光電互感器概述

光電互感器概述


1 概述
電力工業在國民經濟中占有重要的地位，現代工業、農業、交通、國防以及人民生活的許多方面都離不開電。輸變電設備是電力設備的重要組成部分，電站發出的強大電能，只有通過輸變電設備才能輸送到各個用戶。互感器是輸電線路中不可缺少的重要設備，其作用就是按一定的比例關系將輸電線路上的高電壓和大電流數值降到可以用儀表直接測量的標準數值，以便于用儀表直接進行測量。互感器除用作測量外，還可作為各種繼電保護的電源。
1.1 傳統電磁式互感器
傳統的電流互感器是電磁感應式的，它的一次繞組串聯在電力線路中，二次繞組外部回路接有測量儀器或繼電保護及自動控制裝置。它的結構和變壓器相似，在它的鐵芯上繞有一、二次繞組，靠一、二次繞組之間的電磁耦合，將信息從一次側傳到二次側。在鐵芯與繞組間，以及一、二次繞組之間有足夠耐電強度的絕緣結構，以保證所有的低壓設備與高電壓相隔離。隨著電力系統傳輸的電力容量的增加，電壓等級越來越高，這樣電流互感器的絕緣結構越來越復雜，體積和重量加大，產品的造價也越來越高。例如，常規的油浸式電流互感器，500kV產品的價格要比300kV的價格增加一倍。
電磁型的電流互感器有鐵心，具有非線性。當電力系統發生短路時，高幅值的短路電流使互感器飽和、輸出的二次電流嚴重畸變，造成保護拒動，使電力系統發生嚴重事故。互感器的飽和引起波形畸變，而且其頻帶響應特性較差，頻帶窄，系統高頻響應差，而使得新型的基于高頻暫態分量的快速保護的實現存在困難。
1.2 光電互感器的產生
目前，電磁式互感器得到了比較充分的發展，其中鐵心式電流互感器以干式、油浸式和氣體絕緣式多種結構適應了電力建設的發展需求。然而隨著電力傳輸容量的不斷增長，電網電壓等級的不斷提高及保護要求的不斷完善，一般的鐵心式電流互感器結構已逐漸暴露出與之不相適應的弱點，其固有的體積大、磁飽和、鐵磁諧振、動態范圍小，使用頻帶窄等弱點，難以滿難以滿足新一代電力系統自動化、電力數字網等的發展需要。
隨著光電子技術的迅速發展，許多科技發達國家已把目光轉向利用光學傳感技術和電子學方法來發展新型的電子式電流互感器，簡稱光電電流互感器。國際電工協會已發布電子式電流互感器的標準。電子式互感器的含義，除了包括光電式的互感器，還包括其它各種利用電子測試原理的電壓、電流傳感器。