纳米材料介电屏蔽型电子式光学电压互感器制造技术

本发明专利技术提供一种纳米材料介电屏蔽型电子式光学电压互感器，包括：微型光学电场传感单元，介电屏蔽单元和高压电气绝缘单元，以及与微型光学电场传感单元通过光纤连接的光电及信号处理单元；用于在具有外界杂散电场干扰的实际运行场合中以光学技术精确地测量电压；介电屏蔽单元包括构成介电屏蔽区域的纳米复合材料介电屏蔽结构，用于消除或减弱此区域内来自外界杂散电场的干扰；通过采用纳米材料介电屏蔽材料，使得光学电压互感器无论是在额定电压下正常运行或是在高于额定电压的情况下进行各类试验或检测时，都既能以充分的介电屏蔽效果减弱各种因素造成的外界杂散电场干扰，又能有效地将介电屏蔽结构的发热降低到允许程度，使得安置在纳米材料介电屏蔽区域中的微型光学电场传感单元可以准确而稳定地测出所在处的电场值，再通过光电及信号处理单元精确地求出待测电压值。

【技术实现步骤摘要】
纳米材料介电屏蔽型电子式光学电压互感器所属
本专利技术涉及一种纳米材料介电屏蔽型电子式光学电压互感器，用于以光学方法测量电压，特别是以光学方法测量高压交流输电网线路的电压；其中所测量电压既可以是高压交流输电线路的电压，也可以是其它高电压设备或高压环境中的交直流电压。属于光电与电力

技术介绍
目前，在电力工业中常规的电压互感器有电磁式电压互感器、电容分压式电压互感器和阻容分压式电压互感器等等。随着智能电网的发展，出现了性能更为优越的光学电压互感器，以其抗杂散电场干扰、无铁磁振荡、优异的电气绝缘性能、高低压侧电气隔离、更大的带宽、更快的响应速度、更大的动态范围、重量轻、体积小、全动态范围内更高的精度、抗快速暂态过电压(VFTO)干扰性能、不需电容或电阻分压、暂态特性好、集成度高、光纤输入及输出信号、安全的运行条件、保护环境和可靠性好等优点，使得光学方法精确测量高电压环境中电压量的技术已发展成为电力工业中智能电网的一个关键组成部分。然而目前所研究以及试制的几类光学电压互感器中，有的利用了特殊定制的电极结构，有的将复杂的导体构件放置于高低压电极之间的强电场中，并且需要使用绝缘气体或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米材料介电屏蔽型电子式光学电压互感器，它至少包括：由内至外依次设置的微型光学电场传感单元(1)，介电屏蔽单元(2)和高压电气绝缘单元(3)，以及与所述微型光学电场传感单元(1)通过光纤(12)连接，且设置在所述高压电气绝缘单元(3)外部的光电及信号处理单元(4)；所述微型光学电场传感单元(1)安置于介电屏蔽单元(2)和高压电气绝缘单元(3)内部共同区域，用于检测其所在处电场，并通过光纤(12)输出所测信号至所述光电及信号处理单元(4)，由所述光电及信号处理单元(4)计算出待测电压的精确值；其特征在于：所述介电屏蔽单元(2)包含：介电屏蔽结构(21)；所述介电屏蔽结构(21)包含以纳米，或...

