CN101946184B - 具有光学电流传感器的气体绝缘开关设备装置 - Google Patents

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Abstract

一种气体绝缘开关设备装置包括位于分隔绝缘体(1)处的电流传感器和电压传感器。该电流传感器包括在挠性载体带(2)上的磁光纤维(11)并且为了容易地安装到组装的开关设备装置可以独立制造。该电流传感器包括径向延伸进入分隔绝缘体(1)并且其末端嵌入母线(5)中的以及分隔绝缘体(1)的金属包环(3)中的凹陷(16)中的用于准确积分电压的电光纤维。

Description

具有光学电流传感器的气体绝缘开关设备装置
技术领域
本发明涉及具有光学电流传感器的气体绝缘高电压开关设备装置。
背景技术
用于气体绝缘开关设备(GIS)的常规电流和电压互感器一般基于电磁感应。这些互感器是笨重并且体积大的模块并且是GIS***的组成部分。电流互感器可安装在隔离开关/接地开关和断路器之间。电压互感器可安装在隔离开关/接地开关的相对侧且在套管附近。互感器的可观大小与GIS的主要目的(即整体紧凑和节省空间)形成对比。
近年来,已经公开更紧凑的电子和光学传感器。DE 4025911 A1描述单相封装GIS的光学电压和电流传感器的紧凑设置。电压通过放置在金属环内部的盘形石英晶体中的压电效应测量。该预先组装的传感器模块安装在两个GIS隔室之间并且形成GIS封装的一部分。由在母线周围的电场引起的石英的压电变形用光纤检测。该模块还可包含用于磁光电流测量(法拉第效应)的光纤线圈的机械支撑。该纤维线圈可置于GIS气体隔室(即充满气体的腔室)的内部或外部。该设置的缺点是需要从GIS腔室到外部的气密性纤维穿入通孔(feed-through)并且需要保护纤维不受电弧中产生的SF6的侵蚀性分解产物的影响。
参考文献1描述具有结合的电子电流和电压传感器的紧凑模块。这里,电流用Rogowski线圈测量,而电压用电容分压器测量。该模块也安装在两个GIS隔室之间。
EP 1710589 A1公开光学电流和电压传感器的另外的设置。这里,机械支撑结构包括两个环形部分(一个导电,另一个不导电),其也安装在两个GIS隔室之间并且也是GIS封装的部分。在环形部件之间设置容纳用于电流传感的光纤的槽。非金属部分具有死端孔(可从外部进入),其容置用于光学电压测量的普克尔盒。此外,在尺寸和介电常数上的温度依赖变化可影响电压测量。
上文的方式共同点在于:在不将开关设备从线路中取下并且至少部分拆解它的情况下,改型或模块更换是不可能的。
WO 2005/111633公开无应力封装的概念和光纤电流传感器的传感纤维的取向,例如用于在电解铝厂的高直流电的精确测量。
US6,348,786和US5,936,395公开基于电极化(electrically poledfiber)纤维的光学电压传感器。
EP522 303描述包括用于电流测量的环形卷绕线圈和用于电压测量的中空圆柱形传感电极的电流和电压传感器。
发明内容
要由本发明的解决的问题是提供具有电流传感器的气体绝缘开关设备装置,其产生准确的电流测量同时易于组装。
该问题通过权利要求1的装置解决。因此,磁光纤维在离母线的一定距离处绕母线卷绕至少一次。该纤维由挠性载体带承载,并且与该载体带分开的屏蔽墙设置在该载体带和腔室之间。
该设计允许使纤维位于腔室外面,其消除对气密性纤维穿入通孔的需要。同时,由纤维和它的载体带构成的传感组件可以独立于开关设备的剩余部分而被制造和校准并且安装到开关设备而不需要拆卸开关设备。这简化安装、维护或改型。
附图说明
本发明的另外的实施例、优势和应用在从属权利要求以及在下列说明中公开,其参考附图,其中:
图1是具有电流和电压传感器的GIS(仅上半部)的第一实施例的截面图;
图2是具有电流和电压传感器的GIS(仅上半部)的第二实施例的截面图;
图3是具有嵌入纤维的载体带的截面图;
图4是具有嵌入纤维的载体带的多重卷绕设置的截面图;
图5是具有嵌入纤维的若干卷绕的载体带的截面图;
图6是具有电流传感器的GIS(仅上半部)的第三实施例的截面图;
