直流电流互感器直流系统

1.高压直流输电系统简介

高压直流输电（High Voltage Direct Current Transmission），简称HVDC。利用高压直流系统远距离输送电能是一种高效、低成本的输电方式。其主要特点是单回送出距离远、输出容量大、特高电压等级等。不仅仅应用于单点远距离输送，也可以用于电网同步连接。

我国的特高压直流系统始于三峡工程送出工程。在此需要再次提及的是当年三峡输变电工程的建成投产，对于在全国范围内促进资源优化配置、促进节能减排目标的实现和推动工程落地地区经济社会与生态环境协调发展产生了深远的影响。在一方面极大的缓解了华东、广东等地区能源紧张局面；在另一方面减轻了铁路煤炭运输压力和减少了大量碳排放。不仅推动我国输变电设备国产化和技术水平迈上一个新的台阶，我国也逐步形成了以特高压交、直流输电为骨架网络的能源输送体系。

2.换流站设备构成

双端直流高压输电系统由整流站、逆变站和中间的输电线路组成。当能量反送时，整流站充当逆变作用，而逆变站则起到将直流电转换为交流电的作用。其换流站的主要设备有[4]：换流变压器、换流器、平波电抗器、交流滤波器和无功补偿设备、直流滤波器、保护装置、远动通信系统、接地极线路、接地极等。

3.换流站中直流电流互感器的配置

直流输电系统的安全稳定运行很大程度上取决于运行在换流站各个角落的保护和监视系统。而各种高压互感器和传感器则为保护系统和换流站设备在暂态下的准确测量提供了坚实的保障。

通常换流站内使用的有两种直流电流互感器：零磁通直流电流互感器和光电电流互感器。根据两种直流互感器在绝缘和准确度等级方面优缺点，将不同特点的互感器配置在换流站的关键节点上。零磁通直流电流互感器多用于阀厅内中性线、直流场中性线以及直流场NBGS开关的直流电流值测量。光电电流互感器主要用于阀厅内极线、直流场极线和直流滤波器高压侧回路的电流值测量 。

在运的大多数的换流站的直流场设备均为进口设备，国产化程度低于业内平均水平，且大部分的关键核心技术均掌握在外国企业手中。这种基本情况直接导致了设备如果出现异常、甚至被迫停运，往往带来了高昂的维护和更换成本。直流输电是点对点的输送，更加重要的是，作为电力能源输送的重要通道的设备一旦因故障停运，我国的华南和华东地区将会出现空前的电力缺口。所以，必须要在夏季电力供应高峰来临之前，在现场开展对直流互感器的测量、计量性能进行检测。

在直流互感器现场试验中，主要考察直流互感器二次转换输出值与标准器值之间的相对误差、误差的短时稳定性和误差的周期内稳定性，以及在电流上升、电流下降时相同电流值的误差值之差等重要内容 。

1.变差

对直流电流互感器进行预热，上升到额定电流值10分钟以后，再迅速下降到测量范围内任何点，其上升值和下降值之间的误差变化应不大于与其准确度等级对应的误差限制的1/3。试验过程中误差应不超过其准确度等级对应的误差限制。

2.短时稳定性

对直流电流互感器进行预热，在其技术条件规定的、保证准确度的环境条件内，在额定工作电流30分钟内，其误差的变化应不大于与其准确度等级对应的误差限制的1/3。试验过程中误差应不超过其准确度等级对应的误差限制。

3.周期稳定性

直流电流互感器的两次相邻检定误差的变化量应不大于其允许误差的1/2。

4.检测方法

直流电流互感器基本误差检测可以分为测差法和直接测量法两大类。对于负极性的电流有要求的直流电流互感器应检定其测量负极性电流的误差。误差检测可以在一次额定电流的10%、20%、50%、80%、100%、120%等6个点进行。也根据现场实际情况选择相应的试验点位。

（1）测差法

被检直流电流互感器具有模拟电压输出时，可以采用测差法。测差法可以减小电流源输出波动对误差检定试验的影响。当标准与被检互感器的额定转换系数相同时，不需要标准电阻箱。当被检互感器模拟输出大于标准输出时，标准电阻箱应移至被检互感器输出侧。调整标准电阻箱，使得直流电流比较仪实际变比与被检直流互感器额定变比相等。

