智能电网用逆压电式数字电压互感器的绝缘设计

■ 华北电力大学电气与电子工程学院 于 乐

1 引言

中国的智能电网是按照“安全可靠、清洁高效、自愈可调”的要求，构建以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的中国特色坚强的智能化电网。它的基本特征是在技术上要实现信息化、自动化、互动化，而实现这些技术上的要求都离不开互感器的数字化。鉴于目前使用的电力互感器的缺点以及不能很好的满足智能电网的数字化要求，人们一直在寻求一种安全可靠、理论完善、性能优越的新方法来实现高电压大电流的数字化测量[1]。近年来，随着光纤技术、光电子技术和微电子技术的发展，使得设计各种新型的电压互感器/传感器成为可能。光学电压互感器具有体积小、重量轻、频带响应快、动态范围大、安全性高、无污染、无噪声以及良好的绝缘特性等优点，受到人们的广泛重视，采用Kerr效应[2]、晶体Pockels效应[3-4]和光纤传感技术[5]等方法测量高电压都得到了深入的研究。

利用压电陶瓷可以制作石英谐振器，陶瓷滤波器，拾音器，水声换能器，陶瓷压力器，超声波发声器等器件，得到了广泛的应用[6]。逆压电效应是指当压电晶体上加上电场时，压电晶体会发生相应的机械形变（伸长或缩短），如果压电晶体上加交变电场，则压电晶体就会交替出现伸长和压缩，即发生机械振动。

本文设计中使用的是一种由锆钛酸铅、铁酸钙为基料的压电陶瓷材料，其特征在于含有以氧化锂和氧化镁成分组成大功率压电陶瓷材料，其介电常数为950，介质损耗为0.0029。……