图7是具有电流传感器的GIS(仅上半部)的第四实施例的截面图;
图8是具有电流传感器的GIS(仅上半部)的第五实施例的截面图;
图9是具有电压传感器的GIS(仅上半部)的第六实施例的截面图;
图10是具有电压传感器的GIS(仅上半部)的第七实施例的截面图,以及
图11是极化纤维的截面图。
具体实施方式
定义:
下列定义在本文和权利要求中使用:
方向“轴向”指定在电压和电流传感器的区域中的母线的纵向轴线。
方向“径向”指定垂直于该轴向的任意方向。
术语“挠性载体带”指可以从拉伸组态非破坏性地弯曲到对应于GIS外壳的典型半径的半径、即弯曲到大约20cm或更大半径的载体带。
电流传感器设置:
图1示出气体绝缘开关设备的第一实施例的截面图。它包括封闭腔室40的外壳6,腔室40填充有例如SF6等绝缘气体或真空。典型地,外壳6绕母线5(输送电流使其通过开关设备)圆柱形地并且共心地设置。腔室40由分隔绝缘体1分为多个轴向分开的分区。每个分隔绝缘体1包括从外壳6延伸到母线5的分隔墙41。分隔墙41由金属包环(embracing)3环绕。
在第一实施例中,改良GIS的至少一个分隔绝缘体使得它容纳光学电流传感器和/或光学电压传感器。电流传感器利用光纤11中的磁光效应(法拉第效应)。优选的传感器版本是如在参考文献2、3和WO2005/11633中描述的干涉型传感器。电流的磁场产生传感纤维11中传播的左和右圆偏振光波的差分相移。该相移例如通过如从光纤陀螺仪知道的技术检测。然而,本发明不限于干涉型光纤电流传感器,而也可用于其他传感器,特别地偏振式传感器。在偏振式传感器中磁光效应检测为线偏振光波的旋转。
传感纤维11包封在例如大致上矩形的挠性载体带2中,例如纤维增强环氧树脂的载体带,如在WO 2005/111633中公开的。包括它的嵌入纤维11的载体带的截面图在图3中示出。
分隔绝缘体1的金属包环3形成屏蔽墙,将其与载体带2分开,屏蔽墙设置在载体带2和腔室40之间。也就是说,载体带2设置在腔室40外面,例如在标准大气压下。金属包环3设置在分隔墙41径向外侧并且连接到其上。
金属包环3在它的径向面朝外的侧上具有槽或凹陷4以容纳一个或若干个环的挠性载体带(参见图3-5)。
重要的是没有电流通过金属包环3,因为电流传感器应该仅测量母线5中的电流,而不受GIS外壳6中的任何电流影响。轴向设置在外壳6的两个相邻管段之间的包环3因此通过一个或多个不导电密封件7与管段中的一个或两个电隔离。该密封件7还防止气体(通常加压的SF6气体)从开关设备的充气腔室40泄漏。
外壳6的相邻管段的凸缘8通过螺栓和螺母固定在一起(其中一个的位置在图1中的标号42下面的虚线中示出)。该螺栓优选地在传感载体带2的径向外侧上穿入金属包环3。通过螺栓的任何电流则将不会干扰电流测量。如果该螺栓在载体带2的径向内侧上穿入金属包环3,它们必须与凸缘8中的至少一个电隔离以便防止电流流过该螺栓。在外壳6中流动的电流通过电连接凸缘8的导电部分9引导在载体带周围。部分9设置在载体带的纤维环的径向外侧,这也是为了防止它的电流被测量到。金属包环3和部分9或GIS外壳6之间的导通连接10确定金属包环3处于与外壳6相同的电势(地电势)。
传感纤维11优选是具有低固有双折射的单模熔融石英纤维。裸光纤(没有涂层)容纳在如在图3中示出并且如在EP1 512 981(其的公开通过引用结合于此)中描述的薄熔融石英毛细管(fused silicacapillary)12中。该毛细管12为了保护而涂有例如薄聚酰亚胺涂层并且填充有润滑剂以避免纤维和毛细管壁之间的摩擦。该毛细管嵌入在载体带2的槽13中的硅酮或树脂中。该槽13可例如具有矩形或三角形的形状。优选地,纵向毛细管轴在载体带的中性面中(在带的厚度的一半处)使得弯曲带2不会对毛细管12产生应变。
该纤维封装方式避免在大温度范围上对纤维的任何封装相关的应力,其对于传感器的高稳定性和测量准确性是决定性的。载体带2充当毛细管12的坚固机械保护并且还确定纤维的重现性的方位角,即高比例系数可重复性的另外的前提,参见WO2005/111633,其的公开通过引用结合于此。