（2）双表法

被检直流电流互感器具有模拟电压输出时，作为测差法的替代方案，可以采用双表法检测。同步读取标准直流电流比较仪和被检直流电流互感器的输出依据电流误差定义，电子式互感器校验仪可以代替两块数字电压表，其包含的高精度模拟量采集卡可对标准直流电流比较仪和被检直流电流互感器的模拟输出进行同步采样。

通过对直流电流互感器进行现场试验有助于提前发现换流站内的测量和监控设备可能发生的故障和隐患。对保证在换流站及高压直流输电系统在电力用电高峰来临时能安全稳定运行有着关键意义。我国在特高压直流试验领域已具备了很高的水平，也为我国在直流设备在现场校准和检测中积累了宝贵的经验。建议将该直流互感器现场试验技术在相关研究课题和例行试验中推广 。

直流电流互感器

直流电流互感器：众所周知，直流电流不能产生电磁感应，所以直流电流互感器的工作原理就不是简单的电磁感应原理。直流互感器和交流互感器一样，也有一次线圈，二次线圈，考虑到一次直流电流的大小决定了铁芯的饱和程度，所以如果在二次线圈上加上交流电压，则二次交流电流的大小就与一次直流电流值有关，这就是直流互感器的最基本原理。实际使用过程中，直流互感器是以交流磁势平衡被测直流磁势为基础的，实际上是利用被测直流改变带有铁心扼制线圈的感抗，间接地改变辅助交流激磁电路的电流，从而反映被测直流电流的大小。直流电流互感器通常是由两个相同的闭合铁心所组成, 在每个铁心上有两个绕组: 原方绕组和副方绕组。原方绕组串联接入被测电路, 副方绕组则连接到辅助交流电路中, 其连接方式有串联和并联两种, 前者称为副方绕组串联直流互感器, 后者称为副方绕组并联直流互感器。由于副方绕组接法不同, 这两种互感器的静态特性和动态特性有很大差别, 用途也各不相同。其中副方绕组串联直流互感器用来测量电流, 副方绕组并联直流互感器则主要用来测量电压。

霍尔传感器

霍尔电流传感器是根据霍尔原理制成的。霍尔效应的原理是：固体材料中的载流子在外加磁场中运动时，因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移，并在材料两侧产生电荷积累，形成垂直于电流方向的电场，最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡，从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。流入激励电流端的电流I越大，作用在固体材料上的磁场强度就越强，霍尔电势就越高。磁场方向相反，霍尔电势的方向也随之改变，因此霍尔传感器能用于测量静态磁场和交变磁场，也即是能测量直流和交流。

霍尔电流传感器有两种工作方式，即直测式和磁平衡式，由原边电路、聚磁环、霍尔器件、次级线圈和放大电路等组成。

西开公司生产的电流互感器电压等级从35~500kV，并配套GIS、TGCB用母线式电流互感器，产品技术性能达到国际同类产品先进水平。LVQB–110/220/330W2及LVQBT–500等电流互感器产品获得了国家、省、市新产品奖。2006年12月，±500kV直流电流互感器已在国网宜昌葛洲坝换流站挂网运行。

西开公司生产的“XD”牌高压SF6断路器产品电压等级从40.5–550kV，额定电流达4000A。开断电流达63 kA。其技术含量高，设计合理，结构简单，可靠性高，抗震性能强，检修周期长。产品技术水平已达到国际同类产品的先进水平。

LW□–126无功补偿专用断路器、LW24–40.5/72.5罐式专用断路器是用于开合背对背电容器组、并联电抗器组之专用断路器，其技术参数达到了国际领先水平。LW25–252瓷柱式SF6断路器，开断电流50 kA填补了国内空白。LW25–252三相机械联动SF6断路器达到国际先进水平。2007年9月11日，“XD”牌220 kV及以上断路器产品荣获中国名牌产品。2100433B