近日,中國電機工程學(xué)會組織來自電力、光學(xué)等領(lǐng)域的專家,對我國首臺“高可靠自主化光纖電流互感器”進行技術(shù)鑒定。以中國科學(xué)院院士陳維江為代表的行業(yè)專家一致認為,該項目形成全系列光學(xué)電流互感器成套裝備,代表領(lǐng)域內(nèi)國際最高技術(shù)水平,對實現(xiàn)領(lǐng)域內(nèi)科技自立自強與創(chuàng)新超越具有重要意義。
隨著電力行業(yè)的飛速發(fā)展,對電流測量精度的要求越來越高,傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式電流互感器不斷顯露出它的局限性:精度不高、絕緣性不夠、易受電磁干擾、重量太大、體積驚人、價格昂貴、以及容易保護誤動作等。
光纖電流互感器正是為了克服電磁感應(yīng)式電流互感器的缺點而研制的,光纖電流互感器具有絕緣性能好,抗電磁干擾能力強,測量準確度高,體積小,重量輕,測量動態(tài)范圍大,頻帶寬等優(yōu)點,因此,光纖電流互感器具有極大的研究和應(yīng)用前景。
光纖電流互感器是一種以光纖作為敏感介質(zhì)的電流轉(zhuǎn)換裝置,通常由光纖線圏、采集器和聯(lián)結(jié)光纖組成。
80年代初,美國采用日本、德國的相關(guān)研究資料,在超高壓電力系統(tǒng)領(lǐng)域進行塊狀結(jié)構(gòu)的光纖電流互感器方案研究,并成功實現(xiàn)了161KV的繼電保護的掛網(wǎng)運行。美國國家標準與技術(shù)研究所采用YIG晶體作為磁光材料進行光纖電流傳感器研制,并于90年后期一些相關(guān)研制單位推出了掛網(wǎng)實驗報告。
1996年,美國 3M 公司全新推出了全光纖電流傳感器模塊,使光纖電流傳感器進一步得到發(fā)展。日本研究了500KV以及100OKV高壓電網(wǎng)測量用的光纖電流互感器,還進行了600OV至500KV電壓等級的光學(xué)電流互感器的研究。
和國外相比,國內(nèi)對于光學(xué)電流互感器的研究起步較晚。80年代末,清華大學(xué)和沈陽互感器廠合作研發(fā)了光纖電流互感器,并在四平成功掛網(wǎng)運行,獲得了國內(nèi)首次成功掛網(wǎng)運行的成績。燕山大學(xué)于2001年成功研制了國家標準GB1208-1997規(guī)定的0.2級精度的混合式光纖電流互感器,通過試驗并取得了良好的試驗結(jié)果。中國電科院、南瑞繼保、南瑞航天電氣等單位不斷努力研制全光纖型電流互感器,并有少量產(chǎn)品應(yīng)用于實際工程當中。
長期以來,光纖電流互感器及其核心光電器件主要依賴進口,并且由于其面臨極端低溫、外部振動、強電磁干擾等復(fù)雜嚴酷的運行環(huán)境,故障率居高不下,多次導(dǎo)致直流閉鎖及臨停,成為制約直流工程可靠運行的難題。
針對近年來發(fā)生的運行故障現(xiàn)狀,中國電科院、國網(wǎng)江蘇電力公司組成的團隊經(jīng)過十余年的技術(shù)攻關(guān),突破光纖電流互感器偏振光學(xué)解析方法和擾動機理、波片一體化傳感光纖研制工藝、核心光電器件可靠性增長試驗方法、運行狀態(tài)智能監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)等核心難題。
最終,團隊研制出首臺100%全國產(chǎn)化的高可靠自主化光纖電流互感器,實現(xiàn)溫度、抗振性能等環(huán)境耐候性和可靠性關(guān)鍵指標的全面提升,并在±800kV青南換流站成功掛網(wǎng)運行,標志著我國徹底解決了光學(xué)電流測量領(lǐng)域的“卡脖子”難題。在此過程中,項目團隊累計發(fā)布標準19項,取得發(fā)明專利46項,發(fā)表論文專著49篇,獲軟件著作權(quán)17項。
資料來源:《科技日報》、百科、黃麗萍《光纖電流互感器技術(shù)綜述》
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