環網柜用取能相零序電壓傳感器模塊化設計

周 楠

（江蘇靖江互感器股份有限公司，江蘇 靖江 214500）

0 引言

實現環網柜一二次設備深度融合，滿足分段線損管理、就地型饋線自動化、單相接地故障檢測、裝置級互換、工廠化維修、即插即用及自動化檢測的要求，解決環網柜成套設備絕緣配合、電磁兼容、壽命匹配等問題。傳統的電容式電壓互感器的非線性阻抗和固有的電容有時會在電容式電壓互感器內引起鐵磁諧振，因而需要用阻尼裝置抑制諧振，為了提高帶載能力，降低繼電器等負載對測量的影響，中壓變壓器輸入端還需要串補償電抗器，增加了互感器的復雜程度。

1 研發目標

產品面向配電網建設中的存量和增量設備，以“安全可靠、融合高效”為目標，設計標準化、功能模塊獨立化、設備互換靈活化，解決配電自動化建設中面臨的PT供電、電流、電壓信號遙信抖動、一二次接口的兼容性和擴展性、終端新增計量功能等，提升配電設備運行水平、運維質量與效率，滿足線損管理的技術要求，服務配電網建設行動計劃。

（1）一體化設計。電源取電、相零序電壓測量、保護集成化、融合一體化。

（2）模塊化設計。實現多路電源取電，模塊化合并、三相線路法超大提升輸出功率。

（3）自適應技術。實現設備適應智能化、網絡管理功能多樣化、設備管理類別化等功能。

2 技術研究

2.1 環網柜用傳感器

環網柜用取能相零序電壓傳感器適用于額定電壓12kV、交流50Hz的配電環網柜。本傳感器使用固體絕緣，采用先進的固體絕緣工藝，將取能傳感器、相零序一體化傳感器融合在一起，一次連接嵌件、一次電容等主回路器件一次壓注固封于環氧樹脂本體內部，后面采用堵頭絕緣體配合硅橡膠套安裝，使得裝配極為方便。

圖1 環網柜用傳感器

環網柜用取能相零序電壓傳感器把無源電壓取電裝置和無源電壓傳感器嵌入產品內部，實現電源取電、三相相電壓信號采集、三相零序電壓信號采集。做環網柜取電、測量、保護用。

采用模塊化設計，可以根據用戶要求，自由組合模塊，通過模塊并聯和三相線路法產品的輸出功率可以大幅度提高，最高可達個單個模塊取能功率的九倍。

2.2 取能傳感器

為了克服傳統取電方式的不足，通過電容分壓從高壓母線取電，并將電能存儲到超級電容中，不僅能為通信、檢測、保護和控制電路提供電源，同時也可以作為環網柜的動力電源，大大提高了帶載能力。本設計綜合考慮各方面因素，設計了一種電容分壓取電裝置，通過電容和電感側向串聯配合來實現高壓取電功能，將取得的電能存儲到超級電容器組中，再由超級電容器組為負載供電，這樣的取電方式不會影響測量回路，取電功率大，鐵磁諧振小，安全可靠，且超級電容器組充放電速度快，帶載能力強，壽命長。不僅可以在相對地之間取電，還可以在相間取電，為高壓側設備供電。本傳感器插入環網柜輸入電纜后面，安裝方便免維護。可AC電壓直接輸出，也可采用交直流轉換電源模塊輸出DC電壓。此交直流轉換電源是配網一二次融合電源的智能系列配件之一。該產品具有效率高、輸入電壓范圍寬，工作環境適應范圍寬、隔離輸出，安裝輸出，安裝靈活、使用方便等優點，更具有高可靠、保護功能齊全等優點。

2.3 電壓傳感器

無源電壓傳感器，由高壓單元和補償單元組成。高壓單元采用電容分壓電路，高、低壓臂經環氧樹脂固化成型為一體，這樣，可以保證所有的器件處于同一種絕緣介質當中、處于同一溫度環境之下。三個高壓單元的低壓側出線，經屏蔽電纜匯集到一個金屬外殼的補償合成單元中，補償單元的輸出，即為：Ua、Ub、Uc、U0。這里必須強調的是，補償單元同樣是由無源器件組成。三相相序二次電壓A、B、C三相分別同時輸出電壓采集信號，三相零序二次電壓A、B、C三相合并成360°共用的零序二次電壓；二次電壓的相序與零序連接在一起，同時輸出相序電壓信號和零序電壓信號。該傳感器功能強大，小信號輸出無須二次轉換，可直接通過A/D轉換接入二次設備，符合“電網電氣設備的控制和保護及狀態檢修、電能計量、電能質量測量”等電力工業各個領域“數字化、智能化、網絡化”發展的需要。測量范圍寬，克服了傳統電磁式取樣裝置的頻帶窄、響應慢等缺點。小電壓信號取樣從根本上消除了電力系統運行中的重大故障隱患，最大程度地保障了人員和設備的安全。

2.4 原理結構圖

圖2 取電裝置原理圖

圖3 相零序電壓原理圖

3 結束語

綜上所述，僅為本文的具體實施方式，任何熟悉本技術領域的技術人員在本文淺析的技術范圍內，根據本文技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，更能適合的實施，均能為配網一二融合傳感器設計作出貢獻。本實施方案為配網一二次融合傳感器帶來革命性的提升，樹立配網一二次融合新標桿。引領配網一二次融合新技術。