智能变电站投标专题报告

1、郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 1 页 设计投标文件设计投标文件第三卷第三卷专 题 报 告总目录总目录一、一、 “两型一化两型一化”应用应用2二、二、 互感器选型互感器选型.15三、三、 系统网络及二次功能整合系统网络及二次功能整合37郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 2 页 一、一、 “两型一化两型一化”应用应用郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 3 页 概概 述述杨桐110kv变电站按智能变电站设计，贯彻执行国家电网公司“两型一化”变电站设计建设导则 ，积极应用电网建设新技术成果，精心设计，突出“资源节约型、环境友好型、工业化”的特点，

2、体现“以人为本、环境友好，安全可靠、简洁适用，创新优化、节约资源”的设计理念，应用新技术、新设备、新材料，优化设计方案，实现最佳的经济效益、社会效益及环境效益，凸现变电站工程工业化设施的特点。本专题从电气、土建等各个专业方向，落实“两型一化” “典型设计”和“三通一标”设计理念，具体围绕上述内容从电气主接线优化设设备优化、优化布置及噪声控制等几个方向提出具体实施措施。郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 4 页 目目 录录一、专题内容和结论 .51.专题内容 .52.专题结论 .52.1 电气主接线优化 .52.2 设备优化 .52.3 优化布置 .52.4 噪声控制 .5二、专

3、题介绍 .61.概述 .62.电气专业“两型一化”实施 .62.1 电气主接线 .62.2 电气设备选择 .62.3 总平面布置和配电装置 .62.4 电气设备节能 .72.5 照明节能 .72.6 建筑物节能 .73.土建专业“两型一化”实施 .73.1 优化设计、节约占地、功能分区明确 .73.2 贯彻“以人为本” 、 “人工环境学”的思想和观念，体现资源节约型的理念 .73.3 节约土地资源 .83.4 钢结构采用新型，锌盾冷喷锌工艺防腐，提高保护年限，减少多次喷涂维护费用 .83.5 优化竖向布置，节约土石方量，加强水土保持 .83.6 模块化组合，积极运用工业化产品 .8三、本站“两

4、型一化”的落实对照表 .10郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 5 页 一、专题内容和结论一、专题内容和结论1.1.专题内容专题内容本专题围绕国家电网公司建设“两型一化”输变电工程目标，结合工程实际提出了杨桐 110kv 变电站执行和贯彻“两型一化”精神的措施和方案。2.2.专题结论专题结论实施“两型一化”设计和管理，有助于变电站工程节约资源，减少对环境影响，凸现变电站工程工业化设施的特点。本专题围绕上述三个方面从电气、土建和建筑三个专业方向提出了“两型一化”具体实施措施，主要内容如下：2.12.1 电气主接线优化电气主接线优化110kv 采用电子式电流电压互感器，配合带电显示

5、装置，节省了电压互感器间隔；电主变压器采用高阻抗，10kv 侧取消限流电抗器，满足规程要求，简化了电气接线，设备布置清晰，节约占地及投资。2.22.2 设备优化设备优化积极采用占地少、维护少、环境友好、全寿命周期内性能价格比高的设备。本工程主变压器冷却方式选用自冷（onan）方式；选用全膜介质并联电容器成套装置，介质损耗值小，降低电容器发热量；选用高效、节能的灯具。2.32.3 优化布置优化布置优化设计、节约占地、功能分区明确。优化电气总平面布置，布置紧凑，与自然环境相协调，方便了运行管理，功能分区更明确。与可研方案对比：站区建筑物占地面积减少 35.01 平方米，总建筑面积减少194.44

6、平方米，建筑高度从 13.05 降低到 9.9 米。节约了资源。2.42.4 噪声控制噪声控制贯彻“以人为本” 、 “人工环境学”的思想和观念。使用低噪声的风机设备及在主变室装消音板可以有效降低噪声，给周围居民一个优质的居住环境。郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 6 页 二、专题介绍二、专题介绍1.1.概述概述杨桐 110kv 变电站以国家电网公司“两型一化”设计导则为根本，贯彻落实国家电网公司的“两型一化” 、 “典型设计”和“三通一标”及对工程全寿命管理原则上进行精心设计，突出资源节约型、环境友好型、工业化的特点，以用为先、简洁适用，创新优化、以人为本、减少占地，安全可靠

7、的总体要求。2.2.电气专业电气专业“两型一化两型一化”实施实施2.12.1 电气主接线电气主接线本站 110kv 采用内桥+线变组接线，10kv 采用单母线分段接线，电气主接线满足国家电网公司 110kv 变电站典型设计的要求，符合导则5.1 条要求。2.22.2 电气设备选择电气设备选择2.2.12.2.1 贯彻标准化设计。本站主变压器、组合电器、隔离开关等电气一次设备的选择均遵照国家电网公司 110500kv 变电站通用设备典型规范 ，符合导则 5.2.1 条要求。2.2.22.2.2 积极采用占地少、维护少、环境友好、全寿命周期内性能价格比高的设备。本站除主变压器、电容器外，其它设备皆

8、选用无油设备，减少了维护量，降低了环境污染；选择可靠性高、占地少、噪音低、维护量少的电容器，符合导则 5.2.3 条要求。2.32.3 总平面布置和配电装置总平面布置和配电装置2.3.12.3.1 对总平面和生产综合楼进行多次优化设计，节约土地资源。符合导则 5.3.1 条要求。经过优化，与可研方案对比：站区建筑物占地面积减少 35.01 平方米，总建筑面积减少 194.44 平方米，建筑高度从 13.05 降低到 9.9 米。节约了资源。2.3.22.3.2 110kv 配电装置采用户内 gis 布置，符合导则 5.2.3 条要求。郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 7 页

