光電式電流互感器
高壓電流互感器是電力系統(tǒng)將電網(wǎng)中的高壓信號變換傳遞為低壓小電流信號,從而為系統(tǒng)的計量、監(jiān)控、繼電保護、自動裝置等提供統(tǒng)一、規(guī)范的電流信號(傳統(tǒng)為模擬量,現(xiàn)代為數(shù)字量)的裝置;同時滿足電氣隔離,確保人身和電器安全的重要設備。
高壓電流互感器按原理可分為電磁式電流互感器和電子式電流互感器。電子式電流互感器按一次傳感器的工作方式,又可分為有源型和無源磁光玻璃型。
1 電磁式電流互感器
電磁式電流互感器即通過電磁感應原理實現(xiàn)電流變換的互感器。
由于其在電力系統(tǒng)中已被廣泛應用?，F(xiàn)僅對主要的飽和問題作一下分析。
常見的電流互感器飽和主要有兩種：穩(wěn)態(tài)飽和與暫態(tài)飽和。其中穩(wěn)態(tài)飽和主要是因為一次電流值太大,進入電流互感器飽和區(qū)域,導致二次電流不能正確的傳變一次電流。暫態(tài)飽和,則是因為大量的非周期分量的存在,進入電流互感器飽和區(qū)域。
1.1電流互感器穩(wěn)態(tài)仿真分析
在ATP中搭建的電流互感器模
非線性元件的勵磁曲線
1.2電流互感器暫態(tài)仿真分析
二次負載為電阻的暫態(tài)飽和波形(R=5)
二次側負載為電感的暫態(tài)飽和波形
從系統(tǒng)仿真軟件ATP中,利用其不同的勵磁元件仿真電流互感器的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的波形知,在鐵心未飽和前,一次電流和二次電流完全成正比例,當達到飽和后,勵磁不再增加,飽和后,不產(chǎn)生電動勢。
2 電子式電流互感器
2.1有源型電子式電流互感器
有源型電子式電流互感器特點是一次傳感器為空心線圈,高壓側電子器件需要由電源|穩(wěn)壓器供電方能工作。其原理如下圖所示：
2.2無源磁光玻璃型電子式電流互感器
無源磁光玻璃型電子式電流互感器特點是一次傳感器為磁光玻璃,無需電源供電。其原理如下圖所示：
3 工作原理
3.1法拉第磁光效應
法拉第磁光效應：如果通過一次導線的電流為i,導線周圍所產(chǎn)生的磁場強度為H,當一束線偏陣光通過該磁場時,線偏陣光的偏振角度會發(fā)生偏振,其偏振角θ的計算公式為：
式中：V為磁光玻璃的verdet常數(shù),L為光線在磁光玻璃中的通光路徑長度。
3.2法拉第磁光效應在產(chǎn)品中的應用
在電子式電流互感器中將L設計為環(huán)路,由法拉第磁光效應原理,則：
根據(jù)安培環(huán)路定律,在環(huán)路中
可推出：
根據(jù)馬呂斯定律,在本產(chǎn)品中：
4 二次控制系統(tǒng)和接口連接形式
4.1二次處理系統(tǒng)
4.2接口連接形式
4.2.1模擬接口連接形式
4.2.2數(shù)字接口連接形式
5 特點
⑴不充油不充氣,安全可*,免維修。
⑵傳感器無鐵磁材料,不存在磁滯、剩磁和磁飽和現(xiàn)象。
⑶一次、二次間傳感信號由光纜連接,絕緣性能優(yōu)異,且具有較強的抗電磁干擾能力。
⑷體積小、重量輕,安裝使用簡便。
⑸低壓側無開路而引入高壓的危險。
⑹具有光、電數(shù)字接口功能,便于二次部分的升級換代和數(shù)字化變電站的建設。
