無(wú)源電子式互感器前景光明
在電力系統(tǒng)中,電力互感器為計(jì)量和保護(hù)設(shè)備提供了重要的依據(jù),其測(cè)量精度直接影響了計(jì)量的準(zhǔn)確性和保護(hù)的可靠性。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,有源電子式互感器已經(jīng)在一些數(shù)字化變電站成功應(yīng)用,并獲得了快速發(fā)展。但其一次轉(zhuǎn)換器的電子電路需要供電電源,且工作在復(fù)雜的電磁環(huán)境下,維護(hù)比較困難,這是有源電子式互感器存在的一些客觀問(wèn)題。相比之下,無(wú)源電子式互感器則避免了這些缺點(diǎn),尤其在高電壓等級(jí)和電磁環(huán)境惡劣的情況下,其優(yōu)勢(shì)更為明顯,業(yè)界普遍認(rèn)可無(wú)源電子式互感器zui終將是互感器技術(shù)的發(fā)展方向。
研發(fā)現(xiàn)狀
無(wú)源電子式電流互感器基于Faraday磁光效應(yīng)原理,從早期的磁光玻璃發(fā)展到了今天用全光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)。與磁光玻璃型電流傳感器相比,全光纖型電流互感器從原理和工藝上利用了光纖陀螺的技術(shù),是對(duì)光纖陀螺在電流傳感技術(shù)上的移植,可以克服磁光玻璃電流傳感器受溫度、振動(dòng)等因素的影響;另外,光纖屬于柔性材料,可通過(guò)調(diào)節(jié)光纖匝數(shù)使全光纖型電流傳感器適應(yīng)于寬范圍的電流測(cè)量。目前,該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都得到了較好的開發(fā), NXTPHASE公司(被阿?,m公司收購(gòu))、ABB公司等均研發(fā)成功了全光纖電流互感器,NXTPHASE公司的全光纖電流互感器已在多個(gè)國(guó)家和地區(qū)掛網(wǎng)運(yùn)行,ABB公司研發(fā)的全光纖電流互感器也被成功應(yīng)用到電解行業(yè)的直流大電流測(cè)量。
在我國(guó),航天時(shí)代光電科技有限公司的軍轉(zhuǎn)民項(xiàng)目,便將光纖陀螺技術(shù)應(yīng)用到電流傳感領(lǐng)域,該公司研制開發(fā)的全光纖電流互感器經(jīng)過(guò)試運(yùn)行后,效果良好,并通過(guò)了鑒定,預(yù)計(jì)在2010年將在上海世博會(huì)投入使用,這也標(biāo)志著代表技術(shù)的全光纖型電流互感器在中國(guó)研制成功。然而,國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)掌握光纖陀螺技術(shù)的單位為數(shù)不多,能將光纖陀螺技術(shù)應(yīng)用到電流傳感,并具備生產(chǎn)能力的單位則是鳳毛麟角了。
存在的問(wèn)題
由于國(guó)內(nèi)企業(yè)及科研單位對(duì)無(wú)源電子式電壓互感器的研究尚處于起步階段,研制的樣機(jī)也很難達(dá)到電力系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的要求。有些單位研制出的傳感器雖然在實(shí)驗(yàn)室能達(dá)到預(yù)期的準(zhǔn)確度指標(biāo),但易受溫度、氣壓、振動(dòng)等環(huán)境因素的影響,其原因是,一方面?zhèn)鞲胁牧仙形茨苓_(dá)到理想的性能要求,另一方面是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各道工藝要求非常精細(xì),國(guó)內(nèi)目前的工藝技術(shù)很難達(dá)到要求。
因此,研制無(wú)源電壓互感器,需要在現(xiàn)有的材料加工工藝下,解決傳感材料的性能問(wèn)題。雖然在目前技術(shù)現(xiàn)狀下,解決材料性能問(wèn)題并不能在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)。但國(guó)內(nèi)企業(yè)可以借用國(guó)外的方案,通過(guò)改進(jìn)傳感器的測(cè)量方法和結(jié)構(gòu),改善傳感器的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行穩(wěn)定性,使得無(wú)源電子式互感器在電力系統(tǒng)中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。
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電子式互感器分類
電子式互感器按原理與結(jié)構(gòu)分為有源型、無(wú)源型及全光纖型三類。
有源型電子式互感器指高壓側(cè)電信號(hào)通過(guò)采樣線圈傳遞給發(fā)光元件變成光信號(hào),再通過(guò)光纖傳遞到低壓側(cè)進(jìn)行逆變,變換成電信號(hào)后放大輸出。高壓側(cè)電子器件的電源來(lái)源于光供電方式、母線電流供電方式以及超聲電源供電方式。有源型電子式互感器優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好,可靠性高。其缺點(diǎn)是取樣信號(hào)頂部結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
無(wú)源型電子式互感器傳感頭不需要供電電源。傳感頭一般用法拉第磁光效應(yīng)原理制成。其優(yōu)點(diǎn)是不采用傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)元件,無(wú)飽和問(wèn)題,無(wú)溫度穩(wěn)定問(wèn)題,運(yùn)行壽命容易保證。缺點(diǎn)是光學(xué)器件制造難度大,測(cè)量精度難達(dá)到。
全光纖型電子式互感器實(shí)際上是無(wú)源型,只是傳感頭是光纖本身制成,其余與無(wú)源型*一樣。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,比無(wú)源型易于制造,精度、壽命與可靠性比無(wú)源型要高。缺點(diǎn)是光纖品質(zhì)要求高,制造工藝要求高,造價(jià)昂貴。
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