基于换流站直流测量装置现场测试方法的研究

基于换流站直流测量装置现场测试方法的研究

曾德文

甘肃送变电工程有限公司 甘肃省兰州市 730050

摘要：换流站的直流测量装置涉及直流场许多保护，因此直流测量装置的现场检查、检测、调试尤为重要，加强对设备的研究对进行换流站调试工作具有重要的指导意义。

关键词：换流站；直流测量装置；现场测试

1 引言

青海至河南±800千伏特高压直流工程做为世界首条主要以输送清洁能源为主的外送通道，承载着青海能源外送、可靠供应河南电力消费需求的使命。

随着电力技术的飞速发展，电压等级的提高，直流电子式电流互感器以及零磁通电流互感器因其结构紧凑、绝缘简单可靠、体积小、重量轻、线性度好、动态范围大等特点大量应用于测量直流场、阀厅及接地极的直流电流和谐波电流，为直流控制保护装置提供电流信息。

2 直流电子式电流互感器

±800kV特高压青南换流站采用PCS-9250 型直流电子式电流互感器，其利用分流器传感直流电流、利用空芯线圈传感谐波电流、利用基于激光供电的远端模块就地采集分流器及空心线圈的输出信号，利用光纤传送信号、利用复合绝缘子保证绝缘。

2.1 基本结构

PCS-9250 直流电子式电流互感器主要由四部分组成。

2.1.1 一次传感器

一次传感器包括一个分流器及一个空芯线圈，分流器用于测量直流电流，空芯线圈用于测量谐波电流。

2.1.2 远端模块

远端模块也称一次转换器。PCS-9250 型直流电子式电流互感器可根据工程需求配置多个完全相同的远端模块，满足直流工程多重化冗余配置需求，保证电子式电流互感器具有较高的可靠性。远端模块接收并处理分流器及空芯线圈的输出信号，远端模块的输出为串行数字光信号。

2.1.3 光纤绝缘子

绝缘子为内嵌光纤的复合绝缘子（悬式或支柱式），光纤绝缘子采用先进工艺技术使光纤免受损伤，绝缘可靠。绝缘子内可根据工程需要嵌入多根 62.5/125um 的多模光纤，留有足够的备用光纤。

2.1.4 合并单元

合并单元置于控制室，合并单元一方面为远端模块提供供能激光，另一方面接收并处理远端模块下发的数据，并将测量数据按规定的协议（TDM 总线或 IEC60044-8 标准）输出供二次设备使用，合并单元亦可输出模拟信号供二次设备使用。合并单元与远端模块之间以光缆相联。

