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(hào)變換傳遞為低壓小電流信號(hào),從而為系統(tǒng)的計(jì)量、監(jiān)控、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置等提供統(tǒng)一、規(guī)范的電流信號(hào)(傳統(tǒng)為模擬量,現(xiàn)代為數(shù)字量)的裝置;同時(shí)滿足電氣隔離,確保人身和電器安全的重要設(shè)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(wú)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(guò)電磁感應(yīng)原理實(shí)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(yīng)用。現(xiàn)僅對(duì)主要的飽和問(wèn)題作一下分析。
常見(jiàn)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?yàn)橐淮坞娏髦堤?進(jìn)入電流互感器飽和區(qū)域,導(dǎo)致二次電流不能正確的傳變一次電流。暫態(tài)飽和,則是因?yàn)榇罅康姆侵芷诜至康拇嬖?進(jìn)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(lì)磁曲線
1.2電流互感器暫態(tài)仿真分析
二次負(fù)載為電阻的暫態(tài)飽和波形(R=5)
二次側(cè)負(fù)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(lì)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(dāng)達(dá)到飽和后,勵(lì)磁不再增加,飽和后,不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。
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(diǎn)是一次傳感器為空心線圈,高壓側(cè)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(wú)源磁光玻璃型電子式電流互感器
無(wú)源磁光玻璃型電子式電流互感器特點(diǎn)是一次傳感器為磁光玻璃,無(wú)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(yīng)
法拉第磁光效應(yīng)：如果通過(guò)一次導(dǎo)線的電流為i,導(dǎo)線周圍所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度為H,當(dāng)一束線偏陣光通過(guò)該磁場(chǎng)時(shí),線偏陣光的偏振角度會(huì)發(fā)生偏振,其偏振角θ的計(jì)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(zhǎng)度。
3.2法拉第磁光效應(yīng)在產(chǎn)品中的應(yīng)用
在電子式電流互感器中將L設(shè)計(jì)為環(huán)路,由法拉第磁光效應(yīng)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(diǎn)
⑴不充油不充氣,安全可*,免維修。
⑵傳感器無(wú)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(hào)由光纜連接,絕緣性能優(yōu)異,且具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力。
⑷體積小、重量輕,安裝使用簡(jiǎn)便。
⑸低壓側(cè)無(wú)開(kāi)路而引入高壓的危險(xiǎn)。
⑹具有光、電數(shù)字接口功能,便于二次部分的升級(jí)換代和數(shù)字化變電站的建設(shè)。