)電流互感器的精度及穩(wěn)定性。目前一些廠家的解決方法主鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 24 頁 要集中在玻璃材質(zhì)的提升上，采用溫度穩(wěn)定性更好的磁光玻璃材料。（3）長期運行穩(wěn)定性此外，磁光玻璃型電流互感器存在著長期運行穩(wěn)定性問題：磁光玻璃經(jīng)過較長時間的運行后，會逐漸老化，特別是在 SF6 氣體環(huán)境下運行時，若有水分存在就會對玻璃造成腐蝕，可能導(dǎo)致光學(xué)電流互感器測量性能下降。另外，由于采用閉合光路結(jié)構(gòu)，就不可避免地存在反射面，增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，環(huán)境溫度等外界因素的變化會使反射面 性能發(fā)生改變，傳感器經(jīng)過較長

42、時間的運行之后，輸出光強(qiáng)明顯減弱，這些都將使得傳感系統(tǒng)的長期運行穩(wěn)定性降低。但這些問題都是從理論上進(jìn)行的分析，目前已應(yīng)用的磁光玻璃型電流互感器的運行時間都不長，長期運行穩(wěn)定性問題尚待驗證。1.3 光纖環(huán)型電流互感器光纖環(huán)型電流互感器1.3.1 光纖環(huán)型電流互感器的特點光纖環(huán)型電流互感器的特點光纖環(huán)型電流互感器基于磁光法拉第磁旋光效應(yīng)和賽格耐克效應(yīng)，采用光纖賽格耐克環(huán)作為傳感元件，其基本工作過程如下：光源發(fā)出的光被分成兩束物理性能不同光，并沿光纜向上傳播；在匯流排處，兩光波經(jīng)反射鏡的反射并發(fā)生交換，最終回到光電探測器處并發(fā)生相干疊加；當(dāng)通電導(dǎo)體中無電流時，兩光波的相對傳播速度保持不變，沒有相位差

43、；而通上電流后，在通電導(dǎo)體周圍的磁場作用下，兩束光波的傳播速度發(fā)生相對變化，即出現(xiàn)了相位差，最終表現(xiàn)的是探測器處疊加的光強(qiáng)發(fā)生了變化，通過測量光強(qiáng)的大小，即可測出對應(yīng)的電流大小。由于在原理和結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，與羅氏線圈型和磁光玻璃型電流互感器相比，光纖環(huán)型電流互感器還具有以下優(yōu)點：（1）測量精度高：光纖環(huán)型電流互感器每相只有一個光纖環(huán)，同時滿足計量精度和保護(hù)應(yīng)用；（2）絕緣方式簡單：一次側(cè)與二次側(cè)的信號傳遞依靠光纖，絕緣易于實現(xiàn)，且絕緣成本不會隨電壓等級上升，在電壓等級越高的應(yīng)用場合，鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 25 頁 優(yōu)勢越明顯；（3）安裝適應(yīng)性強(qiáng)：光纖環(huán)安裝方式有多種

44、選擇，除采用傳統(tǒng)匯流排的方式外還可采用無接觸穿心式，無附加動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定問題；（4）抗環(huán)境電磁干擾能力強(qiáng)：作為傳感單元的光纖環(huán)具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力。（5）抗振動干擾能力強(qiáng)：采用兩束光線在同一個光路中進(jìn)行傳播的方式，即使來自外界的振動干擾，同一光路路徑受干擾源的影響出現(xiàn)的誤差也會互相抵消，從而提高了互感器的抗振動干擾能力。1.3.2光纖環(huán)型電流互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題光纖環(huán)型電流互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題國內(nèi)光纖環(huán)型電流互感器的研發(fā)起步較晚，目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家較少，產(chǎn)品業(yè)績和運行經(jīng)驗不多，國內(nèi)首個全站 110kV GIS 系統(tǒng)均采用光纖環(huán)型電流互感器的工程上海 110kV 封周變已于 2

