隨著直流輸電技術的高速發展,直流電流測量裝置,特別是直流電流互感器在電力輸送系統中應用越來越廣泛。因此,對直流電流測量裝置的現場檢測需求也越來越大。下面本文就對當今直流輸送電系統直流電流互感器現場檢測的方法進行簡單介紹。
圖示1:直接注流法檢測直流電流測量裝置原理圖
與傳統的交流電流互感器的校驗類似,用升流器將電流輸出進入標準電流互感器和被試互感器,通過對比二次輸出信號的角差和相差來確定互感器的誤差。
具體操作時在直流互感器一次線圈兩端串接容量足夠大的電流導線,通過一次穿心的直流電流互感器標準,導線的兩端聯接在直流電源的輸出端。直流標準電流互感器的二次額定輸出電流為5A,電流變比為4000A/5A可調。設定其二次電流為ISE,將二次回路接入一個高精度的標準電阻(阻值為R,暫不考慮現場溫度影響的條件下恒定為常數),用一個高精度的數字表測量其在電阻上產生的壓降,獲得一個電壓信號USAM,該電壓信號USAM=ISE*R,即ISE=IPRI/K,其中IRPI為直流一次注流電流,K為直流互感器變比,為常數。代入電壓信號等式中可以獲得 USAM= R/K*IPRI,由此可見,直流測量裝置一次電流值是只與該電壓變量相關的函數,并且在一定區間內單調上升。試驗中只需要精確測量電阻上的電壓信號值,即可精確獲得一次注流電流值,可與后臺遠方測控系統一次電流值進行比較,確定其系統誤差。其誤差可用如下公式1進行計算得來。
……1
式中:
ε——為直流互感器的誤差;
Kα——為直流標準互感器系統比例系數;
Kb——為被檢直流互感器測量系統比例系數;
Uα——為數字表 A的現場實測讀數,即直流標準互感器二次輸出電壓;
Uα——為數字表 B的現場實測讀數,即被檢直流標準互感器二次輸出電壓。
優點:
(1)通過一次電流升流,模擬運行過程中直流測量系統的整套運行工況,可以用更接近實際運行條件的方式來對整套系統進行檢測,保證了檢測的全面性和整體性;
(2)試驗過程中對無需對后臺測量保護設備進行接線,只需要在控制臺讀取。
缺點:
(1)一次升流設備體積較大,運輸接線不便;
(2)實驗室一次接線需借助吊車進行,需要實驗人員配合,投入大。
圖示2:直接注流法檢測直流電流測量裝置原理圖
直流互感器電子測量單元是將一次直流電流轉化為二次小電壓,供直流控制保護系統使用,實現對測量測試系統的控制。
零磁通直流電流互感器主要由兩部分組成,磁積分器和磁調制器。其主要結構如圖2所示,帶鐵芯的輔助繞組N1,N2,N3,以及繞組匝數相同并聯繞組N4,N5組成。其中補償繞組N4,和校準繞組N5圍繞三個鐵芯。正常運行時 N4和 N5繞組并聯運行,只有在校準的時候N5繞組才被打開使用。
當這種零磁通電流互感器原邊額定電流為±3000A時,補償繞組的額定電流為0.54348A,補償繞組的電流在負載電阻上轉變為相應的電壓,最后經過輸出放大器放大的電壓信號為1.6667V,輸出的電壓信號送到控制保護系統。
正常運行時 N4和 N5繞組是并聯的,校準 N4繞組時,將 N5繞組斷開并與N4繞組隔離,通過標準源(準確度等級 0.05級)向 N5繞組中注入補償電流Icom,其電壓輸出端輸出電壓與補償電流之間滿足Vout=3.06667×Icom的比例關系。從而通過不同的電流源輸入值,一般情況下 5等分點進行校準,可以記錄不同補償電流點下的輸出電壓值,同時可讀取遠傳顯示一次電流值。
優點:
(1)試驗地點在保護室,試驗環境良好,試驗不受天氣限制;
(2)設備體積小,方便攜帶運輸,只需要直流源和一只高精度數字表即可進行試驗,試驗效率高。
缺點:
(1)試驗要斷開校準繞組,注入校準電流,試驗稍有不慎容易損壞設備;
(2)多次插拔導線,容易引起端子接觸不良。
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