9、2.42.4 电气设备节能电气设备节能2.4.12.4.1 积极采用节能型设备。本工程主变压器冷却方式选用自冷（onan）方式。符合“两型一化”资源节约型的原则。2.4.22.4.2 站用变压器采用低损耗变压器，降低变压器空载损耗和负载损耗。2.4.32.4.3 选用全膜介质并联电容器成套装置，介质损耗值小，降低电容器发热量。2.4.42.4.4 金具选用铝合金节能型金具。由于铁磁材料都存在着磁滞和涡流损耗，铁磁材料金具耗能严重。铝合金为非磁性材料，用其制成的金具不仅满足机械强度的要求，而且能耗非常小。2.52.5 照明节能照明节能2.5.12.5.1 利用自然采光。尽量利用自然采光，特别是人

10、员巡视、设备运输的楼梯间和走廊尽可能采用自然采光。2.5.22.5.2 选用高效、节能的灯具。灯具是对光源发出的光进行再分配的装置，选用优质高效、光通维持率高的灯具对照明节能具有重要的意义。本站户内采用高效节能灯，户外采用泛光灯。2.62.6 建筑物节能建筑物节能生产综合楼的体形设计为规则长方体，减少了外表面积，符合节能的要求。3.3.土建专业土建专业“两型一化两型一化”实施实施3.13.1 优化设计、节约占地、功能分区明确优化设计、节约占地、功能分区明确优化电气总平面布置，布置紧凑，与自然环境相协调，方便了运行管理，功能分区更明确。站区总平面结合地形和变电站出线方向、进站道路位置等，使站区建

11、筑物取得较好朝向，降低站区土方工程量，缩短进站道路长度。3.23.2 贯彻贯彻“以人为本以人为本” 、 “人工环境学人工环境学”的思想和观念，体现资源节约型的思想和观念，体现资源节约型的理念的理念站内建筑物的朝向在满足工艺要求的前提下，采用南北朝向；对建郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 8 页 筑物的外围护系统采取了节能降耗防噪措施，主要建筑物墙体外侧采用聚苯乙烯板作为外墙的保温材料，达到节能降耗、防噪的目的。主控通信楼工艺简洁、线条流畅、施工方便，与环境协调。建筑色彩全站协调统一，按典型设计制定的原则，体现国家电网公司的企业文化特征。不做过大的外窗，控制外窗的面积，在细节和

12、质量上下功夫，采用灰绿色塑钢外框的 low-e 中空玻璃窗，具有良好的隔音性能，噪声可以降低 34 分贝以上，与普通单片玻璃比较，夏季可以节能 60%以上，冬季可以节能 70%以上。因此，使用 lowe 中空玻璃可以有效节省空调和取暖费用。是一种典型绿色、节能、环保的建材产品。每年可节省电费约6120 元。而一次性投资增加的费用约 500 元/m2玻璃面积（玻璃面积共90m2） ，增加的投入 8 年即可收回。3.33.3 节约土地资源节约土地资源建筑物的墙体、防火墙、电缆沟等不采用粘土砖，采用蒸压灰砂砖砌筑，站区围墙采用装配式围墙，施工方便快捷，节省土地资源。3.43.4 钢结构采用新型，锌盾

13、冷喷锌工艺防腐，提高保护年限，减少多次钢结构采用新型，锌盾冷喷锌工艺防腐，提高保护年限，减少多次喷涂维护费用喷涂维护费用一般热浸镀锌防腐年限不超过 25 年，而锌盾的阴极保护年限加上锌盾和面漆的屏障保护年限可以接近 50 年。同时，采用锌盾冷喷锌技术一次性投资费用更低。因此，采用锌盾冷喷锌技术无论是一次性投资及使用年限均优于传统的钢结构防腐措施，其全寿命周期成本最优。3.53.5 优化竖向布置，节约土石方量，加强水土保持优化竖向布置，节约土石方量，加强水土保持竖向布置时，不仅考虑填挖平衡，还要做到土方挖、填量较少，本工程站区竖向坡度不仅考虑了自然地形的坡度、坡向，同时还与工艺布置和土建结构形式

14、紧密结合。本工程竖向布置设计中，重点优化了站址位置及方向，进站道路的竖向布置也进行了优化。3.63.6 模块化组合，积极运用工业化产品模块化组合，积极运用工业化产品电缆沟支架采用 smc 复合电缆支架。该种支架防腐、防电缆划伤，郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 9 页 使用寿命长、整齐美观，克服了钢支架易腐蚀的缺点，造价与镀锌钢支架基本相同；电缆盖板采用预制成品盖板，电缆支架及盖板采用工厂化产品，现场安装，构架柱采用钢管结构，布置简洁，方便工厂化加工。郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 10 页 三、本站三、本站“两型一化两型一化”的落实对照表的落实对照表序号

15、内 容“两型一化”设计导则本工程执行情况备 注1电气主接线各电压等级电气主接线应满足国家电网公司输变电工程通用设计110500kv 变电站各分册有关要求。本工程110kv采用内桥+线变组接线，10kv采用单母线分段接线，电气主接线满足国家电网公司220kv变电站典型设计的要求。“两型一化”设计导则的 5.1 条款2电气设备选择变电站主要电气一次设备的选择应遵照国家电网公司 110500kv 变电站通用设备技术规范贯彻标准化设计。本工程主变压器、断路器等设备选择均遵照国家电网公司110500kv变电站通用设备典型规范。本站除主变压器、电容器外，其它设备皆选用无油设备，减少了维护量，降低了环境污染