45、009 年 9 月 29 日順利投產(chǎn)運行，但截至目前只有 110kV電壓等級的運行經(jīng)驗，尚沒有 220kV及以上電壓等級掛網(wǎng)運行的經(jīng)驗。國外光纖環(huán)型電流互感器的生產(chǎn)廠家在全球已有很多套運行業(yè)績，到 2005 年時就已在許多 220kV 以上電壓等級的變電站中得到應(yīng)用，如加拿大 BC 電力公司的 Ingledow 變電站的 500kV 系統(tǒng)（AIS）、澳大利亞的 Wienstrom 變電站的 420kV 系統(tǒng)（GIS）均采用光纖環(huán)型電流互感器。近幾年，伴隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光纖環(huán)型電流互感器在國外的應(yīng)用越來越多，目前最高運行電壓等級已達(dá)到 550kV，運行經(jīng)驗豐富，運行數(shù)據(jù)穩(wěn)定。與磁光玻璃型電流

46、互感器一樣，光纖環(huán)型電流互感器也面臨著溫度影響、雙折射效應(yīng)影響以及長期運行穩(wěn)定性問題，但由于傳感元件材料的不同，受到這幾個因素影響的程度也存在著差異。（1）溫度影響光纖環(huán)型電流互感器傳感材料采用低雙折射單模光纖，Verdet 常數(shù)溫度系數(shù)小，幾乎不受溫度影響，但缺點是 Verdet 常數(shù)非常小，比磁光鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 26 頁 玻璃的 Verdet 常數(shù)還要低接近 1 個數(shù)量級，因此多數(shù)光纖結(jié)構(gòu)傳感頭采取多圈數(shù)繞制的方法來增加靈敏度，但光程的增加必然使線性雙折射影響增大，而線性雙折射與環(huán)境溫度相關(guān)。早期掛網(wǎng)運行的一些光纖環(huán)型電流互感器產(chǎn)品在運行一段時間后出現(xiàn)了

47、精度漂移、波形失真的問題，而這幾年隨著光學(xué)器件的改進(jìn)和新技術(shù)的應(yīng)用，光纖環(huán)型電流互感器的產(chǎn)品在輸出精度、溫度穩(wěn)定性方面有了極大提高。此外，光纖環(huán)型電流互感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)節(jié)多，所用光學(xué)元件多，需要專門的溫度控制等。因此，同磁光玻璃型廠家一樣，光纖環(huán)型電流互感器也采用制作恒溫槽的方法，互感器的電氣單元工作在 恒溫環(huán)境下，從而有效減小了溫度對測量精度和使用壽命的影響。同時，為進(jìn)一步減少溫度變化給光纖環(huán)型電流互感器測量帶來的誤差，光纖環(huán)型電流互感器通常采用閉環(huán)反饋補(bǔ)償?shù)哪Ｊ?，通過補(bǔ)償后誤差可減少到0.25%，精度得到了極大提高。（2）雙折射效應(yīng)影響光纖環(huán)型電流互感器采用法拉第旋光效應(yīng)的賽格耐克環(huán)系

48、統(tǒng)受光纖線性雙折射的影響較大, 實驗中計算發(fā)現(xiàn)雙折射的影響和法拉第旋光數(shù)量級為同一數(shù)量級，除了從溫度方面入手，目前光纖環(huán)型電流互 感器產(chǎn)品中采用的方法是使賽格耐克環(huán)兩輸入端的本地坐標(biāo)系相垂 直，這樣就可極大地降低光纖線性雙折射影響，而且采用兩束光線進(jìn)行傳播，即使來自外界的溫度變化，振動以及電磁場輻射等因素的干擾，同一光路路徑受干擾源的影響出現(xiàn)的誤差也會互相抵消，從而可以有效地抑制振動和溫度變化等引起的雙折射的影響。因此與磁光玻璃型電流互感器相比，光纖環(huán)型電流互感器受雙折射效應(yīng)的影響要小很多。（3）長期運行穩(wěn)定性同磁光玻璃型電流互感器一樣，光纖環(huán)型電流互感器也存在著由 閉合光路和反射結(jié)構(gòu)引起的長

