納米材料介電屏蔽型電子式光學電壓互感器的制作方法

所屬技術領域

本發明涉及一種納米材料介電屏蔽型電子式光學電壓互感器，用于以光學方法測量電壓，特別是以光學方法測量高壓交流輸電網線路的電壓；其中所測量電壓既可以是高壓交流輸電線路的電壓，也可以是其它高電壓設備或高壓環境中的交直流電壓。

屬于光電與電力技術領域。

背景技術：

目前，在電力工業中常規的電壓互感器有電磁式電壓互感器、電容分壓式電壓互感器和阻容分壓式電壓互感器等等。隨著智能電網的發展，出現了性能更為優越的光學電壓互感器，以其抗雜散電場干擾、無鐵磁振蕩、優異的電氣絕緣性能、高低壓側電氣隔離、更大的帶寬、更快的響應速度、更大的動態范圍、重量輕、體積小、全動態范圍內更高的精度、抗快速暫態過電壓(vfto)干擾性能、不需電容或電阻分壓、暫態特性好、集成度高、光纖輸入及輸出信號、安全的運行條件、保護環境和可靠性好等優點，使得光學方法精確測量高電壓環境中電壓量的技術已發展成為電力工業中智能電網的一個關鍵組成部分。

然而目前所研究以及試制的幾類光學電壓互感器中，有的利用了特殊定制的電極結構，有的將復雜的導體構件放置于高低壓電極之間的強電場中，并且需要使用絕緣氣體或者絕緣固體，如六氟化硫或環氧樹脂等填充；這些都使得其結構復雜、可靠性下降、安全性減低、成本明顯增加和維護昂貴困難，并且六氟化硫氣體對環境保護不利；整體結構上的復雜性和臃腫性導致了光學電壓互感器實際應用的可行性降低，穩定性降低，可靠性難以保證。

近年來，隨著相關技術的不斷發展，已出現了一些光學電壓互感器的技術方案，從理論上使光學電壓互感器克服了上述缺點，達到以下效果：

-不需要任何依賴應用條件而定做的電極結構、特殊絕緣以及分壓或均壓裝置，降低了結構的復雜性；增加了可靠性，并且降低了制造成本；，

-不需要加壓六氟化硫氣體絕緣，也不需要油-紙、聚合物等固體材料作為絕緣物質，由此降低了制造成本和維修費用，增加了可靠性，減少了對環境污染的風險；

-將高電位部分與地電位部分被足夠寬的分隔開，在絕緣子兩個電極之間的區域內就不會存在特別高的電場強度，在高低壓電極之間不允許存在任何導體結構，所以僅用干燥的氮氣或者干燥空氣充填就可滿足絕緣需求，使得電氣絕緣的安全性可靠性都得以增加；

-由于利用干燥氮氣或者干燥空氣充填在中空絕緣子兩端高低壓電極當中作為絕緣物質，其電氣等性質穩定，不依賴內外環境而變化，便于監控，所以增加了電氣絕緣可靠性，且穩定性較高；

-通過增多微型光學電場傳感器的數量就可以增加待測電壓的測量精確度，使得光學電壓互感器的精度易于提高；

-利用介電屏蔽納米復合材料構成對外界雜散電場的充分屏蔽，使得光學電壓互感器在具有復雜外部電場的實際環境，例如變電站中，能夠不受外界的強雜散電場干擾而正常，穩定，準確的連續運行。

上述技術方案中均需利用高介電常數的介電屏蔽材料。但由于具有足夠高介電常數而又滿足實用要求的介電屏蔽材料曾經難以獲得，因此這些技術方案在實際中所采用的介電屏蔽材料只能是電阻型的，這就導致在實際中應用光學電壓互感器的技術方案遇到下列重大障礙：

(一)、在額定電壓條件下正常運行時，這種材料制成的介電屏蔽結構因有漏電流通過而會發熱，且所生成熱量不可忽略。盡管設計中已經在允許條件下盡量降低此漏電流數值，但是因所用介電屏蔽材料本身特性和制備工藝所限，仍會有不可忽略的發熱，這就使得：