16、；选择可靠性高、占地少、噪音低、维护量少的电容器。“两型一化”设计导则的 5.2.1 条款3总平面布置和配电装置在可行性研究的基础上，优化总平面布置，减少变电站占地面积，应以最少的土地资源达到变电站建设要求。对总平面进行多次优化设计，节约了土地资源。与可研方案对比：站区建筑物占地面积减少 35.01 平方米，总建筑面积减少 194.44 平方米，建筑高度从 13.05 降低到 9.9米。节约了资源。“两型一化”设计导则的 5.3.1 条款本工程主变压器冷却方式选用自冷方式。符合“两型一化”资源节约型的原则。站用变采用低损耗变压器，降低变压器空载损耗和负载损耗。符合“两型一化”资源节约型的原则。

17、4电气设备的节能金具选用铝合金节能型金具。铝合金为非磁性材料，用其符合“两型一化”资郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 11 页 序号内 容“两型一化”设计导则本工程执行情况备 注制成的金具不仅满足机械强度的要求，而且能耗非常小，源节约型的原则。利用自然采光。尽量利用自然采光，特别是人员巡视、设备运输的楼梯间和走廊尽可能采用自然采光。符合“两型一化”资源节约型的原则。5照明节能选用高效、节能的灯具。灯具是对光源发出的光进行再分配的装置，选用优质高效、光通维持率高的灯具对照明节能具有重要的意义。本站户内采用高效节能灯，户外采用泛光灯。符合“两型一化”资源节约型的原则。6总平面布置

18、优化总平面布置，减小变电站占地面积，应以最少的土地资源达到变电站建设要求。充分利用局部空间布置事故油池、消防水池及消防棚，节约用地7总平面布置变电站功能区域应划分明确、工艺流畅、联接合理，不应设置站前区建筑小品、花坛等。符合导则要求。8土石方量当土方自平衡标高不能达到防洪、防涝要求时，应进行技术经济比较论证采用外购土方或采用防洪墙等设计方案。该场地不受50年一遇的洪水位影响。场地无内涝。站址挖、填土方基本平衡9站外道路进站道路宜利用现有的道路或路基，尽量减少桥、涵及人工构筑物工程量。符合导则要求。郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 12 页 序号内 容“两型一化”设计导则本工程

19、执行情况备 注10站外道路进站道路应采用公路型混凝土路面。220kv变电站进站道路路面宽应为4.5m，进站道路采用公路型混凝土路面，路面宽为 4.0m，符合导则要求。11站内道路宜简化站内道路设计，站内主干道应采用公路型或城市型混凝土路面，不设巡视小道。采用公路型混凝土路面，符合导则要求。12围墙围墙应采用环保材料，高度宜为2.30m。一般变电站围墙宜采用清水墙。符合导则要求。13绿化户外配电装置场地因地制宜，宜采用碎石或卵石地坪，不设操作地坪。配电装置场地内除建构筑物、道路、电缆沟等外，全站配电装置场地铺设碎石地坪，符合导则要求14电沟、管站内电缆沟、管布置在满足安全及使用要求下，应力求最短

20、线路、最少转弯，可适当集中布置，减少交叉。符合导则要求。15建筑设计建筑物围护结构的外表面宜采用浅色饰面材料，并体现公司企业标准色彩。符合导则要求。郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 13 页 序号内 容“两型一化”设计导则本工程执行情况备 注16墙体墙体材料应结合当地实际情况，在节能、环保基础上选用经济合理的材料。蒸压灰砂砖，符合导则要求。墙体外侧采用聚苯乙烯板作为外墙的保温材料，以达到节能降耗的目的，体现资源节约型的理念17楼梯栏杆楼梯栏杆扶手不应采用高档装饰材料木扶手制铁艺栏杆，符合导则要求。18主变压器防火墙防火墙宜采用混凝土框架、砌体填充结构，粉刷水泥砂浆本色。防火墙

21、采用砖混结构、两侧粉刷水泥砂浆本色。19吊顶卫生间宜采用pvc塑料扣板吊顶，普通瓷砖墙面，其他房间不宜设吊顶。符合导则要求。20屋外构架设备支架应采用钢结构或钢筋混凝土环形杆。设备支架采用钢结构，符合导则要求。21装修材料一般房间宜采用普通弹性乳胶漆涂刷。不应采用花岗岩、大理石、铝塑板等材料，不宜大面积采用木装修。主控室、通信机房、继电器室采用环氧砂浆工业地面；内墙粉刷采用白色乳胶漆涂刷。符合导则要求。22门窗外门窗宜采用铝合金门窗，外门窗玻璃宜采用双层中空玻璃。符合导则要求。郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 14 页 序号内 容“两型一化”设计导则本工程执行情况备 注23建

22、筑物结构在满足工艺要求的条件下，应采取措施降低建筑物的层高。符合导则要求。24采暖通风不宜采用集中空调，采用分体空调符合导则要求。25水工部分生活污水应采用地埋式污水处理装置进行处理或接入城市污水管网站内生活污水经埋地式污水处理装置处理，符合导则要求。26水工部分事故排油必须进行回收处理。含油电气设备的事故排油采用隔油处理，隔离的废油不外排，回收处理。27水工部分应采用地下或半地下式排水泵站，不设排水泵房。符合导则要求。28消防部分优化设计，控制建筑物体积，尽量不设屋外水消防系统。符合导则要求。29消防部分对于移动消防设备，应选用对大气无污染的气体灭火器。站内配置的移动式灭火器采用 abc 类

23、干粉灭火器，符合导则要求。郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 15 页 二、二、 互感器选型互感器选型郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 16 页 摘摘 要要本专题通过对目前已有研究和应用的各种电子式互感器的原理、 结构、优缺点以及实际应用中存在的问题进行研究比较，提出了三种适用于杨桐变的电子式互感器配置方案，结合本站 gis 设备对这三种方案进行了安全可靠性及技术经济性比较，主要论证结果如下：1、基于法拉第电磁感应原理的罗氏线圈型电流互感器和基于法拉 第磁旋光效应的光学电流互感器技术已日趋成熟，已从当初的间隔挂网运行、整站试点逐渐进入到实际工程应用阶段。 2、

