:一、技術(shù)名稱：全光纖電流/電壓互感器技術(shù)

二、適用范圍：電力行業(yè)智能電網(wǎng)、數(shù)字化變電站建設(shè)

單位節(jié)能量：平均50tce/臺(tái).年

目前推廣比例(%)：1

預(yù)計(jì)2015 年該技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的推廣比例(%)：50

預(yù)計(jì)2015 年總投入(萬元)：180000

預(yù)計(jì)2015 年節(jié)能能力(萬tce/a)：100

主要技術(shù)內(nèi)容

光纖電流互感器利用磁光法拉第效應(yīng)，通過測(cè)量探測(cè)器處疊加的光強(qiáng)的變化，得出對(duì)應(yīng)電流的大小。光纖電壓互感器利用泡克爾斯效應(yīng)，當(dāng)光波通過晶體時(shí)，在兩個(gè)軸上光波之間的相位差會(huì)隨著電壓或電場(chǎng)改變，利用相位差即可測(cè)出對(duì)應(yīng)的電壓變化值。

三、與該節(jié)能技術(shù)相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗現(xiàn)狀

智能電網(wǎng)是國(guó)家“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)培育的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，而電流互感器和電壓互感器是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)核心設(shè)備之一。目前，我國(guó)互感器的需求量以每年12%的速度增長(zhǎng)。傳統(tǒng)的電磁式電流互感器不僅需要消耗大量的銅、鋁等有色金屬材料，而且運(yùn)行過程中能耗量巨大。

與傳統(tǒng)互感器相比，全光纖電流互感器技術(shù)不需要消耗大量的銅、鋁等有色金屬，也不會(huì)對(duì)大氣、水等造成污染，是節(jié)能環(huán)保的高科技產(chǎn)品，將成為未來傳統(tǒng)互感器的替代產(chǎn)品。

四、技術(shù)內(nèi)容

1.技術(shù)原理

光纖電流互感器利用磁光法拉第效應(yīng)，通電后，在通電導(dǎo)體周圍的磁場(chǎng)作用下，兩束光波的傳播速度發(fā)生相對(duì)變化，即出現(xiàn)相位差，最終表現(xiàn)為探測(cè)器處疊加的光強(qiáng)發(fā)生變化。通過測(cè)量光強(qiáng)的大小，即可測(cè)出對(duì)應(yīng)的電流大小;光纖電壓互感器利用泡克爾斯效應(yīng)，當(dāng)光波通過晶體時(shí)，在兩個(gè)軸上光波之間的相位差會(huì)隨著電壓或電場(chǎng)改變，通過監(jiān)測(cè)光強(qiáng)的變化即可測(cè)出對(duì)應(yīng)電壓的大小。

2.關(guān)鍵技術(shù)

(1)相位置零與調(diào)制波復(fù)位雙閉環(huán)控制(負(fù)反饋)技術(shù);

(2)全光纖電流互感器誤差及抑制技術(shù);

(3)共光路、差動(dòng)信號(hào)解調(diào)技術(shù)。

3.工藝流程

全光纖電流互感器應(yīng)用于電氣系統(tǒng)，需要與電氣設(shè)備一體化集成，并滿足電氣設(shè)備復(fù)雜環(huán)境條件要求，同時(shí)需解決一系列系統(tǒng)級(jí)關(guān)鍵工藝技術(shù)問題。主要關(guān)鍵工藝技術(shù)如下：

(1)光纖測(cè)量裝置氣密工藝;

(2)光纖復(fù)合絕緣子真空澆注常溫固化工藝;

(3)特種光纖光路制造工藝。

具體見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5。

五、主要技術(shù)指標(biāo)

1.光纖電流測(cè)量裝置主要技術(shù)指標(biāo)

(1)工作電壓等級(jí)：10kV～1000kV;

(2)測(cè)量范圍：>170kA;

(3)準(zhǔn)確級(jí)：IEC0.2S;

(4)暫態(tài)性能：63kA，5TPE;

(5)工作溫度范圍：-40℃～+65℃。

2.光學(xué)電壓測(cè)量裝置主要技術(shù)指標(biāo)

(1)工作電壓等級(jí)：10kV～500kV;

(2)準(zhǔn)確級(jí)：IEC0.2;

(3)保護(hù)準(zhǔn)確級(jí)：3P;

(4)工作溫度范圍：-40℃～+65℃。

六、技術(shù)應(yīng)用情況

該技術(shù)已獲得8項(xiàng)國(guó)家專利。2009年6月，該技術(shù)通過江蘇省信息產(chǎn)業(yè)廳組織的“NAE-GL系列全光纖電子式電流互感器”科技成果鑒定;2011年12月通過了中國(guó)航天科技集團(tuán)公司組織的技術(shù)成果鑒定;2012年4月“電氣系統(tǒng)電學(xué)參量寬頻域光纖精密測(cè)量及技術(shù)應(yīng)用”通過了中國(guó)機(jī)械聯(lián)合會(huì)組織的技術(shù)鑒定，其綜合技術(shù)水平居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)。

2008年4月，該技術(shù)首次在安徽淮北大唐電廠成功應(yīng)用，截止到目前，產(chǎn)品最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間達(dá)4年，該技術(shù)已覆蓋10kV至750kV電壓等級(jí)，共計(jì)49個(gè)工程項(xiàng)目，數(shù)量超過1650相，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品向發(fā)達(dá)國(guó)家出口。在高壓電力領(lǐng)域，光纖電流互感器已應(yīng)用于48個(gè)智能變電站，光纖電壓測(cè)量裝置應(yīng)用于6個(gè)智能變電站工程項(xiàng)目，其中包含多個(gè)國(guó)家電網(wǎng)重大示范工程。

七、典型用戶及投資效益

典型用戶：國(guó)電南瑞科技股份有限公司、延安750kV智能變電站、何橋110kV智能變電站

典型案例1

建設(shè)規(guī)模：1×2100MVA延安750kV智能變電站。主要技改內(nèi)容：高壓設(shè)備智能化，主要設(shè)備為全光纖電流/電壓互感器。節(jié)能技改投資額200萬元，建設(shè)期1年。每年可節(jié)能1000tce，年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益為68萬元，投資回收期3年。

典型案例2

建設(shè)規(guī)模：2×50MVA何橋110kV智能變電站。主要技改內(nèi)容：智能一次設(shè)備，主要設(shè)備包括全光纖電流/電壓互感器。節(jié)能技改投資額1200萬元，建設(shè)期約1.5年。每年可節(jié)能459tce，年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益240萬元，投資回收期5年。

八、推廣前景和節(jié)能潛力

光纖電流/電壓互感器主要應(yīng)用在110(66)kV及以上電壓等級(jí)的智能化變電站領(lǐng)域。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司《國(guó)家電網(wǎng)公司“十二五”智能化規(guī)劃》，“十二五”期間，國(guó)家電網(wǎng)公司將新建110(66)kV及以上電壓等級(jí)智能變電站5100座、變電站智能化改造約1000座。預(yù)計(jì)到2015年，國(guó)家電網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域110(66)kV及以上電壓等級(jí)智能變電站將占變電站總座數(shù)的30%左右。該技術(shù)的推廣率可達(dá)50%，形成的年節(jié)能能力約100萬tce。