-光學組件以及絕緣材料易于老化，甚至損壞；

-密封用干燥氣體的壓強增加并且不穩定，系統穩定性及可靠性都下降；

-測量精度變差，因為溫度的測量以及補償都受到較大干擾；

-造成光學電壓互感器運行中額外的電能損失；

-在環境溫度較高條件下運行時可能因過熱造成光學電壓互感器運行發生故障。

(二)、在高于額定電壓條件下進行各類試驗或檢測時，介電屏蔽管會因高電壓引起的較大漏電流通過而過度發熱，這會使得：

-光學電壓互感器無法進行及完成必不可少的產品耐高壓絕緣性能等必要的測試；

-光學電壓互感器無法進行和通過模擬自然環境中出現的高電壓條件的測試；

-光學電壓互感器某些部件無法正常運行；

-嚴重時甚至出現光學電壓互感器受到損壞；

假如采用更大電阻率的電阻型介電屏蔽材料，則上述發熱問題可以減輕，甚至基本克服掉；但是因下述關系所限而須降低介電常數ε2：

ρ＝(ε0ε2ω)^-1

式中：

ρ-測試交流電壓頻率上所對應的電阻率；

ε0-真空介電常數；

ε2-測試交流電壓頻率上相對介電常數虛部；

ω-所測交流電壓的頻率；

這就等于要求介電材料具有很低的介電損耗因數，很高的電阻率，同時保持足夠介電屏蔽效果，但是這樣的材料實際中很難找到。如果利用現有的具有很低ε2材料，則對外界雜散電場的介電屏蔽效果必會降低，使得光學電壓互感器的性能受到下列影響：

-測量精度顯著降低；

-測量精度不穩定，易受外界導電體等雜散電場的干擾；

-易受各種外界環境因素變化的干擾；

這些重大障礙最終使得電阻型介電屏蔽電子式光學電壓互感器性能無法滿足實際應用要求，盡管電阻型屏蔽材料的一些性質可以起輔助作用。這樣的困境使得新型光學電壓互感器必須克服這些重大障礙后才能夠在工程中得到實際的應用。

鑒于上述現有的光學電壓互感器技術存在的難題，本發明人基于從事此類產品研發試制多年的豐富經驗及專業知識，積極研究創新一種納米材料介電屏蔽型電子式光學電壓互感器，使其滿足實際工程應用要求。

技術實現要素：

本發明中提供了一種納米材料介電屏蔽型電子式光學電壓互感器，通過采用納米材料實現介電屏蔽，使得光學電壓互感器無論是在額定電壓下正常運行或是在高于額定電壓的情況下進行各類試驗或檢測時，都既能以充分的介電屏蔽效果減弱各種因素造成的外界雜散電場干擾，又能有效地將介電屏蔽結構的發熱降低到允許程度，使得安置在納米材料介電屏蔽區域中的微型光學電場傳感單元可以準確而穩定地測出所在處的電場值，再通過光電及信號處理單元精確地計算出待測電壓值。

本發明采取的技術方案為：納米材料介電屏蔽型電子式光學電壓互感器，包括由內至外依次設置的微型光學電場傳感單元、介電屏蔽單元和高壓電氣絕緣單元，以及與微型光學電場傳感單元通過光纖連接，且設置在高壓電氣絕緣單元外部的光電及信號處理單元。

微型光學電場傳感單元用于檢測其所在處電場，并通過光纖輸出至光電及信號處理單元，由光電及信號處理單元計算待測電壓v的精確值；

介電屏蔽單元包括納米材料介電屏蔽結構，介電屏蔽單元設置在高壓電氣絕緣單元兩電極間的區域內，與兩電極做電氣與機械連接形成介電屏蔽區域，以消除或減少此區域內的微型光學電場傳感單元因外界雜散電場所受的干擾。

進一步地，介電屏蔽單元還可以包括與納米材料介電屏蔽結構結合，安置在高低壓電極之間的絕緣支架。

進一步地，微型光學電場傳感單元為基于電光效應的光學電場傳感器、光纖光學電場傳感器或集成光學電場傳感器。

進一步地，高壓電氣絕緣單元包括上端電極、下端電極、中空高壓電氣絕緣子、和上下法蘭盤；也可以包括實芯高壓電氣絕緣子。

上端電極和下端電極分別固定設置在兩塊法蘭盤與中空高壓電氣絕緣子所圍成的密閉空間內的上部和下部，其中上端電極與高壓輸電線電位連接，下端電極與大地電位連接。

進一步地，密閉空間內填充干燥氮氣、干燥空氣或絕緣材料。

進一步地，微型光學電場傳感單元沿待測電場中軸線方向設置有至少一個微型光學電場傳感器，微型光學電場傳感器由處在縱向方位的電光晶體bi4ge3o12構成。

進一步地，各個微型光學電場傳感器中電光晶體bi4ge3o12沿電場方向的長度總和與高壓電氣絕緣單元的兩電極間距離的比值小于2％。

進一步地，納米材料介電屏蔽結構為以聚合物為基質的納米/微米電介質復合材料制成的結構。

進一步地，聚合物基質納米/微米電介質復合材料以納米/納米和微米混合/微米尺度的陶瓷、金屬導體、氧化物、碳納米管、石墨烯、聚合物及對應各類纖維物等材料之中的一種或幾種材料作為聚合物基質的功能添加組分摻入所構成。

