探讨GIS中光电电流互感器的设计与运用
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【摘 要】光电电流互感器在实际的使用中有着突出的优点和实用性，因而日益得到广泛地运用。近些年来，光电电流互感器开始逐步在GIS上运用，而且已经取得了较深的进展。本文将结合实例就光电电流互感器在GIS上的设计与运用进行探讨，以期取得深入的研究成果。
一、引言
随着现代社会对于电力需求的日益增长，电网运行中的电流和电压对电力系统的要求越来越高，使得过去的电流互感器的体积变得越来越大，其中的绝缘结构也变得越来越复杂，而且由于过去的电流互感器存在磁滞、不能二次开路等问题，已经无法满足电力发展的要求，使得传统的电流互感器的实用性受到了很大的质疑。并且过去的电流互感器只能输出模拟信号，不能输出数字信号，因而无法和数字化变电站实现对接。为了解决这些问题，适应时代的发展，光电电流互感器应运而生了。光电电流互感器根据磁光效应的原理和结构可分为有源型、无源型和全光纤型等三种类型。光电电流互感器具有如下的优点：一是其内部不含铁芯，故不存在磁饱和和铁磁谐振等干扰现象，使得光电电流互感器的运行状态更加稳定，确保了电力系统运行的平稳；二是光电电流互感器由于其高低压之间的通过光纤联系，在光纤超高的绝缘性能下，可以进行二次回路的开路，故而不会产生因为二次开路导致的高压的危险，并且消除了电磁的干扰，确保了系统的安全性和稳定性；三是光电电流互感器的过电量十分巨大，可以有效消除线路短路时引发的瞬时电流过高下导致的磁饱和的问题，确保系统的稳定运行；四是不具有易燃易爆等危险性因素；五是光电电流互感器的体积小，制造成本较低，结构较为简单，具有很强的实用性。
二、GIS中光电电流互感器的设计与运用实例
接下来，本文将以某一GIS项目为例，就光电电流互感器在GIS中的设计与运用进行探讨。该GIS项目中电压为126KV，自项目正式运行以来，电力系统运行未发生重大故障，运行状态较为平稳。
1.光电电流互感器设计与运用的思路
GIS项目组成员在项目之初就产生了激烈的争论，争论的焦点之一就是将光电电流互感器放置在六氟化硫气体中还是放置在自然空气中。
第一种方案将光电电流互感器放置到六氟化硫之后，此时光电电流互感器在六氟化硫气体之中就相当于至于很高的气压环境内，但是光电电流互感器要想与控制箱实现连接，就需要光纤起到连接作用。但是从六氟化硫的高气压环境中如何将光纤接到控制箱是一个十分困难的问题。如果将光纤按照电磁式电流互感器的形式制作接线端口，那么，此时就需要十分专业的无缝焊接技术。但如果采用焊接的形式，又回到光电信号通过光纤形成一定的干扰，更为重要的事，焊接形式的牢固程度还不能确保。
第二种方案就是将光电电流互感器放置在平常的空气环境中。这种方案，不需要考虑空气压力的因素，也就不需要考虑焊接的问题。但这种方案的最大问题就是如何确保光电电流互感的密闭性以及涡流是否会对测量的精度产生的影响，以及可能产生的影响。
GIS项目组成员在经过认真的分析比对后，最终还是选择了第二种方案。第二种方案将系统运行的安全性、可靠性以及稳定性放在了首位，并且还将方案实施的可操作性考虑进来了。
2.方案问题的解决
将光电电流互感器的设计结构与传统的电磁式电流互感器进行分析对比后，最终确定将光电电流互感器放置在空气中，并进行了如下的设计：
首先，应当拥有一个合适的大型法兰，将光电电流互感器放置在大型法兰内，并在大法兰的侧面引出光纤，此时光纤与光电电流互感器的连接处的部位在互感器的内侧，连接处再用另外相应型号的大法兰压紧，从而实现了光电电流互感器与六氟化硫气体的有效隔绝。
其次，由于法兰属于金属物质，两个大法兰金属面直接接触会在光电电流互感器运行时产生环流，而这将会对于光电电流互感器的测量精度和准度产生直接的干扰。为了解决这个问题，考虑到环流的电压很低，因此可以在两个大法兰的金属接触面采取静电喷涂的形式，以阻断环流回路，并且确保了六氟化硫提起的密闭性。
最后，由于这种设计运用了法兰的结构，因而会使得光电电流互感器的电场发生改变。为了有效地确保这种设计方案能够通过测试和验收，需要对该方案进行模拟计算。模拟计算需要使用到限元分析软件，当前市场上较为成熟的限元分析软件为ANSYS。运用ANSYS对两个法兰的金属环与导体进行场强实验。该实验使用雷电制造设备施加550KV的电压在导体上，此时法兰和屏蔽罩属于地电位，经过ANSYS软件的精确分析，最终计算出法兰及屏蔽罩边沿部位的场强为最大，最大值可达到20kv/mm，这意味法兰结构的绝缘性较好。
该方案经过项目组人员的深入研究和科学精确地模拟计算，最终得以通过测试和验收。目前，该项目已经运行了较长时间，系统运行较为平稳，效果良好。当前我国在光电电流互感器的研究方面已经取得了一定的研究成果，但在高电压等级上还存在亟待解决的难题。例如，如何降低应力和温度导致的双折射的情况，如何确保系统长期运行的运行，以及如何加强运行中的准度和精度。
三、结论
通过对光电电流互感器在GIS上思路、方案选择、实验及问题的解决的论述上，可知光电电流互感器在GIS上设计与运用上已经取得初步的成果。鉴于光电电流互感器相较于过去的电磁电流感应器具有明显的优势，光电式电流感应器目前获得了越来越多的生产厂家和用户的肯定，可以预测，在不久的将来，光电式电流感应器将会全面替代电磁式电流互感器，并将互感器的技术提升一个大台阶，使电流互感器的技术更加成熟，为互感器技术发展的事业做出更大的贡献。
参考文献：
[1]卢启柱.新型光电式电流互感器的研制[J].光电子技术，2009（03）.
[2]胡丹、钱波.高性能通用信号处理器[J].火控雷达技术，2010（03）.
[3]卢启柱、刘丰、芦鑫、张保军、毕卫红.有源型光纤电流互感器的研究[J].光通信技术，2009（06）.
[4]王晓艳、魏新宇、冯家鹏.一种有源式电子电流互感器的设计[J].科技情报开发与经济，2008（17）.
[5]王晓艳、魏新宇.一种VFC式电子电流互感器的设计[J].广东输电与变电技术，2008（05）.