改善光學(xué)電壓互感器內(nèi)電場(chǎng)分布的介質(zhì)分層法制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)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)分層法，其特征在于：在高壓電極和地電極間依次設(shè)置第一電光晶體薄片、石英玻璃、第二電光晶體薄片。本發(fā)明專利技術(shù)有效地避免了電光晶體邊緣處的電場(chǎng)突變、改善了晶體內(nèi)部電場(chǎng)分布的均勻性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)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)分層法。
技術(shù)介紹
目前，光學(xué)電壓互感器大多基于Pockels效應(yīng)，按照調(diào)制方式分為橫向調(diào)制和縱向調(diào)制。通常認(rèn)為縱向調(diào)制時(shí)的電壓積分誤差與電場(chǎng)分布無(wú)關(guān)，外電場(chǎng)的干擾和極間電場(chǎng)分布的不均勻不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于震動(dòng)、光學(xué)器件連接的老化以及熱脹冷縮等因素，使光學(xué)器件的相互位置產(chǎn)生微小的偏移或光路發(fā)生偏移，導(dǎo)致電光晶體內(nèi)電場(chǎng)的分布不均勻而產(chǎn)生測(cè)量誤差。如常見(jiàn)的縱向調(diào)制光學(xué)電壓互感器采用8片電光晶體疊層式結(jié)構(gòu)，晶體之間的介質(zhì)為SF6絕緣氣體，當(dāng)晶體薄片或光路發(fā)生微小偏移時(shí)，其晶體內(nèi)電場(chǎng)分布的均勻性變差，對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度影響嚴(yán)重。造成晶體內(nèi)電場(chǎng)分布不均勻的主要原因是電光晶體（如鍺酸鉍）的介電常數(shù)（16.3）遠(yuǎn)大于SF6絕緣氣體的介電常數(shù)（1.002），晶體內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度小、電勢(shì)下降慢，而晶體外的電場(chǎng)強(qiáng)度大、電勢(shì)下降快，導(dǎo)致電光晶體邊緣處的電場(chǎng)突變。另外，多片晶體疊層式結(jié)構(gòu)需要將晶體薄片精確地組合起來(lái)、并保證各晶體薄片的晶向一致，對(duì)加工制作和安裝使用的要求很高，故晶體片數(shù)越多，越容易引入誤差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)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)分層法，有效地避免了電光晶體邊緣處的電場(chǎng)突變、改善了晶體內(nèi)電場(chǎng)分布的均勻性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)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)分層法，其特征在于：在高壓電極和地電極間依次設(shè)置第一電光晶體薄片、石英玻璃、第二電光晶體薄片。進(jìn)一步的，所述第一電光晶體薄片、石英玻璃、第二電光晶體薄片的厚度滿足以下條件：其中，Uπ為高壓電極和地電極之間的電壓，d1為第一電光晶體薄片及第二電光晶體薄片的厚度，d2為石英玻璃的厚度，ε1為第一電光晶體薄片及第二電光晶體薄片的相對(duì)介電常數(shù)，ε2為石英玻璃的相對(duì)介電常數(shù)，n為電光晶體薄片的數(shù)量且n=2，n0為第一電光晶體薄片及第二電光晶體薄片的折射率，γ41為第一電光晶體薄片及第二電光晶體薄片的線性電光系數(shù)，λ為光源波長(zhǎng)。進(jìn)一步的，所述第一電光晶體薄片和第二電光晶體薄片為鍺酸鉍電光晶體。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：本專利技術(shù)根據(jù)測(cè)量電極間電壓的大小，合理選擇電光晶體和石英玻璃的厚度，使電壓互感器具有足夠高的半波電壓、測(cè)量靈敏度和絕緣強(qiáng)度。