纤维11形成围绕母线5的整数个环以确定传感器测量磁场的闭合回路积分。该信号从而独立于磁场分布并且不受纤维环径向外侧流动的电流影响。传感纤维长度因此对应于分隔绝缘体1的圆周的整数倍。为了适当闭合载体带2,载体带2携带隔开传感纤维的长度的标记。优选地,这些标记在纤维末端处或附近。载体带2采用例如这些标记重合(即它们在相同的切线位置)的方式安装在分隔绝缘体1的槽或凹陷4中。夹具(没有示出)保持重叠的带段在适当位置。代替标记或除标记外,可以存在通过带2(在图1中在径向上)的钻孔(没有示出),它们隔开一个环圆周。纤维线圈然后通过将该钻孔重合而闭合。通过这些孔的销钉和机械固定装置可用于保持该设置在适当位置。
在高额定电流的情况下,一个光纤环可能已经足够。如果需要更多的环,载体带2可安装在两个或更多的叠加环中,如在图4中示出的。
该方案的特定优势是GIS和传感器可以互相独立地完全安装。传感器可以容易地增加到组装的GIS和从组装的GIS移除。假定GIS已经用适当修改的分隔绝缘体组装,在没有开关设备的任何拆解的情况下,传感器的随后改型是可能的。在无需分隔绝缘体在校准时可用的情况下传感器的校准可以完成。
备选地,传感器可仅具有一个载体带环,其包含若干内部具有光纤11的毛细管环,如在图5中示出的。在该情况下,载体带首先安装在分隔绝缘体1的槽或凹陷4中。接着,毛细管环缠绕在带的槽中。这里,必须确定传感纤维长度是载体带的周长的整数倍。由于实际原因,传感器可以在分隔绝缘体1安装在GIS之前增加到分隔绝缘体1。优选地对安装在绝缘体上的纤维进行传感器校准。备选地,分隔绝缘体可设计成使得包括纤维环的载体带可以独立于绝缘体准备和校准。为此,分隔绝缘体1的金属包环可分成两部分使得载体带可以从侧部在其中一个部分上滑动,随后附加第二部分。
代替具有低固有双折射的纤维,该纤维可是如从参考文献4已知的高双折射纺丝纤维。该类型的纤维更耐受应力并且因此在没有毛细管并且没有去除涂层的情况下可嵌入环氧树脂带或金属包环中(图1-5)。
图6-8示出对于电流传感器设置的另外备选项。在图6中,具有传感纤维的毛细管嵌入分隔绝缘体的金属包环的凹陷中。在该情况下,不需要载体带。图7示出载体带安装在金属包环中而没有分隔绝缘体的设置。图8示出没有载体带并且没有分隔绝缘体的实施例。毛细管单独安装在金属包环的凹陷或槽4中并且嵌入例如硅酮中。盖子43封闭槽或凹陷并且保护毛细管。
必须注意到本文描述的传感器也可以安装在与分隔绝缘体分开的位置处,即代替分隔绝缘体,可以使用没有绝缘体的独立支座。这在图6-8的实施例中图示。支座基本上等同于分隔绝缘体的金属包环并且再次安装在两个GIS模块之间,即在外壳6的两个管形段之间。
电压传感器设置
图1的分隔绝缘体除电流传感器外包含测量母线5和外壳6之间的电压的电压传感器。该电压传感器设置在分隔墙41内。
在图1的实施例中,电压通过执行电场线积分的电光电压传感器测量。电光电压传感器基于测量电场致折射率变化。施加于材料的电场引起双折射或改变固有双折射材料的双折射。图1的电压传感器包括光导元件(例如结晶纤维),其从金属包环3向内径向延伸。
有利地,传感器利用在优选地Bi4Ge3O12(BGO)的结晶电光纤维或棒14中的线性电光效应(普克耳斯效应)。用于使用电光纤维测量电压的适合的技术例如在US4 269 483中描述,其的公开通过引用结合于此。
纤维或棒存在于母线5和金属包环3之间的绝缘分隔墙41的径向孔15中并且优选地采用反射操作。纤维或棒14的径向外端延伸进入屏蔽墙或包环3的径向面朝内的表面中的凹陷16,并且纤维14的径向内端延伸进入母线5的径向面朝外的表面中的凹陷16。该设计确保场沿纤维或棒的线积分对应于母线和金属包环之间的全电势差。凹陷16优选地具有大深径比使得在凹陷中的场强较小。结果纤维或棒14的小位移对信号具有很小的影响,即使纤维端不与母线5和包环3直接电接触也如此。备选地,或除其之外,纤维或棒14的端部可承载采用分别电连接到母线和包环(例如通过弹簧接触)的金属帽或导电层的形式的金属屏蔽。纤维或棒14可以保持在包环3的插孔17中并且通过一个或若干光馈送纤维18连接到传感器的光源/检测模块(没有示出)。