49、期運行穩(wěn)定性問題，但由于光纖環(huán)型電 流互感器采用光纖作為傳感元件，光纖的長期穩(wěn)定性優(yōu)于磁光玻璃， 而且鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 27 頁 光纖環(huán)型電流互感器的光路結(jié)構(gòu)比磁光玻璃型簡單，因此光纖環(huán)型電流互感器的長期運行穩(wěn)定性優(yōu)于磁光玻璃型電流互感器。1.4三種電子式三種電子式電流互感器的比較電流互感器的比較比較項目羅氏線圈型磁光玻璃型光纖環(huán)型傳感原理法拉第電磁感應(yīng)法拉第磁光效應(yīng)賽格耐克效應(yīng)高壓側(cè)敏感元件空心線圈磁光玻璃光纖環(huán)測量動態(tài)范圍小大大高壓側(cè)是否需要供能需要不需要不需要高壓側(cè)是否需屏蔽需要金屬屏蔽不需要不需要敏感頭安裝適應(yīng)性弱較強(qiáng)強(qiáng)高低壓連接光纖根同時完成上傳光和

50、下傳光信兩根，一根上傳 光，另一根下傳一根同時完成 上傳光和下傳直流分量不能測量可測量可測量光路結(jié)構(gòu)簡單較復(fù)雜較簡單光波長影響無大大電磁干擾影響大小小溫度干擾影響小大大振動干擾影響較小小較小雙折射影響無大小傳感元件使用壽命30年30年30年長期穩(wěn)定性優(yōu)尚需現(xiàn)場驗證國內(nèi)產(chǎn)品尚需現(xiàn)場驗證遠(yuǎn)端模塊維護(hù)需要不需要不需要應(yīng)用場合AIS 與 GIS尚無 GIS 應(yīng)用實例AIS 與 GIS鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 28 頁 投運經(jīng)驗投運時間較長站點較多，技術(shù)較成熟（但尚無500kV 運行經(jīng)驗）掛網(wǎng)運行時間較長（國內(nèi)已有 500kV AIS運行實例，國外應(yīng)用較少）國內(nèi)掛網(wǎng)運行較少，（

51、國內(nèi)無220kV 及以上運行經(jīng)驗，國外 運行經(jīng)驗達(dá)到550kV）2、電壓互感器的比較電壓互感器的比較2.1 分壓型電壓互感器的特點分壓型電壓互感器的特點分壓型電壓互感器采用電阻分壓器或電容分壓器等作為傳感單元，利用光纖來傳輸信號，是目前實用化程度最高的測量方案。分壓 型電壓互感器采用的分壓原理分為串聯(lián)電容分壓、串聯(lián)電感分壓、串聯(lián)電阻分壓、電容環(huán)分壓等。分壓型電子式互感器集電壓信號采集和傳送為一體，具有以下明顯的優(yōu)點：（1）測量精度高，穩(wěn)定性好；（2）具有很寬的測量范圍和響應(yīng)速度，沒有鐵芯飽和問題，可以準(zhǔn)確測量出大的非周期分量和暫態(tài)分量；（3）設(shè)備體積小、重量輕、絕緣結(jié)構(gòu)簡單，成本低，現(xiàn)場安裝方

52、便；（4）可以充分利用現(xiàn)代信號處理技術(shù)，校正系統(tǒng)誤差，為實現(xiàn)高精度測量提供了保證；（5）可以方便地提供模擬傳統(tǒng)電壓傳感器的輸出信號及與上位計算機(jī)通信的數(shù)字信號。數(shù)字量接口與微機(jī)保護(hù)具有良好的兼容性。2.2 分壓型電壓互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題分壓型電壓互感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題（1）串聯(lián)電容分壓型電壓互感器串聯(lián)電容分壓原理最為成熟，已得到廣泛使用，可用于各種電壓 等級。但電容器制造工藝相對復(fù)雜，需解決絕緣油密封、上下臂電容溫度特性一致等問題，僅少數(shù)電容器廠家的產(chǎn)品符合要求。鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 29 頁 （2）串聯(lián)電感分壓型電壓互感器串聯(lián)電感分壓原理的制作工藝

