一、引言

隨著"雙碳"戰略的推進，光伏、風電等新能源發電裝機容量快速增長，新能源并網系統對電流測量技術提出了新的挑戰。與傳統電力系統相比，新能源并網系統具有諧波含量高、直流分量、環境條件惡劣等特點，對電流互感器的性能要求更為嚴格。本文系統闡述電流互感器在新能源并網系統中的特殊應用技術、選型要點和工程實踐，為新能源電站的設計、建設和運維提供技術參考。

二、新能源并網系統特點與CT要求

2.1 系統特性分析 新能源并網系統具有以下顯著特點：

? 諧波含量高：光伏逆變器、風電變流器采用PWM技術，輸出電流含豐富諧波（可達50次以上）

? 直流分量：部分逆變器拓撲可能產生直流分量（通常要求<0.5%）

? 功率波動大：受天氣影響，輸出功率快速變化 ? 環境惡劣：光伏電站高溫、高紫外線，風電場低溫、高濕度、鹽霧

? 并網要求嚴格：需滿足GB/T 19964、NB/T 32004等標準

2.2 對CT的特殊要求 基于上述特點，新能源用CT需滿足：

? 寬頻帶響應：能準確測量高頻諧波（通常要求帶寬≥10kHz）

? 抗直流飽和：能耐受直流分量而不飽和 ? 高精度要求：計量用CT需0.2S級，保護用CT需滿足10%誤差曲線

? 環境適應性：滿足戶外長期運行要求（溫度-40℃~+70℃，防護等級IP65）

? 抗干擾能力：逆變器開關頻率高，電磁干擾強 三、光伏并網系統應用

3.1 系統結構與CT配置 典型光伏并網系統結構：

? 光伏組件→組串式逆變器或集中式逆變器→升壓變壓器→并網點

? 光伏組件→匯流箱→集中式逆變器→并網點 CT配置位置

? 逆變器輸出側：用于并網保護、功率控制、電能計量

? 升壓變壓器低壓側：保護、測量 ? 并網點：關口計量、保護

? 集電線路（大型光伏電站）：保護、故障定位 3.2 并網保護功能 通過CT信號實現以下保護

? 過流保護：當輸出電流超過設定值，延時切除

? 過壓/欠壓保護：配合電壓信號，判斷電網異常

? 頻率保護：電網頻率異常時保護

? 孤島保護：檢測孤島運行狀態

? 反孤島保護：主動式或被動式檢測

3.3 電能計量 光伏電站上網電量計量需高精度CT（通常0.2S級）

? 在1%-120%額定電流范圍內滿足精度

? 能準確計量含諧波電流 ? 定期校驗（通常2年一次） 計量配置

? 關口計量點采用雙CT配置，互為備用

? 計量回路與保護回路分開

? 二次回路負載應盡量小

3.4 功率控制 根據電網調度指令，通過CT信號調節輸出功率

? 有功功率控制：根據電網頻率或調度指令調節

? 無功功率控制：根據電壓或功率因數要求調節

? 低電壓穿越：電網故障時，通過CT信號判斷故障程度，決定是否脫網

3.5 技術要點

諧波測量： 光伏逆變器輸出電流諧波含量可達5%-10%，普通電磁式CT可能因諧波磁通飽和，導致測量誤差。

需選擇：

? 抗諧波CT（特殊鐵芯材料或結構）

? 羅氏線圈（頻帶寬、無飽和）

? 在二次側加裝濾波電路（但影響響應速度）

直流分量耐受： 部分逆變器拓撲可能產生直流分量，雖然標準要求<0.5%，但長期運行可能影響CT性能。

需選擇：

? 抗直流飽和CT（采用氣隙或特殊材料）

? 定期檢查CT剩磁

環境適應性： 光伏電站環境溫度可達70℃以上，紫外線強，

CT需滿足： ? 高溫運行（-40℃~+85℃） ? 抗紫外線材料 ? 防護等級IP65以上

四、風電并網系統應用

4.1 系統結構與CT配置

風電并網系統典型結構： ? 風力發電機→箱式變壓器→集電線路→升壓站→并網點

CT配置位置：

? 發電機出口：保護、測量（雙饋或直驅發電機）

? 箱變低壓側：保護、測量

? 集電線路：保護、故障定位

? 升壓站：保護、計量

4.2 特殊技術要求

風電系統對CT的特殊要求： 低電壓穿越（LVRT）： 電網故障時，風電機組需保持并網運行，CT需在故障期間準確測量電流，為保護和控制提供信號。

要求： ? 抗飽和能力強（短路電流可達數十倍額定電流） ? 響應速度快（能捕捉故障暫態過程）

功率波動： 風速變化導致功率波動，電流變化頻繁，CT需有良好的動態響應特性。

環境條件： 海上風電場環境惡劣： ? 高濕度、鹽霧腐蝕 ? 低溫（-30℃以下） ? 振動（塔筒擺動） ? 維護困難

需選擇： ? 防腐型CT（不銹鋼外殼、特殊涂層） ? 低溫型CT（-40℃運行） ? 抗震型CT

4.3 保護功能

風電系統保護包括： ? 發電機保護：差動保護、過流保護、過載保護、接地保護 ? 箱變保護：差動保護、過流保護 ? 集電線路保護：距離保護、過流保護 ? 升壓站保護：與常規變電站類似

4.4 工程實踐

海上風電特殊要求：

? CT需通過鹽霧試驗（如IEC 60068-2-52）

? 防護等級IP67或更高

? 材料耐腐蝕（316不銹鋼或特殊合金）

? 安裝方式需考慮維護便利性 陸上風電： 環境相對較好

但仍需考慮： ? 溫差大（-30℃~+50℃） ? 風沙、粉塵 ? 振動

六、常見問題與處

6.1 諧波導致測量誤差 現象：計量誤差大，保護誤動 原因：諧波磁通導致CT飽和 處理： ? 選擇抗諧波CT ? 選擇羅氏線圈 ? 在二次側加裝濾波（但影響保護響應）

6.2 直流分量影響 現象：CT剩磁增大，誤差增大 原因：逆變器產生直流分量 處理： ? 選擇抗直流飽和CT ? 定期消磁 ? 檢查逆變器直流分量是否超標

6.3 環境問題 現象：絕緣下降，誤差增大 原因：高溫、潮濕、鹽霧腐蝕 處理： ? 選擇適合環境的CT ? 加強維護 ? 定期檢查絕緣

七、發展趨勢

7.1 高精度計量技術 隨著新能源補貼政策調整，對計量精度要求越來越高，0.1級甚至更高精度CT需求增加。

7.2 智能化CT 智能CT具備： ? 自診斷功能 ? 溫度補償 ? 通信接口 ? 狀態監測

7.3 電子式互感器普及 隨著成本下降和可靠性提高，電子式互感器在新能源電站的應用將逐步增加。

7.4 標準完善 相關標準（如GB/T 20840、DL/T 448）將針對新能源應用進行修訂和完善。

八、結語

電流互感器在新能源并網系統中發揮著不可替代的作用，其性能直接關系到電站的安全運行和經濟效益。工程技術人員需根據新能源系統的特殊要求，選擇合適的CT類型，正確安裝調試，并加強運行維護。隨著技術進步，電流互感器將向高精度、智能化、電子化方向發展，為新能源產業提供更可靠的技術支撐。

審核編輯 黃宇