用于高电压技术下的光电压传感器.pdfVIP

维普资讯 第 1O卷 第 1期 重 庆 电力 高 等 专 科 学 校 学 报 2005年 3月 JournalofChongqingElectricPowerCollege Mar．2oo5 VoL1O NO．1 — — 用于高电压技术下的光电压传感器 蒋 燕 林 明 宇 李 霜 编译 (重庆电力高等专科学校电力工程系，重庆 400053) 【摘要】介绍230kV光电压传感器的结构和测试。这种光电压传感器采用三个电／光电场传感器，其安装位置和输出 都分别按照求积分的方法选择和组合，以获得电压测量值。即使在现场环境改变而引起电场干扰的情况下，该光电 压传感器输出的电压测量值也满足IECO．296级标准。 【关键词】电场效应；高电压技术；光学；传感器；测量 【中图分类号】TM451 【文献标识码】A 【文章编号】1008—8032(2005)O1—0010—05 O 引言 光电压传感器 (0VT)的优越性远大于传统的电感或 电容构成的电压互感器，它是完全电气隔 离的，并且频带宽、动态范围大、重量轻、体积小。在传感器头和监控器之间采用光纤来传送测量 信息，使得测控人员与高电压环境完全实现电气隔离并保证了测量不受电磁干扰的影响。 本文将先阐述光电压传感器的基本工作原理，然后综述标准高压实验室测试和用于验证0VT精 度的附加测试项 目，并给出测试结果。文中给出在一个230kV光电压传感器 (0VT)上测得的实验结 果，在这个0VT中使用了三个 电／光电场传感器来精确地测量 电压。这种光电压传感器的内部电极是 分开独立布置的，彼此之间相距一个安全距离，所以不需要专门的绝缘，如S 气体或其它的绝缘物 质，并且采用积分方法来计算测量电压。积分法是利用在高压电极和接地 电极之间的电场采样值， 得到一条数字电场积分曲线，从而获得在这些电极之间的精确的电压测量值。电场传感器封装在一 个高压绝缘体 内，该绝缘体 内充满N。气体，为光电场传感器提供一个安全的环境。采用这种处理方 法，外部几何环境的变化 (如变 电站中在0VT附近安装其它设备)不会影响其测量精度，也不会要 求对光电压传感器重新校准。 1 设计思想和工作原理 这种光电压传感器的中心设计思想就是电场的数字积分，它决定了使用的光电场传感器的个 数、安装位置以及在最大的电场干扰情况下怎样对其输出量进行加权和组合 以得到要求的电压测量 精度 。 在任何一条积分路径上，从a点到b点的电场分量方向都平行于这两点之间的电位差方向，即 Vab。假设a和b取决于x轴，并且积分路径是一条直线，通过一个加权和的近似积分由下式给出： { Ar Vab=一J (x)dx~一∑ () (1) 正 j-l 这里，El是电场沿x轴方向的x一分量，N是采样值的数量，x是采样位置， 是采样值的权重。 该积分方法可以用于决定x和a ，这需要定义一个无扰动系统和一个最大扰动系统。通常，无扰 [收稿 日期]2004-02—10 维普资讯 第 1期 蒋 燕 等 ：用 于 高 电压 技 术 下 的光 电压 传 感 器 一ll一 动系统是一个导体和介质的特殊结构，在a、b两点之间有一个特殊的电场E。，称为E=” 。任何一个 被干扰系统的E。都可用一个比例系数p和E：表示，即：E。(x)=p(x)Eu (x)。对于一个给定的 ， 该积分方法计算出x和a ，使得对于任何一个能用2N一1或小于2N一1次幂的多项式精确表达 的p，式 (1)都是精确的。 光电压传感器的外部结构是一个230kV绝缘柱体，这个绝缘柱体由一个内直径为35．8cm、壁厚 为8mm并在外部复盖了一层硅酮橡胶的玻璃纤维管构成，以提供设计要求的结构强度。在这个绝缘 柱体内部，有一个较小的玻璃纤维管，其内直径为19．8cm， 壁厚为4mm，其长度从顶部法兰盘到底 部法兰盘，用于安装电场传感器。在这个内部玻璃纤维管的两端有两个相距约2．1