24、以磁光玻璃型电流互感器和光纤环型电流互感器为代表的无源 电子式互感器具有测量品质更优、供电可靠性更高、抗干扰能力更强等优点。光纤环型电流互感器结构更简单、 抗干扰能力更强、长期运行稳定性更好、安装适应性更强，性能优于磁光玻璃型电流互感器。3、建议杨桐变 110kv 采用基于罗氏线圈的电子式电流电压互感器；主变 10kv 侧采用罗氏线圈型电子式电流互感器，其余间隔采用常规电流互感器，并对采用该配置方案经济技术性分析，论证了该方案可行。 4、基于电容分压原理的电子式电压互感器产品成熟度较高，在国 内具有丰富的成功运行经验，而光学电压互感器目前尚无成熟的产品，因此杨桐变 110kv 采用电容分压型电

25、子式电流电压互感器，10kv 采用电容分压型常规电压互感器。经分析比较，杨桐变采用本专题中推荐的电子式互感器配置方案是完全可行的，可以真正达到兼顾安全可靠、功能匹配寿命协调、技术先进、经济合理等因素的效果。郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 17 页 目录目录一、概述.181、专题研究背景182、专题研究内容18二、互感器的比较.191、电流互感器的比较191.1、线圈型电子式电流互感器19 1.2、磁光玻璃型电流互感器211.3、光纤环型电流互感器241.4、三种电子式电流互感器的比较262、电压互感器的比较282.1、分压型电压互感器282.2、分压型电压互感器的应用现状及

26、存在的问题282.3、光学原理电压互感器292.4、两种电子式电压互感器的主要性能比较302.5、电子式电压互感器的发展趋势30三、110kv 杨桐变电站互感器选择方案311、方案比较311.1、技术性比较311.2、经济性比较332、推荐方案34四、采用推荐电子式互感器配置方案后对变电站的影响341、对变电站二次系统的影响341.1、对继电保护及测量系统的影响分析341.2、对变电站自动化系统的影响分析352、对安装施工的影响353、对运行维护的影响35五、结论36郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 18 页 一、概述一、概述1、专题研究背景、专题研究背景 在变电站中，传统的

27、互感器因其技术成熟，经济性好在电力系统中已被广泛应用，但是随着电力系统电压等级的升高和传输容量的不断增大、数字变电站的建设、智能电网的推广，传统的互感器暴露的缺点越来越突出，主要存在下列问题：（1）高、低压侧存在电磁联系，绝缘结构复杂、尺寸大；（2）包含铁芯，存在磁饱和及铁磁谐振等问题；（3）动态范围小，频率范围较窄，测量准确度不高；（4）存在电磁干扰性问题，低压不能开路、存在潜在的危险；（5）存在突然性爆炸及绝缘击穿引起单相对地短路等系统不稳定因素；（6）随电压等级的提高绝缘结构复杂、尺寸大、造价高。相比之下，新型电子式互感器在这些问题上就具有绝对的优势。电子式互感器是互感器准确化、传输光纤

28、化和输出数字化发展的必然结果。电子互感器具有体积小、重量轻、频带响应宽、无饱和现象、抗电磁干扰性能佳、无油化结构、绝缘可靠、便于相应数字化、微机化发展等诸多优点，是智能变电站的关键技术之一。根据传感原理的不同，电子式互感器有多种类型。在电子式电流互感器方面，目前已有研究和应用主要有以下三种：一是基于法拉第电磁感应原理的罗氏线圈（无铁芯）和低功率线圈（含铁芯）型电流互感器，二是磁光玻璃型电流互感器，三是光纤环型电流互感器。在电子式电压互感器方面，主要有分压型电压互感器和光学原理电压互感器。2、专题研究内容、专题研究内容本专题主要针对电子式互感器在 110kv 杨桐变电站的运用进行论证，通过对目前

29、已有研究和应用的各种电子式互感器的原理、结构、优缺点以及实际应用中存在的问题进行研究比较，重点比较了罗氏线圈型电流郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 19 页 互感器、磁光玻璃型电流互感器和光纤环型电流互感器的应用现状以及在测量品质、测量精度、抗干扰能力、安装适应性等性能方面的差异，论证了采用罗氏线圈电流互感器和光纤环型电流互感器的可行性。在此基础上，结合杨桐变电站的实际情况，提出了三种适用的互感器配置方案，通过对各方案的安全可靠性和经济性进行比较，最终推荐本站 110kv 进线互感器采用电子式电流电压互感器（ecvt） ，10k 进线采用电子式电流互感器(ect)，10kv

30、配电间隔采用常规的电流、电压互感器。具体详见以下论证过程。二、互感器的比较二、互感器的比较1、电流互感器的比较、电流互感器的比较1.1 线圈型电子式电流互感器线圈型电子式电流互感器1.1.1 线圈型电子式电流互感器的特点线圈型电子式电流互感器的特点基于法拉第电磁感应原理的线圈型电子式电流互感器有罗氏线圈（无铁芯）和低功耗线圈（含铁芯）型电流互感器两种，按照其传感头的供电方式又分为激光供电、直接供电和模拟输出三种类型。上述类型电流互感器的特点和适用范围见表 1-2表 1-2 线圈型电子式电流互感器的特点和适用范围类型优点适用范围传感器直接输出小电压模拟信号技术成熟成本低间隔层设备与互感器，同柜的

