本發(fā)明涉及一種改善光學(xué)電壓互感器內(nèi)電場(chǎng)分布的介質(zhì)包裹法。

背景技術(shù)：

光學(xué)電壓互感器能夠有效地克服傳統(tǒng)電磁式電壓互感器的缺點(diǎn)，適應(yīng)電力系統(tǒng)智能化的發(fā)展，具有廣闊的應(yīng)用前景。光學(xué)電壓互感器的核心是基于Pockels效應(yīng)的電光晶體，其內(nèi)電場(chǎng)分布的均勻性對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大。在實(shí)際應(yīng)用中，光學(xué)電壓互感器不可避免地受到震動(dòng)、元器件連接的老化與熱脹冷縮等問(wèn)題的影響，導(dǎo)致光學(xué)器件的相互位置產(chǎn)生偏移或光路產(chǎn)生偏移，進(jìn)而影響電光晶體內(nèi)電場(chǎng)的分布。如ABB公司提出的一種五片鍺酸鉍晶體疊加結(jié)構(gòu)的光學(xué)電壓互感器，光路或電光晶體發(fā)生微小偏移時(shí)導(dǎo)致電光晶體的內(nèi)電場(chǎng)分布不均勻，引入約0.5%的電壓積分誤差，無(wú)法滿足0.2%的準(zhǔn)確度要求。造成晶體內(nèi)電場(chǎng)不均勻的主要原因是與電光晶體直接接觸的介質(zhì)（通常是SF6氣體）的介電常數(shù)（1.002）遠(yuǎn)小電光晶體（如鍺酸鉍）的介電常數(shù)（16.3），使晶體內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度小、電勢(shì)下降慢，晶體外的電場(chǎng)強(qiáng)度大、電勢(shì)下降快，在電光晶體邊緣處產(chǎn)生電場(chǎng)突變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種改善光學(xué)電壓互感器內(nèi)電場(chǎng)分布的介質(zhì)包裹法，有效降低了電壓互感器的電壓積分誤差，提高了測(cè)量準(zhǔn)確度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種改善光學(xué)電壓互感器內(nèi)電場(chǎng)分布的介質(zhì)包裹法，其特征在于：在高壓電極和地電極間依次設(shè)置第一石英玻璃、電光晶體、第二石英玻璃；所述電光晶體的周側(cè)包設(shè)有氧化鋁陶瓷。

進(jìn)一步的，所述第一石英玻璃、電光晶體、第二石英玻璃均為圓柱形。

進(jìn)一步的，所述電光晶體與氧化鋁陶瓷的縱向高度相同。

進(jìn)一步的，所述電光晶體為鍺酸鉍電光晶體。

進(jìn)一步的，在光路發(fā)生偏移時(shí)，所述氧化鋁陶瓷的厚度滿足以下條件：

其中，ε₁為光路發(fā)生偏移時(shí)引入的誤差，d為氧化鋁陶瓷的厚度。

進(jìn)一步的，在電光晶體發(fā)生偏移時(shí)，所述氧化鋁陶瓷的厚度滿足以下條件

其中，ε₂為電光晶體發(fā)生偏移時(shí)引入的誤差，d為氧化鋁陶瓷的厚度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：本發(fā)明利用介電常數(shù)相近的氧化鋁陶瓷包裹電光晶體，避免了電光晶體因與介電常數(shù)相差較大的絕緣氣體直接接觸引起電場(chǎng)突變，使晶體內(nèi)電場(chǎng)分布的均勻性得到改善。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明光路偏移示意圖。

圖3是本發(fā)明晶體偏移示意圖。

圖中：1-高壓電極；2-第一石英玻璃；3-電光晶體；4-第二石英玻璃；5-地電極；6-氧化鋁陶瓷；7、8、9-光路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，本發(fā)明提供一種改善光學(xué)電壓互感器內(nèi)電場(chǎng)分布的介質(zhì)包裹法，其特征在于：在高壓電極1和地電極5間沿電場(chǎng)方向依次設(shè)置第一石英玻璃2、電光晶體3、第二石英玻璃4；所述電光晶體3的周側(cè)包設(shè)有介電常數(shù)與電光晶體相近的氧化鋁陶瓷6。優(yōu)選的，所述第一石英玻璃2、電光晶體3、第二石英玻璃4為處于同一直線上的圓柱形，且截面半徑相同。所述電光晶體3與氧化鋁陶瓷6的縱向高度（沿著電場(chǎng)方向上的長(zhǎng)度）相同，避免了電光晶體與電壓互感器內(nèi)的SF₆絕緣氣體直接接觸，減小了因不同材料的介電常數(shù)相差過(guò)大而引起的電場(chǎng)突變，使晶體內(nèi)電場(chǎng)分布的均勻性得到改善。其中氧化鋁陶瓷在光路7之外，對(duì)光路不產(chǎn)生影響。圖2中，7為正常狀態(tài)下的光路，8為左偏的光路，9為右偏的光路。

于本實(shí)施例中，所述電光晶體為鍺酸鉍（Bi₄Ge₃O₁₂）電光晶體。

實(shí)施例一：

以110kV電壓等級(jí)的光學(xué)電壓互感器為例，選擇電光晶體為鍺酸鉍晶體，其長(zhǎng)度為50mm，直徑為10mm，介電常數(shù)為16.3；石英玻璃（包括第一石英玻璃和第二石英玻璃）每片長(zhǎng)度為34.575mm，直徑為10mm，介電常數(shù)為3.8；包裹介質(zhì)為氧化鋁陶瓷，其介電常數(shù)為10。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，以光路發(fā)生偏移時(shí)引入的誤差ε₁作為目標(biāo)函數(shù)，包裹在電光晶體周側(cè)的氧化鋁陶瓷的厚度d（垂直于電場(chǎng)方向）作為變量進(jìn)行擬合，得到此時(shí)的誤差表達(dá)式為：

請(qǐng)參照?qǐng)D3，同理，以晶體發(fā)生偏移時(shí)引入的誤差ε₂和氧化鋁陶瓷的厚度d進(jìn)行擬合，也可得到誤差的表達(dá)式：

在以上條件下，包裹介質(zhì)的厚度d選擇為3.6mm時(shí)，晶體或者光路發(fā)生小角度偏移時(shí)產(chǎn)生的電壓積分誤差低于0.01%，能夠保證互感器0.2%的準(zhǔn)確級(jí)要求。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。