直流電流互感器

1.高壓直流輸電系統簡介

高壓直流輸電（High Voltage Direct Current Transmission），簡稱HVDC。利用高壓直流系統遠距離輸送電能是一種高效、低成本的輸電方式。其主要特點是單回送出距離遠、輸出容量大、特高電壓等級等。不僅僅應用於單點遠距離輸送，也可以用於電網同步連接。

我國的特高壓直流系統始於三峽工程送出工程。在此需要再次提及的是當年三峽輸變電工程的建成投產，對於在全國範圍內促進資源優化配置、促進節能減排目標的實現和推動工程落地地區經濟社會與生態環境協調發展產生了深遠的影響。在一方面極大的緩解了華東、廣東等地區能源緊張局面；在另一方面減輕了鐵路煤炭運輸壓力和減少了大量碳排放。不僅推動我國輸變電設備國產化和技術水平邁上一個新的台階，我國也逐步形成了以特高壓交、直流輸電為骨架網絡的能源輸送體系。

2.換流站設備構成

雙端直流高壓輸電系統由整流站、逆變站和中間的輸電線路組成。當能量反送時，整流站充當逆變作用，而逆變站則起到將直流電轉換為交流電的作用。其換流站的主要設備有[4]：換流變壓器、換流器、平波電抗器、交流濾波器和無功補償設備、直流濾波器、保護裝置、遠動通信系統、接地極線路、接地極等。

3.換流站中直流電流互感器的配置

直流輸電系統的安全穩定運行很大程度上取決於運行在換流站各個角落的保護和監視系統。而各種高壓互感器和傳感器則為保護系統和換流站設備在暫態下的準確測量提供了堅實的保障。

通常換流站內使用的有兩種直流電流互感器：零磁通直流電流互感器和光電電流互感器。根據兩種直流互感器在絕緣和準確度等級方面優缺點，將不同特點的互感器配置在換流站的關鍵節點上。零磁通直流電流互感器多用於閥廳內中性線、直流場中性線以及直流場NBGS開關的直流電流值測量。光電電流互感器主要用於閥廳內極線、直流場極線和直流濾波器高壓側迴路的電流值測量 ^[1]  。

在運的大多數的換流站的直流場設備均為進口設備，國產化程度低於業內平均水平，且大部分的關鍵核心技術均掌握在外國企業手中。這種基本情況直接導致了設備如果出現異常、甚至被迫停運，往往帶來了高昂的維護和更換成本。直流輸電是點對點的輸送，更加重要的是，作為電力能源輸送的重要通道的設備一旦因故障停運，我國的華南和華東地區將會出現空前的電力缺口。所以，必須要在夏季電力供應高峯來臨之前，在現場開展對直流互感器的測量、計量性能進行檢測。

在直流互感器現場試驗中，主要考察直流互感器二次轉換輸出值與標準器值之間的相對誤差、誤差的短時穩定性和誤差的週期內穩定性，以及在電流上升、電流下降時相同電流值的誤差值之差等重要內容 ^[2]  。

1.變差

對直流電流互感器進行預熱，上升到額定電流值10分鐘以後，再迅速下降到測量範圍內任何點，其上升值和下降值之間的誤差變化應不大於與其準確度等級對應的誤差限制的1/3。試驗過程中誤差應不超過其準確度等級對應的誤差限制。

2.短時穩定性

對直流電流互感器進行預熱，在其技術條件規定的、保證準確度的環境條件內，在額定工作電流30分鐘內，其誤差的變化應不大於與其準確度等級對應的誤差限制的1/3。試驗過程中誤差應不超過其準確度等級對應的誤差限制。

3.週期穩定性

直流電流互感器的兩次相鄰檢定誤差的變化量應不大於其允許誤差的1/2。

4.檢測方法

直流電流互感器基本誤差檢測可以分為測差法和直接測量法兩大類。對於負極性的電流有要求的直流電流互感器應檢定其測量負極性電流的誤差。誤差檢測可以在一次額定電流的10%、20%、50%、80%、100%、120%等6個點進行。也根據現場實際情況選擇相應的試驗點位。

（1）測差法

被檢直流電流互感器具有模擬電壓輸出時，可以採用測差法。測差法可以減小電流源輸出波動對誤差檢定試驗的影響。當標準與被檢互感器的額定轉換系數相同時，不需要標準電阻箱。當被檢互感器模擬輸出大於標準輸出時，標準電阻箱應移至被檢互感器輸出側。調整標準電阻箱，使得直流電流比較儀實際變比與被檢直流互感器額定變比相等。

（2）雙表法

被檢直流電流互感器具有模擬電壓輸出時，作為測差法的替代方案，可以採用雙表法檢測。同步讀取標準直流電流比較儀和被檢直流電流互感器的輸出依據電流誤差定義，電子式互感器校驗儀可以代替兩塊數字電壓表，其包含的高精度模擬量採集卡可對標準直流電流比較儀和被檢直流電流互感器的模擬輸出進行同步採樣。

通過對直流電流互感器進行現場試驗有助於提前發現換流站內的測量和監控設備可能發生的故障和隱患。對保證在換流站及高壓直流輸電系統在電力用電高峯來臨時能安全穩定運行有着關鍵意義。我國在特高壓直流試驗領域已具備了很高的水平，也為我國在直流設備在現場校準和檢測中積累了寶貴的經驗。建議將該直流互感器現場試驗技術在相關研究課題和例行試驗中推廣 ^[3]  。