光學(xué)電流互感器關(guān)鍵技術(shù)分析

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。