纤维或棒14可存在于由例如熔融石英等介电材料制成的毛细管中。该毛细管填充有例如硅油等绝缘流体用于电绝缘。结果,纤维或棒14不受任何机械应力。该毛细管嵌入树脂或油19中。在本发明的另一个实现中纤维或棒14可在没有毛细管的情况下安装。孔15再次填充有树脂或油19。在再另一个实现中孔15处于与相邻GIS模块气体交换,如在图2中示出的。气体交换通过通道29进行。通道29可填有滤筒30,其包含过滤物,其阻挡至少一部分SF6分解产物,即侵蚀性SF6分解产物,例如SF4或HF。该过滤物可以例如包括充当分子筛或吸收体的材料。这些分解产物可在开关期间的电弧中出现。该过滤物可用与CaO结合的碱铝硅酸盐制成,例如0.7CaO·0.3Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O(其中n=自然数)。密封件31防止气体泄漏到外部。
代替采用反射操作,结晶纤维或棒可采用透射操作。然而,这要求到结晶纤维或棒的母线端的额外纤维连接。
代替电光传感器,孔15可包含如从EP0 316 635(其的公开通过引用结合于此)知道的压光传感器的灵敏部分。这里压电换能器元件的压电变形传给光纤。引起的纤维应变产生与电压成比例的在纤维中传播的光波的相移。
图9示出结合光学传感元件20与电容分压器的电压传感器,该光学传感元件20承载径向设置在金属包环3外侧的两个电极44、45。该分压器由金属包环3(如在之前的实施例中)和共心环形内电极环21形成,它们由至少一层介电间隔层22或若干个体间隔元件分开。电极环21径向设置在金属包环3内侧并且在离母线5一定距离处至少部分绕母线5延伸。传感元件20的一个电极44连接到罩子3(接地),同时传感元件20的另一个电极45连接到电极环21。金属包环和电极环21之间的电压由V0[1-ln(Re/R1)/ln(R2/R1)]给出,其中R1、R2、Re分别是GIS母线、GIS外壳和环电极的半径。V0是要在母线和外壳之间测量的电压。电极环21通过连接线23与光学电压传感器20的灵敏部分电接触。该线23通过绝缘层24与金属包环绝缘。地电势通过连接线25供应给该电压传感器。该电压传感器可例如是如从EP0682 261或参考文献5知道的电光传感器或如从EP0 316 619知道的压光传感器(piezo-optic sensor),其的公开通过引用结合于此。该电压传感器的源、检测和信号处理部件优选地与GIS分离地放置并且通过一个或若干纤维线缆26连接到光学传感元件20。
图9和10的电压传感器可也与如上文描述的电流传感器组合。
使用电极化光纤的电压传感器:
常见玻璃纤维不展现线性电光效应。然而已经显示由纤维的电极化产生的各向异性确实引起线性电光效应(普克耳斯效应)[例如参考文献6]。一般,极化方向(poling direction)横截于纵向纤维轴线。于是该纤维对横向电场敏感。基于极化纤维的电压传感器已经在US专利6,348,786和5,936,395中公开。
在图10的实施例中,横向极化纤维27(或一些其他的极化光导元件)至少绕母线5成环一次,有利地多次。
在GIS中电场分布明确限定并且是稳定的使得对于准确电压测量场积分不是必定必须的。图10示出用于在GIS电压测量的横向极化纤维的设置。纤维27在金属包环3的径向内侧上在环形支座28上卷绕并且对于包环共心。该支座28用例如纤维增强环氧树脂等介电材料制成,使得它不从纤维绕组屏蔽电场。该纤维绕组可嵌入硅酮或环氧树脂。在纤维绕组的位置的电场强度由E(Rf)=VO/[Rf ln(R2/R1)]给出,其中Rf是纤维绕组的半径(忽略介电支座对场的小影响)。在纤维绕组的场从而与GIS电压VO成比例。
优选地该纤维是具有如在图11中示出的椭圆芯33的偏振维持(pm)纤维。它具有D形包层32。该D形使具有极化方向34和芯33的限定取向的纤维缠绕到支座28上成为可能。D形也允许高效的纤维极化,参见参考文献6和US专利6,097,867。平坦的包层表面与支座28的表面接触。极化方向与平坦包层表面垂直并且从而平行于电场。椭圆纤维芯33的长轴和短轴(x和y)(双折射的慢和快轴)平行和垂直于平坦包层表面。为了测量电场,两个具有正交偏振方向的光波Ex和Ey发射进入纤维(图11)。电场在两个波之间引入由
