摘 要:隨著我國電網(wǎng)水平的快速發(fā)展,對(duì)電力系統(tǒng)中各種互感器提出了更高的要求,傳統(tǒng)的各種電壓式互感器已無法滿足現(xiàn)在電力系統(tǒng)的需求,光學(xué)電流互感器關(guān)鍵技術(shù)的成功突破,為我國互感器的發(fā)展提供了更多的形式,其優(yōu)越的各項(xiàng)性能保證了在實(shí)際應(yīng)用中能夠更好的發(fā)揮作用。在此基礎(chǔ)上,筆者對(duì)光學(xué)電流互感器關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)等進(jìn)行詳細(xì)的分析,具體內(nèi)容如下。
關(guān)鍵詞:光學(xué)電流互感器;關(guān)鍵技術(shù);分析
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.143
1 對(duì)光學(xué)電流互感器關(guān)鍵技術(shù)的認(rèn)識(shí)
光學(xué)電流互感器的產(chǎn)生,滿足了人們對(duì)高壓電流實(shí)現(xiàn)安全、迅速、高效測(cè)量的愿望,這種互感器的原理是以法拉第磁光效應(yīng)原理為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)電流的測(cè)量,把被測(cè)電流周圍的磁場進(jìn)行線性積分,利用檢偏器將偏振角的變化轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龉獾淖兓?,然后?jīng)過一系列信號(hào)處理不僅可以檢測(cè)到變化電流的大小,還可以對(duì)穩(wěn)恒電流做出精準(zhǔn)的測(cè)量。
2 對(duì)光學(xué)電流互感器關(guān)鍵技術(shù)類型進(jìn)行分類
(1)全光纖類型。這種類型的互感器是用單模光纖作為傳感材料。原理是在被測(cè)電流周圍形成一個(gè)閉合回路,利用光纖的法拉第旋轉(zhuǎn)角測(cè)量出導(dǎo)體通過電流的大小。
(2)磁光玻璃類型。磁光玻璃類型光學(xué)電流互感器主要由偏振器、傳感材料、檢偏器組成。原理是,光源發(fā)出的光通過光纖傳送至偏振器,然后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振光,在被測(cè)電流磁場中的Faraday效應(yīng)作用下偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn),最后通過一系列的信號(hào)處理完成對(duì)電流的測(cè)量,此類型互感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)電流測(cè)量的精度較差。
3 光學(xué)電流互感器關(guān)鍵技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)
(1)安全性能更高。光學(xué)電流互感器是將高壓信號(hào)轉(zhuǎn)入低壓的測(cè)量設(shè)備中進(jìn)行測(cè)量,這樣避免了直接與高壓電進(jìn)行接觸,不存在高壓互感器短路對(duì)測(cè)量人員造成威脅的問題。在組成上沒有易燃易爆的材料,不會(huì)發(fā)生爆炸等事故,這樣就可以保障工作人員的安全。
(2)更高的測(cè)量精度。傳統(tǒng)的互感器結(jié)構(gòu)單一,測(cè)量形式?jīng)]有更新,這使得其測(cè)量精度達(dá)不到要求,而新式光學(xué)電流互感器在結(jié)構(gòu)上可以與傳統(tǒng)電壓互感器結(jié)合,一次完成對(duì)多項(xiàng)數(shù)據(jù)的測(cè)量,并且不需要對(duì)電壓進(jìn)行保護(hù),這極大地提高了工作效率和質(zhì)量,提高了作業(yè)精度。
(3)攜帶性強(qiáng)。組成材料中沒有鐵芯,減輕了傳感器的重量,體積小的特性,使得運(yùn)輸和安裝十分方便,便于大規(guī)模的投入使用。
(4)測(cè)量范圍更大。光學(xué)電流互感器的頭部光纖具有十分優(yōu)越的傳導(dǎo)性能,這保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的精度,也從側(cè)面發(fā)映出能夠覆蓋的范圍更廣泛,實(shí)際測(cè)量的頻率范圍也更加大,滿足了現(xiàn)代高壓電力長距離傳輸?shù)囊蟆?/p>
(5)更加環(huán)保。光學(xué)電流互感器中的信號(hào)是通過光進(jìn)行傳輸,相比于傳統(tǒng)的電磁傳輸而言,大大降低了傳輸產(chǎn)生的噪音和電磁波等污染。更優(yōu)秀的絕緣性能,使得在測(cè)量過程中不會(huì)產(chǎn)生絕緣油等污染物,符合現(xiàn)代我國保護(hù)生態(tài)環(huán)境的理念。
4 光學(xué)電流互感器關(guān)鍵技術(shù)的缺陷
