在儀器儀表行業(yè),電流互感器作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵 “眼睛”,精準(zhǔn)捕捉電流信號,對電力傳輸、分配與使用環(huán)節(jié)的穩(wěn)定運行意義重大。當(dāng)下,其技術(shù)正處于傳統(tǒng)技術(shù)精進(jìn)與前沿技術(shù)探索并行的關(guān)鍵階段。
傳統(tǒng)電磁式電流互感器,基于電磁感應(yīng)原理運作。當(dāng)一次側(cè)大電流通過匝數(shù)較少的繞組時,鐵芯產(chǎn)生交變磁場,該磁場穿過匝數(shù)較多的二次繞組,依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,便在二次側(cè)感應(yīng)出與一次電流成正比的小電流。這種互感器結(jié)構(gòu)相對簡單、技術(shù)成熟,在中低壓配電網(wǎng)廣泛應(yīng)用。不過,它也存在弊端,如電流過大時鐵芯易飽和,導(dǎo)致測量精度下降;存在剩磁問題,影響后續(xù)測量準(zhǔn)確性;且在高壓、復(fù)雜電磁環(huán)境下,受干擾影響大。為克服這些問題,廠商通過優(yōu)化鐵芯材料,采用高磁導(dǎo)率、低磁滯損耗的坡莫合金,減少磁飽和與剩磁影響;改進(jìn)繞組設(shè)計,降低繞組電阻,提升轉(zhuǎn)換效率,以此提升性能。
為突破傳統(tǒng)局限,新型電流互感器技術(shù)不斷涌現(xiàn)。光學(xué)電流互感器利用法拉第磁光效應(yīng),當(dāng)電流產(chǎn)生的磁場作用于光介質(zhì),使通過的偏振光偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)角度與電流大小相關(guān),借此實現(xiàn)電流測量。其優(yōu)勢顯著,絕緣性能卓越,能有效抵御電磁干擾,測量頻帶寬,動態(tài)范圍大,適用于高壓、超高壓輸電系統(tǒng)。例如,在特高壓變電站中,光學(xué)電流互感器可精準(zhǔn)測量大電流,為電力調(diào)度與保護(hù)提供可靠數(shù)據(jù)。但它也面臨挑戰(zhàn),如對光學(xué)元件穩(wěn)定性要求高,環(huán)境溫度、振動等因素會影響測量精度,需進(jìn)一步提升元件性能與抗干擾能力。
量子電流互感器代表著行業(yè)前沿探索方向。2022 年,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等單位聯(lián)合研制出國際首個用于高壓交變電流監(jiān)測的量子電流互感器,并在 110kV 變電站穩(wěn)定運行超一年。其核心利用 NV 色心感知磁場,通過測量電流產(chǎn)生的磁場間接計算電流大小。該互感器測量精度極高,在 0 - 1000A 電流范圍,誤差低至 0.05%;線性度達(dá) 0.16%,靈敏度高,帶寬覆蓋范圍廣,還能交直流通用,且測量數(shù)據(jù)可溯源至物理常數(shù)和時間測量,有望通過衛(wèi)星遠(yuǎn)程授時實現(xiàn)實時在線校準(zhǔn)。不過,目前量子電流互感器還處于發(fā)展初期,成本較高,技術(shù)有待進(jìn)一步完善與規(guī)?;瘧?yīng)用。
從傳統(tǒng)電磁式到光學(xué)、量子等新型技術(shù),電流互感器正朝著更高精度、更強(qiáng)抗干擾能力、更寬測量范圍發(fā)展。儀商網(wǎng)將持續(xù)關(guān)注行業(yè)技術(shù)動態(tài),為從業(yè)者帶來最新資訊,助力行業(yè)在技術(shù)浪潮中把握機(jī)遇。
傳統(tǒng)電磁式電流互感器,基于電磁感應(yīng)原理運作。當(dāng)一次側(cè)大電流通過匝數(shù)較少的繞組時,鐵芯產(chǎn)生交變磁場,該磁場穿過匝數(shù)較多的二次繞組,依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,便在二次側(cè)感應(yīng)出與一次電流成正比的小電流。這種互感器結(jié)構(gòu)相對簡單、技術(shù)成熟,在中低壓配電網(wǎng)廣泛應(yīng)用。不過,它也存在弊端,如電流過大時鐵芯易飽和,導(dǎo)致測量精度下降;存在剩磁問題,影響后續(xù)測量準(zhǔn)確性;且在高壓、復(fù)雜電磁環(huán)境下,受干擾影響大。為克服這些問題,廠商通過優(yōu)化鐵芯材料,采用高磁導(dǎo)率、低磁滯損耗的坡莫合金,減少磁飽和與剩磁影響;改進(jìn)繞組設(shè)計,降低繞組電阻,提升轉(zhuǎn)換效率,以此提升性能。
為突破傳統(tǒng)局限,新型電流互感器技術(shù)不斷涌現(xiàn)。光學(xué)電流互感器利用法拉第磁光效應(yīng),當(dāng)電流產(chǎn)生的磁場作用于光介質(zhì),使通過的偏振光偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)角度與電流大小相關(guān),借此實現(xiàn)電流測量。其優(yōu)勢顯著,絕緣性能卓越,能有效抵御電磁干擾,測量頻帶寬,動態(tài)范圍大,適用于高壓、超高壓輸電系統(tǒng)。例如,在特高壓變電站中,光學(xué)電流互感器可精準(zhǔn)測量大電流,為電力調(diào)度與保護(hù)提供可靠數(shù)據(jù)。但它也面臨挑戰(zhàn),如對光學(xué)元件穩(wěn)定性要求高,環(huán)境溫度、振動等因素會影響測量精度,需進(jìn)一步提升元件性能與抗干擾能力。
量子電流互感器代表著行業(yè)前沿探索方向。2022 年,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等單位聯(lián)合研制出國際首個用于高壓交變電流監(jiān)測的量子電流互感器,并在 110kV 變電站穩(wěn)定運行超一年。其核心利用 NV 色心感知磁場,通過測量電流產(chǎn)生的磁場間接計算電流大小。該互感器測量精度極高,在 0 - 1000A 電流范圍,誤差低至 0.05%;線性度達(dá) 0.16%,靈敏度高,帶寬覆蓋范圍廣,還能交直流通用,且測量數(shù)據(jù)可溯源至物理常數(shù)和時間測量,有望通過衛(wèi)星遠(yuǎn)程授時實現(xiàn)實時在線校準(zhǔn)。不過,目前量子電流互感器還處于發(fā)展初期,成本較高,技術(shù)有待進(jìn)一步完善與規(guī)?;瘧?yīng)用。
從傳統(tǒng)電磁式到光學(xué)、量子等新型技術(shù),電流互感器正朝著更高精度、更強(qiáng)抗干擾能力、更寬測量范圍發(fā)展。儀商網(wǎng)將持續(xù)關(guān)注行業(yè)技術(shù)動態(tài),為從業(yè)者帶來最新資訊,助力行業(yè)在技術(shù)浪潮中把握機(jī)遇。