Figure BPA00001211619800101
Figure BPA00001211619800102
给出的差分相移。这里,λ是光的波长并且Δnx、Δny是对于两个偏振在折射率nx、ny上的电光变化,由Δnx=(1/2)·r13·nx 3·Eeff和Δny=(1/2)·r33·ny 3·Eeff给出。电光系数r13、r33通过关系r33=3r13相互联系。Eeff是在纤维芯处的有效场强。L是暴露于电场的纤维长度。对于稳定的几何结构和场分布,光学相移
Figure BPA00001211619800103
是电压VO的测量。由于支座和纤维的介电常数中的热变化和热膨胀的结果,场强Eeff中的小变化可通过温度测量补偿。热膨胀的影响可通过包括碳纤维的支座28减小,例如通过由碳纤维增强塑料构成或具有用碳纤维增强塑料制成的额外嵌入支撑的支座28来减小。
相移可以通过本领域内技术人员已知的方法测量。它也可以通过使用如从具有修改的纤维陀螺仪知道的技术测量。该技术要求额外的纤维用于两个正交波的微分群时延和相位差的热变化的补偿。额外的纤维可是具有适当选择的长度的未极化pm纤维(优选地和极化纤维同样的类型)的一段。极化和未极化纤维段拼接在一起而具有在芯轴的取向上的90°偏移使得两个纤维中的热相移具有相反的符号并且互相抵消。未极化纤维可在和极化纤维相同的支座28上缠绕或在电场外部的额外支撑上缠绕。该额外支撑应该具有与GIS外壳足够的热接触以保持两个纤维段之间的温差较小。如果补偿纤维置于电场的外,它也可以是极化纤维的一段。
代替基于检测技术的纤维陀螺仪,可使用如例如从参考文献7知道的偏振概念。该技术要求相位调制器(优选地在补偿纤维处)作为为了最大灵敏度目的而保持偏置相移保持在九十度相位差的控制环的一部分(参考文献8)。
极化纤维可从极化纤维的若干个体段拼接在一起以便实现足够的总长(如果需要的话)。
代替D形纤维,可使用如例如在US专利6,097,867和6,134,356中描述的其他的纤维形状,其使简单的纤维取向成为可能。代替椭圆芯纤维,可使用如从参考文献9知道的其他类型的偏振维持纤维,例如Panda纤维等。椭圆芯纤维的优势是它的差分相位随温度的相对小的变化。纤维也可是极化的侧孔(双孔)纤维(参考文献10),或微结构纤维(多孔或光子晶体纤维,参考文献11)。
参考文献
1.Andrzej Kaczkowski.″Combined sensors for current andvoltage are ready for application in GIS″,CIGRE-CE/SC:12.Session paper.Ref.No:12-106,1998.
2.″Temperature and vibration insensitive fiber-opticcurrent sensor″,K.Bohnert,G.Gabus,J.Nehring,and H.
Figure BPA00001211619800111
J.of Lightwave Technology 20(2),267-276(2002).
3.″Highly accurate fiber-optic dc current sensor forthe electro-winning industry″,K.Bohnert,H.
Figure BPA00001211619800121
M.Brunzel,P.Gabus,and P.Guggenbach,IEEE/IAS Transactions on Industry Applications 43(1),180-187,2007.
4.R.I.Laming and D.N.Payne,″Electric current sen-sors employing spun highly birefringent optical fi-bers″,J.Lightw.Technol.,7,no.12,2084-2094,1989.