31、场合，如 10kv 和35kv 开关柜的互感器触传感器处于地电位，直接供电技术成熟更换电子部件方便，不需停电gis 互感器 66kv220kv的 ais 互感器 35kv 非开关柜安装的互感器罗氏线圈+低功率线圈触传感器处于高电位，激光供电技术基本成熟绝缘结构简单，绝缘成本不会随电压等级上66kv 以上的 ais 互感器郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 20 页 升传感器体积小、重量 轻，易于与其它设备集成与传统电磁感应式电流互感器相比，线圈型电子式电流互感器具有以下特点：（1）可从实现原理上较好地避免铁磁谐振等问题，提高采集精度；（2）频率响应宽，动态范围大，可有效进行高频

32、大电流的测量；（3）没有电磁式电流互感器因采用油绝缘而导致的易燃易爆等缺陷，二次信号通过光纤传输，也没有电磁式电流互感器二次侧 ta 开路等危险；（4）二次侧信号通过光纤传输，没有电缆传输方式的电磁干扰问题；（5）绝缘结构简单，一次高压与二次设备通过光纤连接，无电磁式电流互感器的绝缘问题；（6）经济性好，电压等级越高效益越明显。1.1.2 线圈型电子式电流互感器的应用现状及存在的问题线圈型电子式电流互感器的应用现状及存在的问题 罗氏线圈和低功耗线圈型电流互感器技术上比较成熟，国内现阶段大部分电子式电流互感器均采用罗氏线圈型电流互感器，在 220kv 及以下电压等级积累了大量的实际运行经验，可靠

33、性和稳定性均能得到较好的验证。目前线圈型电流互感器在实际应用中存在的问题主要有以下几点：（1）测量品质线圈型电流互感器的主要缺陷之一在暂态测量品质方面。低功率铁心线圈互感器二次负载的降低在一定程度上减小了磁饱和现象，但由于原理和结构同传统的互感器一样，没有改变，原传统电磁互感器在暂态测量方面的问题仍然存在。罗氏线圈互感器由于去掉了铁心，没有磁饱和，使得暂态特性得到很大改善。但是由于原理限制，频带宽度受限，不能准确测量直流分量。郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 21 页 另外，由于输出是电流导数，因此后端必须配备积分环节。而积分环节的存在会直接对暂态响应产生影响。（2）测量精度

34、罗氏线圈在额定电流至二三十倍额定电流范围线性度较好，但在 5%-20%额定电流范围误差大。罗氏线圈型电流互感器精度不高，一般用于大范围保护。对于罗氏线圈型电流互感器来说，其测量精度易受到制造过程、工作环境和安装条件的影响，罗氏线圈要达到较高的精度，技术和工艺要求都比较高。低功率线圈型电流互感器是传统电磁式 ct 的一种发展。lpct 按照高阻抗进行设计，使传统ct 在很高的一次电流下出现饱和的基本特性得到了改善，扩大了测量范围。lpct一般在 5%-120%额定电流下线性度较好，精度较高，通常为 0.1/0.2s，适用于测量和高精度计量。因此，目前几乎所有采用线圈型电流互感器的工程都采用低功率

35、铁心线圈和罗可夫斯基线圈组合使用的方案。低功率铁心线圈用于计量输出，罗氏线圈用于保护输出。（3）电磁干扰罗氏线圈和低功率线圈电流互感器的传感单元具有复杂的电子电路，受杂散电磁场的影响很大，而且工作环境的电压等级越高，电流互感器受到的电磁干扰越严重，这也是目前制约罗氏线圈型电流互感在500kv 及以上电压等级应用时的最大难题。（4）长期可靠性扰对于线圈型电流互感器来说，其整体可靠性的关键在于位于一次设备高压侧的采集单元的供电电源。由于传感器输出的是弱电信号，若直接传输到低压侧，既发挥不了光纤绝缘的优势，又会引入电磁干扰。因此，必须在高压端将模拟电信号转换为数字光信号，高压侧电源必不可少，而长期大

36、功率的激光供能会影响光器件的使用寿命。1.2 磁光玻璃型电流互感器磁光玻璃型电流互感器郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 22 页 1.2.1 磁光玻璃型电流互感器的特点磁光玻璃型电流互感器的特点磁光玻璃型电子式互感器采用法拉第磁光效应原理，在一次电流导体产生的磁场中，安装闭环块状磁光玻璃作为传感元件，低压侧光源发出的光线经光纤传输至高压侧的偏振器，偏振器将此光线变为线性偏振光。此偏振光在磁光玻璃中行走一周而到达解偏器，然后测得线偏振光偏振面旋转的光信号量，并通过光纤信号传输至二次处理系统得到一次电流量。除了具有绝缘性能好、消除磁饱和、测量精度高、体积小等电子 式互感器的共同特

37、点外，磁光玻璃型电流互感器还具有以下显著的特点：（1）测量品质优良，频带范围宽，能够测量包括直流量到很高频率（电子线路限制）的交流，无惯性环节，响应速度快。（2）高压传感部分无线圈、线路板、电子器件等，做到了高压端免维护，更加安全可靠；（3）绝缘结构简单，绝缘成本不会随电压等级上升；（4）可实现模拟信号、数字信号及数模混合信号多种输出形式；（5）抗电磁干扰能力优异，完全采用光学材料作为传感元件和传输元件，测量信号不受外界电场、磁场的影响；（6）具有良好的线性度及超大的动态范围。1.2.2 磁光玻璃型电流互感器的应用现状及存在的问题磁光玻璃型电流互感器的应用现状及存在的问题国内磁光玻璃型电流互感

38、器的研发生产厂家较少，目前已积累了一些挂网运行经验。由于光纤、光电器件价格非常高，导致磁光玻璃型电流互感器的价格相比罗氏线圈型电流互感器要高很多。制约磁光玻璃型电流互感器应用的主要因素有以下三点：（1）温度影响磁光玻璃型电流互感器的软肋之一是磁光玻璃的灵敏度系数（verdet 常数）随温度变化较大，从而改变测量通道的比例系数，直接影响其测量准确度。目前厂家的解决方法主要是采用特制的玻璃材料，其郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 23 页 verdet 常数受温度的影响非常小，从而提高了温度稳定性，使得测量精度在较大温度变化范围内均能达到稳态计量 0.2s，保护 5p，瞬态 5t

