PDF《一种改善光学电压互感器电光晶体内电场分布的方法》

6 气体的直接接触, 对BGO 晶体棱角处等位线弯曲、 场强聚集情况有了明显改善. 3.

2 附加介质厚度的选择 为了选择合适的玻璃厚度, 引入晶体通光路径 电场不均匀系数f: f = Em a x Ea v (

4 ) Ea v = U l (

5 )

2 9

2 0

1 6,

4 0 (

6 ) ?研制与开发? h t t p : / / ww w. a e p s G i n f o . c o m 式中: Em a x为通光路径上的最大电场强度;

Ea v为通 光路径上的平均场强. 通过仿真得到f 和U 随粘接玻璃厚度变化情 况, 如图3可知, 随着玻璃厚度的增大, 电场不均匀 系数f 减小, 玻璃厚度越大, f 越小, 晶体内电场分 布越均匀.但同时光路电场积分电压值U 随着玻 璃厚度的增大而增大, 若U 过大且超出 B GO 晶体 半波电压则会影响 OVT 测量的准确度, 故玻璃厚 度不宜过大.玻璃厚度为5mm 时, 电场不均匀系 数f=1.

0 2 6, 之后随厚度的增加而缓慢变化, 电场 分布接近均匀极限, 因此玻璃厚度的选择应适可而 止, f=1.

0 2 6已十分理想. 图3 f, U 与玻璃厚度关系 F i g .

3 R e l a t i o n s h i p sb e t w e e ng l a s s t h i c k n e s sa n df, U 与S F

6 接触的玻璃棱角处的电场畸变 需要加 以考虑.在静电场中, 任意一个等位面的电场强度 与等位面的曲率半径成反比, 通过增大等位面的曲 率半径, 可以减小等位面上的电场强度[

1 4 ] .因此, 可以对玻璃棱角做倒角处理, 以减小场强聚集.以5mm 玻璃厚度为例, 仿真分析得圆形倒角半径为 1mm 时电场等位线分布如图4所示, 玻璃棱角处 的电场畸变已明显减小. 图4 倒角处理后晶体内等位线分布 F i g .

4 D i s t r i b u t i o no f t h ee q u i p o t e n t i a l l i n e f o r c r y s t a l a f t e rc h a m f e r i n gp r o c e s s i n g 3.

3 光路偏移误差分析 对附加玻璃介质后入射光发生0~0.

5 ° 的角度 偏移和0~0.

1 mm 的位置偏移进行仿真可得不同 通光路径的电场积分电压值相对误差, 将其与附加 玻璃介质前相应误差进行对比, 结果如图5所示. 由图5可见, 附加玻璃介质后由光路偏移引起 的测量误差显著减小.光路发生角度偏移0.

5 ° 引起 的误差由0.

1 1%下降为0.

0 4%;

位置偏移0.

1 mm 引起的误差由0. 3%下降为0.

0 8%. 图5 附加玻璃介质前后光路偏移引起的误差对比 F i g .

5 E r r o rc a u s e db y l i g h tp a t ho f f s e tb e f o r e a n da f t e rg l a s sm e d i u ma t t a c h e d 3.

4 不同方式附加介质的比较 将图4所示的方法定为方案一, 本文给出另外 两种附加介质的方案, 与方案一进行比较.其中方 案二 是在BGO 晶体和石英晶体上附加半圆形介质, 方案三是在 B GO 晶体和石英晶体上附加下方 上圆形介质, 对这两种方案进行仿真可得晶体内等 位线分布, 如附录 A 图A5(a),(b)所示, 在BGO 棱 角处的场强聚集得到明显改善.对比三种方案中附 加介质前光路偏移引起的相对误差, 方案

二、 方案三 的改善效果没有方案一明显, 如附录 A 图A5( c ) , ( d ) 所示.其中, 方案一中光路发生角度偏移0.

5 ° 引 起的误差由0.

1 1%下降到0.

0 4%, 位置偏移0. 1mm 引起的误差由0. 3%下降到0.

0 8%;

方案二中光路发 生角 度偏移0.

5 °引起的误差由0.

1 1% 下降到0.

0 9%, 位置偏移0. 1mm 引起的误差由0. 3%下降 到0.

2 4%;

方案三中光路发生角度偏移0.

5 ° 引起的 误差由0.