5.G.A.Massey,D.C.Erickson,and R.A.Kadlec,″Electromagnetic Field Components:Their MeasurementUsing Linear Electrooptic and Magnetooptic Effects,″Appl.Opt.14,2712(1975).
6.P.G.Kazansky,P.St.J.Russell,and H.Takebe,J.Lightw.Technol.15(8),1484-1493,1997.
7.W.J.Bock and W.Urbanczyk,″Temperature-hydrostaticpressure cross-sensitivity effect in elliptical-core,highly birefringent fibers″,Applied Optics 35(31),62676270,1996.
8.D.A.Jackson,R.Priest,A.Dandridge,and A.B.Tveten,″Elimination of drift in a single-mode opti-cal fiber interferometer using a piezoelectricallystretched coiled fiber″,Appl.Opt.,vol.19,pp2926-2929,1980.
9.J.Noda,K.Okamoto,and Y.Sasaki,″Polarization-maintaining fibers and their applications″,J.Lightw.Technol.4,1071-1089,1986.
10.P.Blazkiewicz,W.Xu,D.Wong,S.Fleming,and T.Ryan,J.Lightw.Technol.19(8),1149-1154,2001.
11.T.A.Birks,J.C.Knight,and P.St.J.Russell,″Endlessly single-mode photonic crystal fiber″,Optics Letters 22(13),961-963,1997.
部件列表
1    分隔绝缘体          2    载体带
3    金属包环和屏蔽墙    4    凹陷
5       母线            6     外壳
7       密封件          8     凸缘
9       导电部分        10    导电连接
11      磁光纤维        12    毛细管
13      槽              14    电光纤维或棒
15      径向孔          16    凹陷
17      插孔            18    光馈送纤维
19      树脂或油        20    光学电压传感元件
21      内电极环        22    介电间隔层
23      连接线          24    绝缘层
25      连接线          26    纤维线缆
27      横向极化纤维    28    支座
29      通道            30    过滤物
31      密封件          32    包层
33      芯              34    极化方向
40      腔室            41    分隔墙
42      螺母或螺栓位置  43    盖子
44,45  电极

Claims (24)

1.一种气体绝缘开关设备装置,其包括
外壳(6),
设置在所述外壳(6)中且填充有绝缘气体或是真空的腔室(40),
至少一个设置在所述腔室(40)中用于输送电流的母线(5),以及
在离所述至少一个母线(5)一定距离处绕所述至少一个母线(5)卷绕的磁光纤维(11)的至少一个纤维环,用于测量通过所述母线(5)的电流,
其中所述装置特征在于
承载所述纤维(11)的环形挠性载体带(2),
与所述载体带(2)分开并且设置在所述载体带(2)和所述腔室(40)之间的屏蔽墙(3)。
2.如权利要求1所述的装置,其中所述外壳(6)包括若干沿轴向延伸的管段,其中所述屏蔽墙(3)在两个管段之间轴向设置。
3.如权利要求2所述的装置,其中所述管段和所述屏蔽墙(3)是金属的,并且其中不导电密封件(7)设置在所述管段中的至少一个管段和所述屏蔽墙(3)之间。
4.如权利要求3所述的装置,进一步包括用于在所述管段之间输送电流的所述两个管段之间的导电部分(9),其中所述部分(9)设置在所述纤维(11)环的径向外侧。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置,其中所述载体带(2)设置在所述屏蔽墙(3)的径向面朝外的侧处形成的凹陷(4)中。
6.如权利要求1至4中任一项所述的装置,其中所述腔室(40)由至少一个分隔绝缘体(1)分为一个个分区,其中所述分隔绝缘体(1)形成轴向分开两个分区并且从所述外壳(6)延伸到所述母线(5)的电绝缘分隔墙(41),并且其中所述屏蔽墙(3)设置在所述分隔墙(41)的径向外侧。
7.如权利要求6所述的装置,其中所述屏蔽墙(3)连接到所述分隔墙(41)。
8.如权利要求1至4中任一项所述的装置,进一步包括设置在所述屏蔽墙(3)的电压传感器(14、27)。
9.如权利要求8所述的装置,其中所述电压传感器(14、27)是电光电压传感器。
10.如权利要求8所述的装置,其中所述电压传感器(14、27)包括从所述屏蔽墙(3)向内径向延伸的光导元件或棒(14)。
11.如权利要求10所述的装置,其中所述光导元件或棒(14)是折射率或双折射在施加的电场下变化的材料。
12.如权利要求11所述的装置,其中所述光导元件(14)至少从所述屏蔽墙(3)延伸到至少所述母线(5)。
13.如权利要求11或12中任一项所述的装置,其中所述光导元件或棒(14)的径向外端和/或径向内端承载电连接到所述屏蔽墙(3)和/或所述母线(5)的金属屏蔽。
14.如权利要求10所述的装置,其中所述光导元件或棒(14)延伸通过所述装置的绝缘分隔墙(41)中的径向孔(15),其中所述分隔墙(41)从所述外壳(6)延伸到所述母线(5)。