39、pe 的标准。另外，厂家普遍采取制作恒温槽的方法，在恒温槽内充入温度变化范围小的介质，互感器的光源箱和二次处理系统工作在恒温槽内，光线的收发和转换都处在恒温条件下，从一定程度上补偿了外界温度对传感单元的影响。在制作工艺方面，由于磁光玻璃型电流互感器的敏感元件采用光学玻璃，而传输元件采用光纤，光纤与光学玻璃的封装工艺也决定着互感器受温度的影响程度。通常这两者之间采用胶粘方式连接，从固有特性来说，容易受环境温度的影响而老化、开裂，使其使用寿命和 测量精度大受影响，从而也带来了维护和性能上的缺陷。目前厂家对 传感头采用金属化封装技术，光路无胶，从制作工艺方面保证了磁光玻璃型电流互感器受温度的影响比较

40、小。（2）双折射效应影响由于磁光材料的双折射效应，使射人磁光介质的线性偏振光变成椭圆偏振光，其结果是：从检偏器输出的光强度变化与被测电流不成正比，使磁光玻璃型电流互感器的灵敏度不稳定，从而降低了测量精度。磁光材料中的双折射可分为三部分：a）与玻璃制造过程热历史有关的双折射。目前各厂家采用的磁光玻璃，其退火控制一般比较好，经过退火后磁光玻璃的内在双折射极小，可以忽略。b）与传感头组装应力有关的应力双折射。如采用黏接固定的方法就不可避免地存在应力，从而引起双折射。目前采用低应力组装方法，可使传感头抗热冲击能力增强并具有自恢复能力。c）与环境温度变化有关的暂态双折射。实验表明，温度单调变化大于 78

41、/h 的时候，对应于环境变化引起的暂态双折射的光强值变化很大，严重影响光学电流互感器的精度及稳定性。目前一些厂家的解决方法主郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 24 页 要集中在玻璃材质的提升上，采用温度稳定性更好的磁光玻璃材料。（3）长期运行稳定性此外，磁光玻璃型电流互感器存在着长期运行稳定性问题：磁光玻璃经过较长时间的运行后，会逐渐老化，特别是在 sf6 气体环境下运行时，若有水分存在就会对玻璃造成腐蚀，可能导致光学电流互感器测量性能下降。另外，由于采用闭合光路结构，就不可避免地存在反射面，增加了结构的复杂性，环境温度等外界因素的变化会使反射面 性能发生改变，传感器经过较长

42、时间的运行之后，输出光强明显减弱，这些都将使得传感系统的长期运行稳定性降低。但这些问题都是从理论上进行的分析，目前已应用的磁光玻璃型电流互感器的运行时间都不长，长期运行稳定性问题尚待验证。1.3 光纤环型电流互感器光纤环型电流互感器1.3.1 光纤环型电流互感器的特点光纤环型电流互感器的特点光纤环型电流互感器基于磁光法拉第磁旋光效应和赛格耐克效应，采用光纤赛格耐克环作为传感元件，其基本工作过程如下：光源发出的光被分成两束物理性能不同光，并沿光缆向上传播；在汇流排处，两光波经反射镜的反射并发生交换，最终回到光电探测器处并发生相干叠加；当通电导体中无电流时，两光波的相对传播速度保持不变，没有相位差

43、；而通上电流后，在通电导体周围的磁场作用下，两束光波的传播速度发生相对变化，即出现了相位差，最终表现的是探测器处叠加的光强发生了变化，通过测量光强的大小，即可测出对应的电流大小。由于在原理和结构上的优势，与罗氏线圈型和磁光玻璃型电流互感器相比，光纤环型电流互感器还具有以下优点：（1）测量精度高：光纤环型电流互感器每相只有一个光纤环，同时满足计量精度和保护应用；（2）绝缘方式简单：一次侧与二次侧的信号传递依靠光纤，绝缘易于实现，且绝缘成本不会随电压等级上升，在电压等级越高的应用场合，郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 25 页 优势越明显；（3）安装适应性强：光纤环安装方式有多种

44、选择，除采用传统汇流排的方式外还可采用无接触穿心式，无附加动稳定和热稳定问题；（4）抗环境电磁干扰能力强：作为传感单元的光纤环具有很强的抗电磁干扰能力。（5）抗振动干扰能力强：采用两束光线在同一个光路中进行传播的方式，即使来自外界的振动干扰，同一光路路径受干扰源的影响出现的误差也会互相抵消，从而提高了互感器的抗振动干扰能力。1.3.2光纤环型电流互感器的应用现状及存在的问题光纤环型电流互感器的应用现状及存在的问题国内光纤环型电流互感器的研发起步较晚，目前国内生产厂家较少，产品业绩和运行经验不多，国内首个全站 110kv gis 系统均采用光纤环型电流互感器的工程上海 110kv 封周变已于 2

45、009 年 9 月 29 日顺利投产运行，但截至目前只有 110kv电压等级的运行经验，尚没有 220kv及以上电压等级挂网运行的经验。国外光纤环型电流互感器的生产厂家在全球已有很多套运行业绩，到 2005 年时就已在许多 220kv 以上电压等级的变电站中得到应用，如加拿大 bc 电力公司的 ingledow 变电站的 500kv 系统（ais）、澳大利亚的 wienstrom 变电站的 420kv 系统（gis）均采用光纤环型电流互感器。近几年，伴随着光学技术的发展，光纤环型电流互感器在国外的应用越来越多，目前最高运行电压等级已达到 550kv，运行经验丰富，运行数据稳定。与磁光玻璃型电流

