新型無分壓式光學電壓互感器的研究

胡雪霏

（國網北京延慶供電公司，北京 102100）

本文的研究問題是光學電壓傳感器與普通光學互感器之間的不同之處，高斯數值積分計算方法是由國外一家大型公司研究出來并投入使用，國外用的電壓都是110kV并且很早就進行投入使用中。本文針對我國的220kV常用空心絕緣子，基于電磁場有限元分析方法確定了220kV新型OVT的合理結構；利用高斯數值積分算法確定了光學電壓傳感器在VT中的具體安裝位置；對高斯數值的計算法進行了幾種經典的電磁干擾可以確定其準確性。

光學電壓互感器電壓測量部分采用三個安裝于絕緣子軸向的光學電壓傳感頭，通過數值積分算法確定光學傳感頭的精確安裝位置，實時采集OVT軸向場強信號,通過數值積分算法確定系統電壓。與傳統互感器相同，光學電壓互感器在正常長期運營下也存在絕緣安全的問題。為了滿足其絕緣性，應合理的進行設計以滿足測量的需要，在實際的運行當中系統的一切外部變化，包括環境的影響、系統的運行、ovt的變化等等，為了使測量的準確無誤，其軸向場強的使用情況應盡量的小，具體涉及到絕緣材料，采用半導體材料使其屏蔽。

我國目前研發的產品可靠經濟實惠，推動了市場和行業的前進。

1 互感器的作用

新型的光學電壓互感器的結構如圖1所示。

將大電壓轉換成小的電壓，大電流轉換成小電流小的電壓和小的電流進行二次側，形成一套自主穩定的裝置，這就是電力系統的作用。

圖1 新型光學電壓互感器結構

主要作用：電壓互感器就是通過電壓電流之間相互感應從而進行降壓升壓的，電流通過一次繞組經過整理將電壓完整地傳遞到二次繞組之中，把一次繞組中的高電壓通過電磁感應轉換成低電壓，使其標準化，可以使用小的生產設備而且還降低了二次側設備的絕緣效果，二次繞組之后的設備和二次系統與一次繞組形成更好的絕緣，從而讓二次繞組和設備變得更安全，更實用。

按原理可以分為：電磁式、電容式、光學式等。

光學互感器的原理：利用電子技術和光學原理用玻璃纖維傳遞信號的一種互感器稱為光學電壓互感器。和普通傳感器相比較，光學傳感器更快更穩定，其利用玻璃纖維形成通道，利用光傳播省時高效。

2 國外與國內光學傳感器各研制的情況

發達國家早在20世紀六七十年代就已經取得了很大的發展與進步，到了20世紀八九十年代，發達國家已將光學電壓互感器投入到了試用階段，主要研發比較有成果和突出的有美國、日本、德國等國家。

我國20世紀八九十年代研制光學電壓互感器，其中各大高校在其中起到了較為重要的作用。

光學互感器已經研制了許多年，技術上已經成熟，但是到實際應用中，還有很多問題需要解決。

（1）在實際運行中最大的問題就是不能長期運行，長期運行后其溫度的影響。

（2）互感器的長期運行溫度的變化會影響中新波飄逸，從而引起延遲，產生的數據較為不穩定。

（3）光學傳感器是利用玻璃纖維傳送，光在玻璃纖維中傳送時和機械擾動時其內部會產生應力，內部應力破壞玻璃纖維并且不能消除。

2.1 新型光學電壓互感器分析

2.2 通過有限元方法確定合理的互感器結構參數

以220kV為基準在不同的互感器結構參數時VT軸向場強分布。新型光學電壓互感器經常采用220kV的電壓空心絕緣子做成。

3 電壓互感器結構參數

基于典型三種空心絕緣子的VT結構參數如表1所示，利用ANSYS對三種結構的VT進行場強計算，得到的軸向場強分布值如下。

表1 電壓互感器結構參數 mm

VT長度，上電極長度，下電極長度，上電極直徑，下電極直徑。

一：2560，160，200，130×2，130×2

二：2663，90，130，120×2，120×2

三：2500，90，90，170×2，170×2

由分析的VT軸向場強可得三種結構的軸向場強最大值與最小值（單位：V/mm）依次為：結構一：467．111，66．401；結構二：268．869，32．623；結構三：284．187，62．96。

4 結語

本文介紹了一種新型的利用高斯數值積分算法計算系統電壓的光學電壓互感器，與傳統互感器相比，此種互感器克服了傳統互感器的諸多固有缺點。通過半導體屏蔽材料的應用，克服了外電場對OVT軸向場強分布的影響；通過高斯數值積分方法，實現了利用三個光學電壓傳感器精確測量系統電壓的目的，并且在無干擾下計算電壓精度滿足IEC0．2級標準；在三種電磁干擾下高斯數值積分算法的計算精度也滿足IEC0．2級標準。這種新型光學電壓互感器在電力系統中具有廣闊的應用前景。

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