15.如权利要求14所述的装置,
其中所述光导元件或棒(14)嵌入在所述径向孔(15)中的树脂或油(19)中,或
其中所述径向孔(15)与所述腔室(40)气体交换。
16.如权利要求8所述的装置,其中所述电压传感器包括设置在所述屏蔽墙(3)的径向内侧的光导元件(27)并且绕所述母线(5)成环至少一次。
17.如权利要求16所述的装置,其中所述光导元件(27)是横截方向极化的电光纤维。
18.如权利要求16所述的装置,其中所述光导元件(27)安装在包括碳纤维的支座(28)上。
19.如权利要求8所述的装置,进一步包括具有电极(44、45)的电光传感元件(20),其中所述电极中的一个(45)连接到设置在所述屏蔽墙(3)径向内侧并且在离所述母线(5)一定距离处至少部分绕所述母线(5)延伸的电极环(21)。
20.如权利要求19所述的装置,其中所述传感元件(20)设置在所述屏蔽墙(3)径向外侧和/或其中所述电极中的第二电极电连接到所述外壳(6)。
21.如权利要求5所述的装置,其中封闭所述凹陷的盖子设置在所述载体带(2)的径向外侧。
22.如权利要求11所述的装置,其中所述光导元件或棒(14)是折射率或双折射在施加的电场下发生线性变化的材料。
23.如权利要求12所述的装置,其中所述光导元件(14)的径向外端延伸进入所述屏蔽墙(3)的径向面朝内的表面中的凹陷(16)和/或所述光导元件或棒(14)的径向内端延伸进入所述母线(5)的径向面朝外的表面中的凹陷(16)。
24.如权利要求15所述的装置,其中所述径向孔(15)与所述腔室(40)通过阻挡至少一部分SF6分解产物的过滤物(30)气体交换。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2950748B1 (fr) * 2009-09-25 2012-12-28 Areva T & D Sas Enveloppe de conducteur electrique munie de capteurs de courant
CN102914680B (zh) * 2011-09-26 2013-06-19 北京航天时代光电科技有限公司 集成于gis腔体的光学电压互感器
DE112014001200T5 (de) * 2013-03-08 2016-01-21 Abb Research Ltd. Überstromschutzvorrichtung und -verfahren
US9465052B2 (en) 2013-06-10 2016-10-11 General Electric Company Systems and methods for monitoring fiber optic current sensing systems
EP3084450B1 (en) 2013-12-20 2017-10-11 ABB Schweiz AG Optical sensor
CN106030318B (zh) 2013-12-20 2020-11-17 Abb电网瑞士股份公司 光纤传感器和方法
CN103869131B (zh) * 2014-03-12 2017-02-01 国家电网公司 可视化电流互感器辅助接线装置及其应用方法
US9377489B2 (en) 2014-04-15 2016-06-28 General Electric Company Systems and methods for monitoring fiber optic current sensing systems
CN107430157B (zh) * 2015-03-19 2020-05-19 Abb瑞士股份有限公司 不透气体舱和光学电压传感器的组件
EP3486662B1 (en) 2017-11-20 2022-08-10 3M Innovative Properties Company Voltage divider assembly
CN111504498A (zh) * 2020-06-01 2020-08-07 宁波市电力设计院有限公司 一种gis隔离开关触头温度在线监测***
CN112542812B (zh) * 2020-12-04 2022-04-05 江苏双汇电力发展股份有限公司 一种大电流测量电力金具及其安装检修方法
KR102435583B1 (ko) * 2021-01-19 2022-08-24 숭실대학교 산학협력단 탄소나노튜브 권선으로 제작한 자계방식 전류센서

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3810013A (en) * 1971-06-11 1974-05-07 Siemens Ag Electro-optical device for measuring the voltage on a high-voltage conductor
EP1016853A1 (fr) * 1998-12-30 2000-07-05 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Capteur polarimétrique à fibre optique
CN1591026A (zh) * 2003-09-03 2005-03-09 Abb研究有限公司 温度稳定的传感器线圈和电流传感器
CN101044408A (zh) * 2004-10-19 2007-09-26 西门子能量及自动化公司 柔性电流传感器
CN101052884A (zh) * 2005-03-30 2007-10-10 西门子传输及发送公司 用于电气开关装置的光学传感器布置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US607867A (en) * 1898-07-26 marshall
DE2845625A1 (de) * 1978-10-19 1980-04-30 Siemens Ag Anordnung zur elektrooptischen spannungsmessung
DE3886699D1 (de) 1987-11-05 1994-02-10 Asea Brown Boveri Faseroptischer Sensor.