46、互感器一样，光纤环型电流互感器也面临着温度影响、双折射效应影响以及长期运行稳定性问题，但由于传感元件材料的不同，受到这几个因素影响的程度也存在着差异。（1）温度影响光纤环型电流互感器传感材料采用低双折射单模光纤，verdet 常数温度系数小，几乎不受温度影响，但缺点是 verdet 常数非常小，比磁光郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 26 页 玻璃的 verdet 常数还要低接近 1 个数量级，因此多数光纤结构传感头采取多圈数绕制的方法来增加灵敏度，但光程的增加必然使线性双折射影响增大，而线性双折射与环境温度相关。早期挂网运行的一些光纤环型电流互感器产品在运行一段时间后出现了

47、精度漂移、波形失真的问题，而这几年随着光学器件的改进和新技术的应用，光纤环型电流互感器的产品在输出精度、温度稳定性方面有了极大提高。此外，光纤环型电流互感器系统结构复杂，环节多，所用光学元件多，需要专门的温度控制等。因此，同磁光玻璃型厂家一样，光纤环型电流互感器也采用制作恒温槽的方法，互感器的电气单元工作在 恒温环境下，从而有效减小了温度对测量精度和使用寿命的影响。同时，为进一步减少温度变化给光纤环型电流互感器测量带来的误差，光纤环型电流互感器通常采用闭环反馈补偿的模式，通过补偿后误差可减少到0.25%，精度得到了极大提高。（2）双折射效应影响光纤环型电流互感器采用法拉第旋光效应的赛格耐克环系

48、统受光纤线性双折射的影响较大, 实验中计算发现双折射的影响和法拉第旋光数量级为同一数量级，除了从温度方面入手，目前光纤环型电流互 感器产品中采用的方法是使赛格耐克环两输入端的本地坐标系相垂 直，这样就可极大地降低光纤线性双折射影响，而且采用两束光线进行传播，即使来自外界的温度变化，振动以及电磁场辐射等因素的干扰，同一光路路径受干扰源的影响出现的误差也会互相抵消，从而可以有效地抑制振动和温度变化等引起的双折射的影响。因此与磁光玻璃型电流互感器相比，光纤环型电流互感器受双折射效应的影响要小很多。（3）长期运行稳定性同磁光玻璃型电流互感器一样，光纤环型电流互感器也存在着由 闭合光路和反射结构引起的长

49、期运行稳定性问题，但由于光纤环型电 流互感器采用光纤作为传感元件，光纤的长期稳定性优于磁光玻璃， 而且郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 27 页 光纤环型电流互感器的光路结构比磁光玻璃型简单，因此光纤环型电流互感器的长期运行稳定性优于磁光玻璃型电流互感器。1.4三种电子式三种电子式电流互感器的比较电流互感器的比较比较项目罗氏线圈型磁光玻璃型光纤环型传感原理法拉第电磁感应法拉第磁光效应赛格耐克效应高压侧敏感元件空心线圈磁光玻璃光纤环测量动态范围小大大高压侧是否需要供能需要不需要不需要高压侧是否需屏蔽需要金属屏蔽不需要不需要敏感头安装适应性弱较强强高低压连接光纤根同时完成上传光和

50、下传光信两根，一根上传 光，另一根下传一根同时完成 上传光和下传直流分量不能测量可测量可测量光路结构简单较复杂较简单光波长影响无大大电磁干扰影响大小小温度干扰影响小大大振动干扰影响较小小较小双折射影响无大小传感元件使用寿命30年30年30年长期稳定性优尚需现场验证国内产品尚需现场验证远端模块维护需要不需要不需要应用场合ais 与 gis尚无 gis 应用实例ais 与 gis郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 28 页 投运经验投运时间较长站点较多，技术较成熟（但尚无500kv 运行经验）挂网运行时间较长（国内已有 500kv ais运行实例，国外应用较少）国内挂网运行较少，（

51、国内无220kv 及以上运行经验，国外 运行经验达到550kv）2、电压互感器的比较电压互感器的比较2.1 分压型电压互感器的特点分压型电压互感器的特点分压型电压互感器采用电阻分压器或电容分压器等作为传感单元，利用光纤来传输信号，是目前实用化程度最高的测量方案。分压 型电压互感器采用的分压原理分为串联电容分压、串联电感分压、串联电阻分压、电容环分压等。分压型电子式互感器集电压信号采集和传送为一体，具有以下明显的优点：（1）测量精度高，稳定性好；（2）具有很宽的测量范围和响应速度，没有铁芯饱和问题，可以准确测量出大的非周期分量和暂态分量；（3）设备体积小、重量轻、绝缘结构简单，成本低，现场安装方

52、便；（4）可以充分利用现代信号处理技术，校正系统误差，为实现高精度测量提供了保证；（5）可以方便地提供模拟传统电压传感器的输出信号及与上位计算机通信的数字信号。数字量接口与微机保护具有良好的兼容性。2.2 分压型电压互感器的应用现状及存在的问题分压型电压互感器的应用现状及存在的问题（1）串联电容分压型电压互感器串联电容分压原理最为成熟，已得到广泛使用，可用于各种电压 等级。但电容器制造工艺相对复杂，需解决绝缘油密封、上下臂电容温度特性一致等问题，仅少数电容器厂家的产品符合要求。郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 29 页 （2）串联电感分压型电压互感器串联电感分压原理的制作工艺