53、簡單，溫度特性好，但存在下列問題：a）互感器附件的導(dǎo)電體位置和形狀變化都明顯影響其精度。這是由于電感器鐵芯限制，工作電流必須很低，精度受分布電容影響很大。b）高頻分量誤差較大。這是由于高頻分量在串聯(lián)電感中的工作電流更低，而分布電容上的電流更大。c）體積和重量仍然較大。（3）串聯(lián)電阻分壓型電壓互感器串聯(lián)電阻分壓型電壓互感器精度高，工藝簡單。但該電阻需高阻值、耐高壓，電壓系數(shù)要小，且穩(wěn)定性要好，因此分壓電阻的選擇非常困難。此外，分布電容、高壓電極電暈放電和絕緣支架的泄漏電流等，都會帶來測量誤差。受發(fā)熱限制，串聯(lián)電阻分壓型電壓互感器一般只能用于 10kV35kV場合。（4）電容環(huán)分壓型電壓互感器電容

54、環(huán)分壓原理的工藝簡單，體積小，重量輕，易于與電流互感器組合成組合互感器。電容環(huán)的精度受絕緣介質(zhì)介電常數(shù)的影響，只 能用于介電常數(shù)比較穩(wěn)定的六氟化硫絕緣的場合。電容環(huán)的精度仍然 受溫度和六氟化硫密度的影響，滿足計量精度需根據(jù)溫度和氣體密度進(jìn)行補(bǔ)償。 2.3 光學(xué)原理電壓互感器光學(xué)原理電壓互感器采用光學(xué)原理的電壓互感器大致可分為基于普克爾效應(yīng)和基于逆壓電效應(yīng)兩種，現(xiàn)在研究的光學(xué)原理電壓互感器大多是基于普克爾效應(yīng)的，普克爾效應(yīng)指出，某些晶體在電場作用下發(fā)生線性雙折射，通過光學(xué)原理檢測線性雙折射可間接測量電壓，原理上測量結(jié)果與頻率無關(guān)。結(jié)構(gòu)上屬于載波測量，即遠(yuǎn)端發(fā)出光波作為載波，被磁場調(diào)制后返回，再解

55、調(diào)為電壓信號。光學(xué)原理電壓互感器尚未達(dá)到產(chǎn)品化，其主要原因是光鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 30 頁 學(xué)原理電 壓互感器技術(shù)較復(fù)雜，加工精度要求高，性能不易做到穩(wěn)定，而且產(chǎn)品成熟度低，最大耐壓有限，難以直接用于 220kV 以上電壓等級。目前光學(xué)原理電壓互感器生產(chǎn)廠家較少，而且工程中應(yīng)用非常少。2.4 兩種電子式電壓互感器的主要性能比較兩種電子式電壓互感器的主要性能比較分壓型電壓互感器光學(xué)原理電壓互感器電壓互感器電容分壓電阻分壓普克爾效應(yīng)逆壓電效應(yīng)暫態(tài)特性電容分壓有俘獲電荷現(xiàn)象電壓過零誤差大好溫度影響不太感敏感電磁干擾電容分壓有對地雜散電容影響小光電結(jié)構(gòu)簡單復(fù)雜高壓側(cè)工作

56、電源需要不需要運行經(jīng)驗很多很少應(yīng)用場合AIS 與 GIS目前暫無應(yīng)用于GIS 的產(chǎn)品性能對比投運情況投運時間較長，站點較多，技術(shù)較成熟投運時間短，站點較少，均在試運行階段2.5 電子式電壓互感器的發(fā)展趨勢電子式電壓互感器的發(fā)展趨勢分壓型電壓互感器實際上是對常規(guī)電壓互感器的改進(jìn)，由于原理鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 31 頁 和技術(shù)比較成熟，因而實用化程度高，目前幾乎所有已投運的數(shù)字化 變電站中均采用分壓型電壓互感器，運行經(jīng)驗豐富。光學(xué)原理電壓互，感器采用光學(xué)傳感原理，測量結(jié)果與頻率無關(guān)，測量品質(zhì)更為優(yōu)良，而且在絕緣性能和抗干擾方面優(yōu)于分壓型電壓互感器。由于受光學(xué)技 術(shù)發(fā)展