DE3851606D1 (de) * 1987-11-13 1994-10-27 Abb Management Ag Faseroptischer Spannungssensor.
CH678894A5 (zh) * 1989-09-25 1991-11-15 Asea Brown Boveri
DE4121654A1 (de) 1991-06-29 1993-01-07 Asea Brown Boveri Kombinierter strom- und spannungswandler fuer eine metallgekapselte gasisolierte hochspannungsanlage
JP3302155B2 (ja) * 1994-01-11 2002-07-15 株式会社東芝 光学式電流計測装置
JP3270234B2 (ja) * 1994-02-25 2002-04-02 株式会社東芝 光学式電流計測装置
US5492552A (en) * 1994-03-03 1996-02-20 Minnesota Mining And Manufacturing Company Holder for annealing fiber optic coils
DE4416298A1 (de) 1994-05-09 1995-11-16 Abb Research Ltd Verfahren und Vorrichtung zur optischen Ermittlung einer physikalischen Größe
SE9502257D0 (sv) * 1995-06-21 1995-06-21 Asea Brown Boveri High voltage measuring device
JPH0968618A (ja) * 1995-09-01 1997-03-11 Toshiba Corp 光ファイバセンサおよびその製造方法
US5892357A (en) * 1995-12-08 1999-04-06 Lockheed Martin Idaho Technologies Company Electro-optic voltage sensor for sensing voltage in an E-field
JPH09215135A (ja) * 1996-02-07 1997-08-15 Hitachi Ltd ガス絶縁機器及び絶縁スペーサ
US5768462A (en) * 1996-03-05 1998-06-16 Kvh Industries, Inc. Grooved optical fiber for use with an electrode and a method for making same
FR2748570B1 (fr) * 1996-05-07 1998-06-26 Schneider Electric Sa Capteur de tension electro-optique a fibre optique
US6097867A (en) 1996-09-03 2000-08-01 The University Of New Mexico Technique for fabrication of a poled electro-optic fiber segment
JPH10227814A (ja) * 1997-02-17 1998-08-25 Asahi Denshi Kk ファラデー効果光ファイバを用いた電流計測装置
DE19805705A1 (de) * 1998-02-06 1999-08-12 Asea Brown Boveri Gasisolierte metallgekapselte Schaltanlage
EP1261091A4 (en) * 2000-03-01 2005-03-09 Hitachi Ltd GAS-SEALED DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING THE FAILURE RATE
JP2003232815A (ja) * 2002-02-12 2003-08-22 Toshiba Corp 光学式電流計測装置
JP4842925B2 (ja) * 2004-05-13 2011-12-21 アーベーベー・リサーチ・リミテッド 光ファイバー・センサー・コイル及び電流または磁場センサー
KR100996138B1 (ko) * 2008-06-18 2010-11-24 한국전기연구원 광파이버 전류센서를 이용하는 3상 일괄형 gis 스페이서

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3810013A (en) * 1971-06-11 1974-05-07 Siemens Ag Electro-optical device for measuring the voltage on a high-voltage conductor
EP1016853A1 (fr) * 1998-12-30 2000-07-05 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Capteur polarimétrique à fibre optique
CN1591026A (zh) * 2003-09-03 2005-03-09 Abb研究有限公司 温度稳定的传感器线圈和电流传感器
CN101044408A (zh) * 2004-10-19 2007-09-26 西门子能量及自动化公司 柔性电流传感器
CN101052884A (zh) * 2005-03-30 2007-10-10 西门子传输及发送公司 用于电气开关装置的光学传感器布置

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Publication number Publication date
CN101946184A (zh) 2011-01-12
EP2223129A1 (en) 2010-09-01
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