53、简单，温度特性好，但存在下列问题：a）互感器附件的导电体位置和形状变化都明显影响其精度。这是由于电感器铁芯限制，工作电流必须很低，精度受分布电容影响很大。b）高频分量误差较大。这是由于高频分量在串联电感中的工作电流更低，而分布电容上的电流更大。c）体积和重量仍然较大。（3）串联电阻分压型电压互感器串联电阻分压型电压互感器精度高，工艺简单。但该电阻需高阻值、耐高压，电压系数要小，且稳定性要好，因此分压电阻的选择非常困难。此外，分布电容、高压电极电晕放电和绝缘支架的泄漏电流等，都会带来测量误差。受发热限制，串联电阻分压型电压互感器一般只能用于 10kv35kv场合。（4）电容环分压型电压互感器电容

54、环分压原理的工艺简单，体积小，重量轻，易于与电流互感器组合成组合互感器。电容环的精度受绝缘介质介电常数的影响，只 能用于介电常数比较稳定的六氟化硫绝缘的场合。电容环的精度仍然 受温度和六氟化硫密度的影响，满足计量精度需根据温度和气体密度进行补偿。 2.3 光学原理电压互感器光学原理电压互感器采用光学原理的电压互感器大致可分为基于普克尔效应和基于逆压电效应两种，现在研究的光学原理电压互感器大多是基于普克尔效应的，普克尔效应指出，某些晶体在电场作用下发生线性双折射，通过光学原理检测线性双折射可间接测量电压，原理上测量结果与频率无关。结构上属于载波测量，即远端发出光波作为载波，被磁场调制后返回，再解

55、调为电压信号。光学原理电压互感器尚未达到产品化，其主要原因是光郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 30 页 学原理电 压互感器技术较复杂，加工精度要求高，性能不易做到稳定，而且产品成熟度低，最大耐压有限，难以直接用于 220kv 以上电压等级。目前光学原理电压互感器生产厂家较少，而且工程中应用非常少。2.4 两种电子式电压互感器的主要性能比较两种电子式电压互感器的主要性能比较分压型电压互感器光学原理电压互感器电压互感器电容分压电阻分压普克尔效应逆压电效应暂态特性电容分压有俘获电荷现象电压过零误差大好温度影响不太感敏感电磁干扰电容分压有对地杂散电容影响小光电结构简单复杂高压侧工作

56、电源需要不需要运行经验很多很少应用场合ais 与 gis目前暂无应用于gis 的产品性能对比投运情况投运时间较长，站点较多，技术较成熟投运时间短，站点较少，均在试运行阶段2.5 电子式电压互感器的发展趋势电子式电压互感器的发展趋势分压型电压互感器实际上是对常规电压互感器的改进，由于原理郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 31 页 和技术比较成熟，因而实用化程度高，目前几乎所有已投运的数字化 变电站中均采用分压型电压互感器，运行经验丰富。光学原理电压互，感器采用光学传感原理，测量结果与频率无关，测量品质更为优良，而且在绝缘性能和抗干扰方面优于分压型电压互感器。由于受光学技 术发展

57、水平的制约，光学原理电压互感器目前离实用化还有一定距离。 但如果提高光学技术水平，削弱或解决诸如光源中心波长随温度的漂 移、光电检测精度随温度漂移、传感头电光晶体材质和环境变化等问题的影响，光学原理互感器将成为电力系统中电压互感器的发展趋势。三、三、110kv 杨桐变电站互感器选择方案杨桐变电站互感器选择方案根据本工程项目的示范性质及“两型一化”设计的要求，结合上述章节的分析，综合考虑技术水平、经济性能及可靠性等因素，我们认为，在电子式电压互感器的选择方面，电容分压互感器最为成熟，应用也最广泛，而且电压等级越高，技术经济性能越好，光学电压互感器目前没有成熟的产品。因此，在110kv杨桐变电站中

58、推荐采用电容分压型电子式电压互感器。在电子式电流互感器的选择方面，目前应用最为成熟的是罗氏线圈型电流互感器，磁光玻璃型电流互感器和光纤环型电流互感器是未来互感器发展的方向，但由于磁光玻璃型电流互感器尚无应用于gis型式的工程实例，而光纤环型电流互感器在国内已有应用于gis型式的工程实例，且在国外运行经验较丰富。从目前国内外的技术路线来看，光纤环型因其简单的结构、优良的温度特性和长期运行的稳定性成为主流。因此，针对110kv杨桐变电站的主接线情况，可形成如下三种互感器的选择配置方案：方案一： 全站采用电子式电流（ect）、电压互感器（evt）；方案二：全站采用光纤环形电流、电压互感器；方案三：本

59、站 110kv 进线互感器采用电子式电流电压互感器（ecvt） ，10k 进线采用电子式电流互感器（ect） ，10k 间隔及主变中郑州市区 110kv 杨桐变电站工程 专题报告 第 32 页 性点采用常规的电流互感器，10kv 母线采用传统的电压互感器。1、方案比较、方案比较1.1 技术性比较技术性比较1.1.1 杨桐变电站的杨桐变电站的 110110kv gis 间隔和间隔和 1010kv 进线间隔互感器配置进线间隔互感器配置杨桐 110kv 变电站的 110kv 间隔为三相共箱式 gis 设备，由于110kv 系统中的电磁干扰较小，且杨桐变的 110kv 系为 gis 全封闭结构。若采用

60、罗氏线圈型电流互感器，则互感器高压侧供电电路的工作环环境更为优越，受到的电磁干扰影响会很小。在电容分压原理基础上集合而成的罗氏线圈型电子式电流电压互感器（ecvt）中的电流互感器（ect）、电压互感器（evt）与独立的电流电压互感器（ect/ecvt）均采用相同的设计原理和制造工艺，因此它与独立的电流、电压互感器（ect/ecv）安全性能是一致的。而电子式电流压互感器（ecvt）在经济上优于电子式电流、电压互感器（ect/ecvt）。本工程 110kv 配电装置采用三相共箱式 gis 设备， 110kv gis 电子式电流电压互感器（ecvt）采用三相共箱结构，用于三相共箱 gis中，在 gi