环网柜用取能相零序电压传感器模块化设计

2020-10-09周楠

数字通信世界 2020年9期

周楠

（江苏靖江互感器股份有限公司，江苏靖江 214500）

0 引言

实现环网柜一二次设备深度融合，满足分段线损管理、就地型馈线自动化、单相接地故障检测、装置级互换、工厂化维修、即插即用及自动化检测的要求，解决环网柜成套设备绝缘配合、电磁兼容、寿命匹配等问题。传统的电容式电压互感器的非线性阻抗和固有的电容有时会在电容式电压互感器内引起铁磁谐振，因而需要用阻尼装置抑制谐振，为了提高带载能力，降低继电器等负载对测量的影响，中压变压器输入端还需要串补偿电抗器，增加了互感器的复杂程度。

1 研发目标

产品面向配电网建设中的存量和增量设备，以“安全可靠、融合高效”为目标，设计标准化、功能模块独立化、设备互换灵活化，解决配电自动化建设中面临的PT供电、电流、电压信号遥信抖动、一二次接口的兼容性和扩展性、终端新增计量功能等，提升配电设备运行水平、运维质量与效率，满足线损管理的技术要求，服务配电网建设行动计划。

（1）一体化设计。电源取电、相零序电压测量、保护集成化、融合一体化。

（2）模块化设计。实现多路电源取电，模块化合并、三相线路法超大提升输出功率。

（3）自适应技术。实现设备适应智能化、网络管理功能多样化、设备管理类别化等功能。

2 技术研究

2.1 环网柜用传感器

环网柜用取能相零序电压传感器适用于额定电压12kV、交流50Hz的配电环网柜。本传感器使用固体绝缘，采用先进的固体绝缘工艺，将取能传感器、相零序一体化传感器融合在一起，一次连接嵌件、一次电容等主回路器件一次压注固封于环氧树脂本体内部，后面采用堵头绝缘体配合硅橡胶套安装，使得装配极为方便。

图1 环网柜用传感器

环网柜用取能相零序电压传感器把无源电压取电装置和无源电压传感器嵌入产品内部，实现电源取电、三相相电压信号采集、三相零序电压信号采集。做环网柜取电、测量、保护用。

采用模块化设计，可以根据用户要求，自由组合模块，通过模块并联和三相线路法产品的输出功率可以大幅度提高，最高可达个单个模块取能功率的九倍。

2.2 取能传感器

为了克服传统取电方式的不足，通过电容分压从高压母线取电，并将电能存储到超级电容中，不仅能为通信、检测、保护和控制电路提供电源，同时也可以作为环网柜的动力电源，大大提高了带载能力。本设计综合考虑各方面因素，设计了一种电容分压取电装置，通过电容和电感侧向串联配合来实现高压取电功能，将取得的电能存储到超级电容器组中，再由超级电容器组为负载供电，这样的取电方式不会影响测量回路，取电功率大，铁磁谐振小，安全可靠，且超级电容器组充放电速度快，带载能力强，寿命长。不仅可以在相对地之间取电，还可以在相间取电，为高压侧设备供电。本传感器插入环网柜输入电缆后面，安装方便免维护。可AC电压直接输出，也可采用交直流转换电源模块输出DC电压。此交直流转换电源是配网一二次融合电源的智能系列配件之一。该产品具有效率高、输入电压范围宽，工作环境适应范围宽、隔离输出，安装输出，安装灵活、使用方便等优点，更具有高可靠、保护功能齐全等优点。

2.3 电压传感器

无源电压传感器，由高压单元和补偿单元组成。高压单元采用电容分压电路，高、低压臂经环氧树脂固化成型为一体，这样，可以保证所有的器件处于同一种绝缘介质当中、处于同一温度环境之下。三个高压单元的低压侧出线，经屏蔽电缆汇集到一个金属外壳的补偿合成单元中，补偿单元的输出，即为：Ua、Ub、Uc、U0。这里必须强调的是，补偿单元同样是由无源器件组成。三相相序二次电压A、B、C三相分别同时输出电压采集信号，三相零序二次电压A、B、C三相合并成360°共用的零序二次电压；二次电压的相序与零序连接在一起，同时输出相序电压信号和零序电压信号。该传感器功能强大，小信号输出无须二次转换，可直接通过A/D转换接入二次设备，符合“电网电气设备的控制和保护及状态检修、电能计量、电能质量测量”等电力工业各个领域“数字化、智能化、网络化”发展的需要。测量范围宽，克服了传统电磁式取样装置的频带窄、响应慢等缺点。小电压信号取样从根本上消除了电力系统运行中的重大故障隐患，最大程度地保障了人员和设备的安全。