(1)能量獲取比較復(fù)雜。光學(xué)電流互感器的能量來源為激光供能,這種供能方式極為復(fù)雜,且價(jià)格昂貴使用壽命短,這給企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)壓力,限制了關(guān)鍵技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。
(2)操作過程較為復(fù)雜。由于光學(xué)電流互感器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,光纖等精密材料對(duì)環(huán)境的要求較高,這使得在實(shí)際操作過程中步驟會(huì)比較麻煩,在安裝過程中的一個(gè)細(xì)小部件沒有到位就會(huì)影響到最終測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。
(3)震動(dòng)影響問題嚴(yán)重。震動(dòng)會(huì)影響電流互感器內(nèi)元件的線性雙折射方向,改變起偏器的光強(qiáng),進(jìn)而對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。由于光纖是一種敏感的材料,所以震動(dòng)等變化會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生較大影響,造成互感器的輸出狀態(tài)波動(dòng)。同時(shí),對(duì)它的測(cè)量精度構(gòu)成威脅。
(4)缺乏耐久性能。光學(xué)電流互感器對(duì)溫度的變化敏感,這對(duì)測(cè)量的可靠性也是一種挑戰(zhàn)。由于互感器選材的特點(diǎn),使之元件易于老化和損壞,進(jìn)而維爾德常數(shù)發(fā)生變化,造成精度下降,結(jié)構(gòu)的復(fù)雜也元使件的難以更換,阻礙了光學(xué)電流互感器的應(yīng)用。
5 對(duì)光學(xué)電流互感器關(guān)鍵技術(shù)未來發(fā)展的建議
(1)采用綜合供能的方式。保證能量的供應(yīng)是設(shè)備高效運(yùn)轉(zhuǎn)的保證,但目前采用的供能方法成本與操作難度都太高,因此可以采用激光供能與母線取能相結(jié)合的方法,減少激光供能在使用中做占的比例,以實(shí)現(xiàn)降低供能成本與難度。
(2)嚴(yán)格按照使用流程對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。光學(xué)電流互感器設(shè)備的操作難度較大,確保能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn),必須要求操作人員按照使用流程進(jìn)行操作。具體來說,企業(yè)可以通過設(shè)置設(shè)備使用規(guī)范,組織員工進(jìn)行學(xué)習(xí),聘請(qǐng)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)等形式,以降低互感器的使用出錯(cuò)率。
(3)經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。光學(xué)電流互感器內(nèi)含有易于損耗的元件,為了保障設(shè)備精度要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢修,在維護(hù)時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、性能等方面出現(xiàn)問題時(shí),要及時(shí)進(jìn)行更換和修復(fù),保證設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn),
(4)加強(qiáng)操作人員的專業(yè)技能培訓(xùn)。要對(duì)光學(xué)電流互感器的操作人員進(jìn)行定期培訓(xùn),提高專業(yè)技能和安全使用設(shè)備意識(shí)。具體來講,可以讓有經(jīng)驗(yàn)的老員工對(duì)新員工傳授經(jīng)驗(yàn),企業(yè)應(yīng)建立考核制度,對(duì)無法掌握技能的員工進(jìn)行處罰,保證員工工作的積極性。
6 總結(jié)
在現(xiàn)階段,我國的光學(xué)電流互感器部分還依賴于進(jìn)口,我國傳統(tǒng)的光學(xué)電流互感器關(guān)鍵技術(shù)與國外還存在一定差距,我們應(yīng)積消化吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),來滿足我國快速增長的電網(wǎng)市場,進(jìn)一步擴(kuò)大光學(xué)電流互感器關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用迫在眉睫,希望此文章能對(duì)相關(guān)人士提供幫助。
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作者簡介:包煊赫(1989-),男,蒙古族,內(nèi)蒙古二連浩特人,本科,研究方向:電流互感器。