石榴石型直流光学电流互感器及其稳定性研究

随着我国智能电网建设的快速推进,电力系统中电压等级不断提高。针对电力系统中直流电流的检测,设计了基于钕铁硼永磁薄膜矫正的直流光学电流互感器结构。设计了直流光学电流传感器直通式传感头光路结构以及透射式和反射式两种系统光路结构,分析入射线偏振光的不同偏振分量对其影响。针对石榴石磁光材料中存在的零失散问题,通过磁控溅射法在石榴石材料表面生长一层钕铁硼永磁薄膜来降低零失散带进的测量误差。测量了石榴石材料表面的钕铁硼永磁薄膜磁滞回线,试验证明钕铁硼永磁薄膜具有良好的磁性能。设计并在实验室搭建了直流光学电流传感器的光电测试系统,将永磁薄膜厚度分别为1μm、2μm、4μm、5μm、100 nm和500 nm的石榴石材料作为敏感元件放入测试系统中,通过大电流发生器改变导线中直流电流的大小并采集相关数据进行处理分析。结果表明,该互感器的灵敏度和测量范围可以通过调节敏感元件离导线中心的距离来实现,并且该互感器测量的输出线性度高,方位角改变和电流的大小响应曲线线性度好。多次测量误差小于0.4%,多次测量的拟合曲线的重复性表现良好,表明缩短磁光材料厚度能有效地提高互感器运行的稳定性。