【技术特征摘要】
1.一种纳米材料介电屏蔽型电子式光学电压互感器，它至少包括：由内至外依次设置的微型光学电场传感单元(1)，介电屏蔽单元(2)和高压电气绝缘单元(3)，以及与所述微型光学电场传感单元(1)通过光纤(12)连接，且设置在所述高压电气绝缘单元(3)外部的光电及信号处理单元(4)；所述微型光学电场传感单元(1)安置于介电屏蔽单元(2)和高压电气绝缘单元(3)内部共同区域，用于检测其所在处电场，并通过光纤(12)输出所测信号至所述光电及信号处理单元(4)，由所述光电及信号处理单元(4)计算出待测电压的精确值；其特征在于：所述介电屏蔽单元(2)包含：介电屏蔽结构(21)；所述介电屏蔽结构(21)包含以纳米，或纳米/微米，或者微米尺度的陶瓷，金属导体，氧化物，碳纳米管或石墨烯，聚合物，及对应各类纤维物等材料之中的一种或几种纳米介电屏蔽材料作为所述介电屏蔽结构(21)的功能成分；其特征在于：所述介电屏蔽单元(2)还包括利用聚合物材料作为所述介电屏蔽结构(21)中纳米介电屏蔽材料的基质。2.根据权利要求1所述的纳米材料介电屏蔽型电子式光学电压互感器，其特征在于：所述高压电气绝缘单元(3)包括：接连高压输电线路电位的上端电极(31)，以及接连大地电位的下端电极(32)，中空高压电气绝缘子(33)和法兰盘(35)；所述上端电极(31)和下端电极(32)分别固定安置在上下两块法兰盘(35)与所述中空高压电气绝缘子(33)所围成的密闭空间内的上端和下端。所述密闭空间内可以填充干燥氮气，或干燥空气；所述高压电气绝缘单元(3)也可以包括：上述密闭空间填充其它绝缘材料而构成的实芯高压电气绝缘子(图9-33，图10-33)；将介电屏蔽结构(图9-21，图10-21)，或与绝缘支架(图10-22)的结合，安置于所述两个电极(图9-31，图9-32；图10-31，图10-32)之间，所述介电屏蔽结构与所述实芯高压电气绝缘子两者的内部共同区域构成抗外界杂散电场等干扰的介电屏蔽区域(图9-23，图10-23)。3.根据权利要求1所述的纳米材料介电屏蔽型电子式光学电压互感器，其特征在于：所述介电屏蔽单元(2)可以包括：置放于上述的高压电气绝缘单元(3)内部的介电屏蔽结构(21)，所述介电屏蔽结构(21)与所述上下两个导体电极(31，32)分别做电气与机械联接，在所述中空高压电气绝缘子(33)和介电屏蔽结构(21)两者内部共同空腔区域形成抗外界杂散电场干扰的介电屏蔽区域(23)；所述微型光学电场传感器组(11)置放于此介电屏蔽区域中检测所在处的电场，使检测时外界杂散电场等干扰造成的误差限制在允许的程度之内；所述介电屏蔽单元(2)也可以包括：在所述实芯高压电气绝缘子(图9-33，图10-33)和介电屏蔽结构(图9-21，图10-21)两者内部共同区域形成抗外界杂散电场干扰的介电屏蔽区域(图9-23，图10-23)；所述微型光学电场传感器组(图9-11，图10-11)置放于此介电屏蔽区域中检测所在处的电场，使检测时外界杂散电场等干扰造成的误差限制在允许的程度之内。4.根据权利要求2所述的纳米材料介电屏蔽型电子式光学电压互感器，其特征在于：所述的介电屏蔽单元(2)还可以包括：绝缘支架(图2-22，图4-22)，所述的绝缘支架(图2-22，图4-22)可以与所述的介电屏蔽结构(21)相互结合后安置在所述高压电气绝缘单元(3)内部两电极之间并做电气和机械连接，构成介电屏蔽区域(23)；所述的介电屏蔽单元(2)也可以不包含所述绝缘支架(图1，图3)，仅以所述介电屏蔽结构(图1-21，图3-21)安置在所述高压电气绝缘单元(图3-3)内部两电极之间并做电气和机械连接，构成介电屏蔽区域(图1-23，图3-23)。5.根据权利要求1所述的纳米材料介电屏蔽型电子式光学电压互感器，其特征在于：所述微型光学电场传感单元(1)可以是以下之一：基于纵向方位的电光晶体Bi4Ge3O12(图5-13，图7-13)电光效应的微型光学电场传感器(图5-11，图6-11，图7-11，图8-11)，或者是光纤光学电场传感器，或者是集成光学电场传感器；所述的光学微型电场传感单元(1)的组成元器件可以是分立的光学器件，或者是微光学器件，也可以是全光纤器件，或者是集成光学器件。6.根据权利要求3所述的纳米材料介电屏蔽型电子式光学电压互感器，其特征在于：所述介电屏蔽结构(21)包含：利用具有高电气绝缘强度，高工频阻抗，低介电损耗，高机械强度，以及高的热耐受力和高化学稳定性，低漏电流的聚合物构成的纳米或纳米/微米或者微米介电屏蔽复合材料的基质；例如聚偏氟乙烯，聚乙烯及其衍生物，或者环氧树脂，或其它聚合物等，用于同纳米介电屏蔽材料掺入以构成聚合物基质的纳米或纳米/微米或者微米高介电常数复合材料；所述基质还满足：与所掺入的纳米，或纳米/微米，或者微米材料都具有很好的粘结性，结合性，稳定性，安全性；可以含有不同此例的纳米材料含量；也可以同时含有不同此例的纳米及不同粒径的微米介电屏蔽材料，以获得高密度...

【专利技术属性】
技术研发人员：湾世伟，湾晓文，
申请(专利权)人：湾世伟，湾晓文，
类型：发明
国别省市：江苏,32