[发明专利]一种高压传感式光学电压互感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力设备技术领域，特别是一种高压传感式光学电压互感器。

背景技术

电力系统一直用电磁式或电容式电压互感器（PT或VT）来测量一次侧电压，为计量及保护等设备提供电压信号。这些互感器具有线性范围内测量准确度高、制造工艺成熟、试验校验规范等优势，在很长的时间内适应了电力系统发展的要求。但是，随着电力系统电压等级的提高和容量的增加，测量和保护要求的不断完善，其不足之处也日益突出，存在的主要问题包括：绝缘难度大、动态范围小、互感器的输出信号不能直接与微机化计量及保护设备接口、电容式PT易产生铁磁谐振等。因此，迫切需要新的测量方法来替代传统的检测手段，光学电压互感器的出现为解决这一问题提供了有利条件。光学电压互感器是利用光电子技术和光纤传感技术来实现电压测量的新型电压互感器。与传统电压互感器相比，光学电压互感器的高压信号通过光纤传输到二次设备，绝缘大大简化、带宽高，动态范围大、无磁饱和、轻便易于安装，因此，光学电压互感器在电力系统中有着十分广阔的应用前景。

国际上，日本NGK公司1986年5月研制成功光学电压互感器样机，1991年7月公布了用于配网自动化系统的挂网运行数据；ABB公司于1997年1月推出了115kV～550kV的光学电压/电流互感器的产品介绍；1997年，法国GEC ALSTHOM公司推出了123kV～765KV光学电压/电流互感器的产品，其后又陆续在荷兰、比利时、加拿大和法国等国的变电站挂网试运行；2000年3月加拿大Nxtphase公司报道了230kV电压等级的电压互感器。国内对光学互感器的研究始于80年代，先后有清华大学、电子部26所、北京电科院、上海互感器厂、沈阳变压器厂、哈尔滨工业大学、南瑞、燕山大学、华中科技大学等多家科研院所开展这项研究工作，目前已有多种光学电压互感器的样机研制出来，但绝大多数是处于实验室阶段。

现有技术中的光学电压互感器存在体积较大、重量重、成本高、局放现象及耐电压等问题；而且需进行额外的绝缘设计，因此增加了因压力、湿度等因素带来的安全隐患，其长期安全性、可靠性得不到良好的保障。此外，现有的光学电压互感器通常是将光学电压传感头直接设置在高压母线或高压电极所在的高压气室中，高压气室中通常填充热稳定性高的六氟化硫气体，六氟化硫气体在高压引起的开断电弧和高温作用下会部分分解产生具有腐蚀性的分解物，会对零部件侵蚀破坏，尤其是对含硅（Si）物质的侵蚀更加严重，而光学电压传感头内的晶体器件连接的光纤主要成分是二氧化硅（SiO₂），故将光学传感头设置在含有高压六氟化硫气体的电场中会带来严重的安全隐患。也有光学电压互感器是将光学电压传感头与高压气室隔离并通过设置悬浮电极将高压电极的高压转化为悬浮电极的低压，如专利号为201110288619.3、名称为悬浮电极式光学电压互感器的发明专利，经悬浮电极将感应转化的低压产生的电场施加到光学电压传感头上，会减弱光学电压传感头内的晶体器件的光相位变化，进而影响光学电压互感器的测量精度。而且，悬浮电极的形状尺寸的影响以及在检修和运行时的安全性能无法得到保障，且需要配合设置接地柱，在使用时接地柱必须悬空，在检修时，接地柱必须接地，这不仅增加了操作步骤，还带来了安全隐患。为此，需要设计一种新型的无源光学电压互感器。

发明内容

本发明针对现有的光学电压互感器存在的体积较大、重量重、成本高、安全性和可靠性差以及测量精度低的问题，提供一种新型的高压传感式光学电压互感器，在光学电压传感头与高压气室隔离的情况下还能够将高压电场施加到光学电压传感头上，能够提高测量精度，具有体积小、重量轻、绝缘性能好、屏蔽效果良好，应用方式灵活，安全性高的优点。

本发明的技术方案如下：