2.2 现场检验

PCS-9250 直流电子式电流互感器在工程现场主要做外观检验、光路损耗测试、激光驱动电流及数据电平测试、直流电流测量误差和极性测试。

2.2.1 外观检验

1）检查铭牌安装是否完好，根据铭牌检查各测点安装的电子式互感器是否符合要求；

2）检查各测点电子式互感器外观有无划伤、破损、脱漆等现象；

3）检查各测点电子式互感器的接地是否可靠；

4）根据极性标识检查各测点电子式互感器的安装极性方向是否符合图纸要求。

直流电子式电流互感器现场安装合格判据：产品接地可靠，极性安装正确，外观无划伤及破损等现象。

2.2.2 光路损耗测试

1）对于备用光纤，利用光功率计（包括光源）或 OTDR 测试每根备用光纤的光路损耗；

2）对于已用光纤（一端接远端模块），利用 OTDR 在光纤配线架端测试每根光纤的光路损耗。

直流电子式电流互感器光路损耗测试合格判据：光路损耗小于 2dB。

2.2.3 激光驱动电流及数据电平测试

在合并单元的液晶面板读取每个远端模块的激光驱动电流和接收数据电平并记录，若激光驱动电流小于 750mA，数据电平大于1000mV 则合格。

2.2.4 直流电流测量误差和极性测试

本测试的目的是检验电流互感器的误差是否满足要求，极性是否正确。

调节直流源使其输出的直流电流为额定一次电流的 20%，利用高精度表及合并单元分别读取一次电流的实际值和测量值，核算直流电流测量误差，若误差小于 0.2%则合格。

利用合并单元录取一次电流的测量波形，若录波数据为正，则电流互感器极性正确。

2.2.5 站内日常巡视及维护

日常巡视检查，重点检查产品的接地是否良好，外观有无异常，并查看各远端模块的驱动电流和数据电平是否在合格范围内。

3 零磁通式电流互感器

±800kV特高压青南换流站采用HITACC双电极零磁通系列电流互感器是PM Special Measuring Systems公司为工业领域研发的系统，该系统采用的是通电绝缘系统，用于测量6kA以内的直流电和交流电（持续性），精度及稳定性极高。

3.1 基本原理

初级电流 Ip 产生的磁通会被测量头（4）的次级绕组（Ns）中的电流 Is 抵消，余下的磁通会被次级绕组腔内的 3 个曲面环形磁芯所感应，其中两个（N1，N2）用于感应剩余磁通的直流部分。

图1 带电流输出端的零磁通电流互感器基本线路

3.2 试运行测试

在电子模块和测量头中间排线接线时，容易出现故障或损坏。进行试运行测试就是为了保证测量头/连接电缆的各个电路之间均不会短路，各个电路内也不会出现断路。必须先解决这些测试中发现的反常情况后，才能进行试运行测试中的功能性测试。

3.2.1 带电缆的测量头绝缘测试

该测试应使用 500V 的 DC 电压，电源阻抗为 50kΩ。测试电压应加在测试电路中合适的点之间。每项测试完成后，适当对测试电路进行放电。DC 测试电压必须施加在以下的电路组上，测试有以下项目：

1) 所有导线至所有屏蔽。将针和罩盖的边缘触点连通以连接所有的屏蔽，然后使所有的线对相互连接。在这两组电路中施加 DC 测试电压。也可选择将每对电线分别对所有屏蔽进行测试。绝缘电阻＞10MΩ。
2) 所有的线对屏蔽至两层外部屏蔽。连接针以连接所有的内层屏蔽，然后使针（外层箔屏蔽）与罩盖的边缘触点（外层编织屏蔽）相连。在这两组电路中施加 DC 测试电压。绝缘电阻＞10MΩ。

3）外层箔屏蔽至外层编织屏蔽。在 32 针和罩盖的边缘触点之间施加 100V 的测试电压。由于测量头处安装的变阻器跨过了这些屏蔽，因而不能使用 500V 的 DC 电压。

4）每个绕组至其他绕组。有 5 个绕组应相互绝缘：N1, N2, N3, N4 和 N5。在 N1 的互连端子和 N2的互连端子之间施加 DC 电压。然后是 N1 与 N3，以此类推。绝缘电阻＞10MΩ。

3.2.2 线路阻抗测试

推荐进行该测试来确定测量头和电子模块之间的连接是否正常。拔掉电子模块上的 32 芯测量器（X2），测量 N1, N2, N3, N4和 N5各针之间的电阻。

3.2.3 测试点位于前面板上的功能测试

这项测试可检测测量头和电源接上 HITACC 模块后的运行情况。

3.2.4 测试连接器位于后面板上的功能测试

这项测试可检测在 HITACC模块上正确连接测量头和电源后的运行情况。

5 结语

直流输电较交流输电有许多优势，直流电子式电流互感器、零磁通式电流互感器作为换流站直流场主要测量设备，其测量的准确性、可靠性影响着系统运行的稳定。本文通过分析±800kV青南换流站的直流场测量装置的设备现场数据，为直流测量装置的安装、检测、调试提供参考依据。

参 考 文 献

[1] 汪司珂，郭雨，庞博，郑欣.直流电流测量装置现场检测方法探讨[J]，电测与仪表

[2] 张艳，马毅.高压直流电流测量装置的应用现状与研究进展[J].电测与仪表，2014，51（11）：32-37

[3] 刘畹均.高压直流工程输电技术[M].北京：中国电力出版社，2006

作者简介：

曾德文（1995.02），男，甘肃金昌，本科，初级调试员，现场应用型