第7章_電壓電流互感器-wenkub
2023-05-09 09:19:08 本頁面
【正文】 ? 無源型結(jié)構(gòu)是近年來比較盛行的，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，且完全消除了傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)元件，無磁飽和問題，充分發(fā)揮了光電互感器的特點(diǎn)，尤其是在高壓側(cè)不需要電源器件，使高壓側(cè)設(shè)計(jì)簡單化，工作壽命長。當(dāng)一束線偏振光通過放置在磁場中的法拉第磁光材料后，若磁場方向與光的傳播方向平行，則出射線偏振光的偏振平面將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，即電流信號產(chǎn)生的磁場信號對偏振光波的偏振面進(jìn)行調(diào)制，此時 V H l??? lHV?式中， 為偏振面的偏轉(zhuǎn)角； 為光通過介質(zhì)的路徑長度； 為磁場強(qiáng)度 ； 為磁光材料的特性常數(shù) —— (Verdet)費(fèi) 爾德常數(shù)，它與介質(zhì)的性質(zhì)和波長、 溫度有關(guān)。 高壓光纖電流互感器 ? 光電式電流互感器 ? 傳統(tǒng)的電磁式互感器因?yàn)槠涔逃械囊恍┤秉c(diǎn)，比如：帶寬窄、磁飽和、重量大、易燃易爆、次級開路高壓等，都嚴(yán)重地制約了電力工業(yè)的發(fā)展，開發(fā)出新型的光電式電流互感器已經(jīng)成為國內(nèi)外電力工業(yè)的研究熱點(diǎn)。在副邊輸出兩端串接電流表即可實(shí)現(xiàn)對原邊電流的測量。 傳統(tǒng)電磁式電流互感器的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 電磁式低壓電流互感器 ? 低壓電流互感器一般適用于 1000 V以下電壓等級中的電流測量，可以用于幾十安培到一千安培范圍內(nèi)的電流測量，測量精度可以達(dá)到 %。 近年來隨著各國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展 ， 對電力的需求日益增大 ， 電力系統(tǒng)的額定電壓等級和額定電流都有大幅度的提高和增加 。 例如 ， 60年代前蘇聯(lián)和歐洲某些發(fā)達(dá)國家紛紛將原來的 220 kV的骨干電網(wǎng)發(fā)展為500 kV的骨干電網(wǎng) ， 到 80年代前蘇聯(lián)甚至出現(xiàn)了1150 kV的特高壓輸電線路 。因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單，耐壓等級不高，價(jià)格也比較便宜，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中電流的測量。該種互感器結(jié)構(gòu)簡單、成本低、長期工作可靠性高，但是因?yàn)殍F芯具有帶寬窄、容易出現(xiàn)磁飽和等缺點(diǎn)，尤其是基于該原理的電流互感器在副邊開路時會有高壓產(chǎn)生，對操作者的人身安全具有一定的威脅。隨著光電子學(xué)的發(fā)展和成熟，國內(nèi)外很多大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)開始投入精力研究光電式電流互感器，發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)取得了很大進(jìn)步。如果 角能夠被檢測出， 則可測得磁場強(qiáng)度。 ? 光學(xué)晶體型電流互感器的缺點(diǎn)是光學(xué)器件制造難度大，測量的高精度不容易達(dá)到。有源型光電電流互感器不用光學(xué)器件作為敏感元件測量電流，而是把光纖作為信號傳輸?shù)拿劫|(zhì)，這樣，一方面可以容易地實(shí)現(xiàn)互感器高低壓之間的電氣隔離，另一方面又克服了采用光學(xué)敏感元件帶來的長期穩(wěn)定性和可靠性問題。在圖 78中，采用高精度低功耗的A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)時地將信號由模擬量變成數(shù)字量，然后通過電光轉(zhuǎn)換經(jīng)光纖送到低壓地面端進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，再通過合適的 D/A轉(zhuǎn)換恢復(fù)成模擬量。 全光纖型 ? 處于高壓側(cè)的傳感光纖為單模光纖，而處于高、低壓兩側(cè)之間的傳光光纖為橢圓芯保偏光纖。 全光纖型 ? 兩束光在光纖末端被反射鏡反射，根據(jù)反射定律，它們的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生交換，即左旋偏振光變?yōu)橛倚窆?，右旋偏振光變?yōu)樽笮窆?。而由電流產(chǎn)生的相移為 ? 式中 V為傳感光纖的費(fèi)爾德常數(shù)， N是環(huán)繞載流導(dǎo)體的光纖
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