石英玻璃的存在有效地避免了電光晶體邊緣處的電場(chǎng)突變、改善了晶體內(nèi)電場(chǎng)分布的均勻性。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是光路偏移示意圖。圖中：1-高壓電極；2-第一電光晶體薄片；3-石英玻璃；4-第二電光晶體薄片；5-地電極；6、7、8-光路。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步說(shuō)明。請(qǐng)參照?qǐng)D1，本專利技術(shù)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)分層法，其特征在于：在高壓電極1和地電極5之間沿著電場(chǎng)方向依次設(shè)置第一電光晶體薄片2、石英玻璃3、第二電光晶體薄片4。根據(jù)測(cè)量電壓（即高壓電極和地電極間的電壓）的大小，合理地選擇電光晶體（包括第一電光晶體薄片2和第二電光晶體薄片4）的厚度，使電壓互感器具有足夠高的半波電壓、測(cè)量靈敏度和絕緣強(qiáng)度。石英玻璃的介電常數(shù)為3.8，可以使晶體內(nèi)外電場(chǎng)強(qiáng)度的差異變小、電勢(shì)下降趨緩，從而有效地避免電光晶體邊緣處的電場(chǎng)突變，改善晶體內(nèi)電場(chǎng)分布的均勻性。晶體之間或者光路6發(fā)生微小偏移時(shí)的電壓積分誤差減小到0.05%以下，能夠確保0.2%準(zhǔn)確級(jí)的要求。光路發(fā)生偏移的情況請(qǐng)參照?qǐng)D2，其中，6為正常狀態(tài)下的光路，7為向左偏移的光路，8為向右偏移的光路。于本實(shí)施例中，所述第一電光晶體薄片、石英玻璃、第二電光晶體薄片的厚度滿足以下條件：其中，Uπ為高壓電極和地電極之間的電壓，d1為第一電光晶體薄片及第二電光晶體薄片的厚度，d2為石英玻璃的厚度，ε1為第一電光晶體薄片及第二電光晶體薄片的相對(duì)介電常數(shù)，ε2為石英玻璃的相對(duì)介電常數(shù)，n為電光晶體薄片的數(shù)量且n=2，n0為第一電光晶體薄片及第二電光晶體薄片的折射率，γ41為第一電光晶體薄片及第二電光晶體薄片的線性電光系數(shù)，λ為光源波長(zhǎng)。優(yōu)選的，所述第一電光晶體薄片和第二電光晶體薄片為鍺酸鉍（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，為了保證足夠高的半波電壓、測(cè)量靈敏度及絕緣強(qiáng)度，鍺酸鉍電光晶體的厚度為1mm，石英玻璃的厚度為111mm，半波電壓為7.81MV。為了滿足0.2%準(zhǔn)確度的要求，鍺酸鉍晶體上所施加的電壓UBGO應(yīng)滿足：本專利技術(shù)中UBGO=991V，滿足上述條件。以上所述僅為本專利技術(shù)的較佳實(shí)施例，凡依本專利技術(shù)申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本專利技術(shù)的涵蓋范圍。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種改善光學(xué)電壓互感器內(nèi)電場(chǎng)分布的介質(zhì)分層法，其特征在于：在高壓電極和地電極間依次設(shè)置第一電光晶體薄片、石英玻璃、第二電光晶體薄片。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種改善光學(xué)電壓互感器內(nèi)電場(chǎng)分布的介質(zhì)分層法，其特征在于：在高壓電極和地電極間依次設(shè)置第一電光晶體薄片、石英玻璃、第二電光晶體薄片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善光學(xué)電壓互感器內(nèi)電場(chǎng)分布的介質(zhì)分層法，其特征在于：所述第一電光晶體薄片、石英玻璃、第二電光晶體薄片的厚度滿足以下條件：其中，Uπ為高壓電極和地電極之間的電壓，d1為第一電光晶體薄片及第二電光晶體薄片的厚度，d2為石英玻...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐啟峰，黃奕釩，許志坤，項(xiàng)宇鍇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：福州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：福建;35