57、水平的制約，光學(xué)原理電壓互感器目前離實用化還有一定距離。 但如果提高光學(xué)技術(shù)水平，削弱或解決諸如光源中心波長隨溫度的漂 移、光電檢測精度隨溫度漂移、傳感頭電光晶體材質(zhì)和環(huán)境變化等問題的影響，光學(xué)原理互感器將成為電力系統(tǒng)中電壓互感器的發(fā)展趨勢。三、三、110kV 楊桐變電站互感器選擇方案楊桐變電站互感器選擇方案根據(jù)本工程項目的示范性質(zhì)及“兩型一化”設(shè)計的要求，結(jié)合上述章節(jié)的分析，綜合考慮技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)性能及可靠性等因素，我們認(rèn)為，在電子式電壓互感器的選擇方面，電容分壓互感器最為成熟，應(yīng)用也最廣泛，而且電壓等級越高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能越好，光學(xué)電壓互感器目前沒有成熟的產(chǎn)品。因此，在110kV楊桐變電站中

58、推薦采用電容分壓型電子式電壓互感器。在電子式電流互感器的選擇方面，目前應(yīng)用最為成熟的是羅氏線圈型電流互感器，磁光玻璃型電流互感器和光纖環(huán)型電流互感器是未來互感器發(fā)展的方向，但由于磁光玻璃型電流互感器尚無應(yīng)用于GIS型式的工程實例，而光纖環(huán)型電流互感器在國內(nèi)已有應(yīng)用于GIS型式的工程實例，且在國外運行經(jīng)驗較豐富。從目前國內(nèi)外的技術(shù)路線來看，光纖環(huán)型因其簡單的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的溫度特性和長期運行的穩(wěn)定性成為主流。因此，針對110kV楊桐變電站的主接線情況，可形成如下三種互感器的選擇配置方案：方案一： 全站采用電子式電流（ECT）、電壓互感器（EVT）；方案二：全站采用光纖環(huán)形電流、電壓互感器；方案三：本

59、站 110kV 進(jìn)線互感器采用電子式電流電壓互感器（ECVT） ，10k 進(jìn)線采用電子式電流互感器（ECT） ，10k 間隔及主變中鄭州市區(qū) 110kV 楊桐變電站工程 專題報告 第 32 頁 性點采用常規(guī)的電流互感器，10kV 母線采用傳統(tǒng)的電壓互感器。1、方案比較、方案比較1.1 技術(shù)性比較技術(shù)性比較1.1.1 楊桐變電站的楊桐變電站的 110110kV GIS 間隔和間隔和 1010kV 進(jìn)線間隔互感器配置進(jìn)線間隔互感器配置楊桐 110kV 變電站的 110kV 間隔為三相共箱式 GIS 設(shè)備，由于110kV 系統(tǒng)中的電磁干擾較小，且楊桐變的 110kV 系為 GIS 全封閉結(jié)構(gòu)。若采用

60、羅氏線圈型電流互感器，則互感器高壓側(cè)供電電路的工作環(huán)環(huán)境更為優(yōu)越，受到的電磁干擾影響會很小。在電容分壓原理基礎(chǔ)上集合而成的羅氏線圈型電子式電流電壓互感器（ECVT）中的電流互感器（ECT）、電壓互感器（EVT）與獨立的電流電壓互感器（ECT/ECVT）均采用相同的設(shè)計原理和制造工藝，因此它與獨立的電流、電壓互感器（ECT/ECV）安全性能是一致的。而電子式電流壓互感器（ECVT）在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于電子式電流、電壓互感器（ECT/ECVT）。本工程 110kV 配電裝置采用三相共箱式 GIS 設(shè)備， 110kV GIS 電子式電流電壓互感器（ECVT）采用三相共箱結(jié)構(gòu)，用于三相共箱 GIS中，在 GI