互感器技术课件.ppt

关于互感器技术
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互感器定义
互感器(instrument transformer)是按比例变换电压或电流的设备。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或10A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。按比例变换电压或电流的设备。
第二页，本课件共有14页
互感器实际应用中的拓朴结构
第三页，本课件共有14页
互感器与合并单元
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互感器分类
互感器按照不同的划分标准可以分为：
1. 按工作状态：电压互感器、电流互感器
2. 按电压等级：低压互感器、高压互感器、超高压互感器
3. 按用途：测量保护用电压互感器、计量用电压互感器
4. 按绝缘材料：油浸式互感器、干式互感器
5. 按绝缘类型：全封闭互感器、半封闭互感器
6. 按变压原理：电磁式互感器、电容式互感器
7. 按输出信号：模拟互感器、数字互感器
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数字互感器-兴起的背景
随着国家建设智能电网的推动，电力系统传输的电力容量越来越大，电压等级越来越高，模拟互感器的绝缘结构越来越复杂，体积和重量越来越大，产品的造价也越来越高。例如，常规的油浸式电流互感器，500kV产品的价格要比300kV的价格增加一倍。而且电磁型电流互感器的铁心具有饱和非线性，当电力系统发生短路故障时，高幅值的短路电流使互感器饱和、输出的二次电流严重畸变，造成保护拒动，使电力系统发生严重事故。
为了解决传统模拟互感器以上问题，科研人员利用光学传感技术和电子学原理相结合研制出了电子式电流互感器，简称数字互感器或光电互感器。
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数字互感器的特点
数字互感器在原理与传统的互感器完全不同，数字互感器是利用光电子技术和光纤传感技术来实现电力系统电压、电流测量的新型互感器。它是光学电压互感器（OVT）、光学电流互感器（OCT）、组合式光学互感器等各种光学互感器的通称。
与传统互感器相比，数字互感器具有以下优点：
绝缘性能好，造价低；不含铁心，不存在磁饱和、铁磁谐振等问题；低压侧不存在开路高电压危险；暂态响应范围大，测量精度高；频率响应范围宽；无易燃、易爆炸等危险；体积小、重量轻。
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数字互感器的分类及特点
数字互感器包括有源电子互感器、无源磁光玻璃电子式互感器和无源全光纤电子互感器。以上三种互感器均有电压型和电流型两种。
有源电子互感器中一次传感器为空心线圈，高压侧电子器件需要由电源供电方能工作，采用光纤传输信号。
无源磁光玻璃电子式互感器利用法拉第(Faraday)磁光效应感应被测信号，一次传感器为光玻璃，采用光纤传输信号。
无源全光纤电子互感器利用法拉第(Faraday)磁光效应感应被测信号，一次传感器为光纤，采用光纤传输信号。
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有源电子互感器示意图
一次传感器-空心线圈
信号传输介质-光纤
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法拉弟磁光效应原理
法拉第磁光效应是指当一束线偏振光沿着与磁场平行的方向通过磁光材料时，线偏振光的振动平面将产生偏转，如图。线偏光振动平面偏转角的大小与磁场强度和光在磁场中所经历的路径距离成正比。
如果敏感路径是闭合环路，那么穿过敏感环路的电流所产生的磁场将作用于闭合环路，产生法拉第相角的大小将遵守安培环路定律。通过磁光材料（光纤或者磁光玻璃）的线偏振光振动平面的偏转角大小，与光学环路的匝数及穿过光学环路的总电流成正比。如果我们能够检测光信号的偏振旋转角，就可以得到对应的被测电流值，这就是法拉第磁光效应电流互感器的基本原理。
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