通過采取本技術方案中給出的納米材料介電屏蔽型電子式光學電壓互感器方案，達到以下技術效果：

1、顯著降低光學電壓互感器在額定電壓正常運行時介電屏蔽結構的發熱程度，使發熱量可以忽略不計，從而有效降低了光學組件以及絕緣材料的老化速度和損壞率，緩解密閉空間內干燥氣體因溫度升高而導致的壓強增加，保證系統的穩定性和可靠性，提高測量精度，降低溫度的測量以及補償所受到得干擾；

2、使得光學電壓互感器能夠在進行高于額定電壓的更高電壓檢測時，防止介電屏蔽結構過熱，從而保證光學互感器可以完成必不可少的產品耐高壓絕緣性能等必要的測試，包括通過模擬自然環境中出現的高電壓條件的測試，保證光學電壓互感器各部件的正常工作，防止因溫度過高而造成的部件損壞；

3、減少因介電屏蔽結構發熱而造成的額外的電能損失，防止能量損耗浪費；

4、利用了納米材料介電屏蔽結構，有效保證了光學電壓互感器在有雜散電場存在的條件下仍能夠保持足夠高的測試精度；

5、技術改進帶來上述良好的技術效果，但制造成本并未顯著增加，且利用現有設備、工藝和材料等即可進行產品的生產，使得技術方案可以實現。

本技術方案的構成要點：納米材料介電屏蔽結構

本技術方案的關鍵之處就在于利用納米材料作為主要功能成份來構成納米材料介電屏蔽結構。

為使微型光學電場傳感器測出的信號成為高壓端電極和接大地電極之間電場的穩定而精確的唯一量度，微型光學電場傳感器必須很好的介電屏蔽于外界各類因素產生的各向雜散電場干擾，同時應保證上述兩個電極之間生成的待測電場不會因為此介電屏蔽結構的存在而被畸變。上述納米材料介電屏蔽管的應用就可以很好的滿足此要求。

納米材料介電屏蔽結構被用于降低外界雜散電磁場的干擾，這些干擾起源于：附近的非待測電流，設備表面積聚的靜電荷，附近外部環境里的固定的或移動的導電物體，導電流體，周圍的電氣設備，以及在高壓電氣絕緣子上污染物質沉積引起的雜散電場等各類干擾效果。由于介電屏蔽結構的作用，即使存在著附近外部導體結構形狀的變化或移動等嚴重的雜散電場干擾，仍然可以用很少幾個微型光學電場傳感器去精確而穩定地測量上述兩個電極之間的電場。介電屏蔽結構并不增大電場強度，反而將它減低。這樣就取消了為耐受強電場所必需的昂貴的絕緣結構。

當高壓電氣絕緣單元內部兩個電極之間空間區域內由介電屏蔽結構所圍而使外界雜散電場干擾被消除，則被圍屏蔽區域內的電場和兩個電極之間的電壓兩者間就存在確定的對應關系。而放置在此區域中的微型光學電場傳感器就能給出對應于兩電極之間的電場測量值。

當外界雜散電場干擾未被全部消除但卻被減弱時，利用數值積分算法，若干個微型光學電場傳感器以分列的形式聯合應用就可以精確而穩定地測量電場，而納米材料介電屏蔽結構的存在允許用較少的微型光學電場傳感器就能夠安全地獲得足夠精確而穩定的電壓數值。

同時如上所述，納米材料介電屏蔽結構的應用避免了電子式光學電壓互感器在額定電壓或更高電壓下介電屏蔽結構的發熱問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明中未設置絕緣支架的介電屏蔽結構示意圖；

圖2為本發明中設置絕緣支架的介電屏蔽結構示意圖；

圖3為本發明中未設置絕緣支架且中空高壓電氣絕緣子密閉空間內填充干燥氣體的納米材料介電屏蔽型光學電壓互感器的結構示意圖；

圖4為本發明中設置絕緣支架且中空高壓電氣絕緣子密閉空間內填充干燥氣體的納米材料介電屏蔽型光學電壓互感器的結構示意圖；

圖5為本發明微型光學電場傳感器方位圖；

圖6為圖5的剖視圖；

圖7為本發明微型光學電場傳感器方位圖；

圖8為圖7的剖視圖；

圖9為本發明中未設置絕緣支架且高壓電氣絕緣子密閉空間內填充絕緣材料的實芯納米材料介電屏蔽型光學電壓互感器的結構示意圖；

圖10為本發明中設置絕緣支架且高壓電氣絕緣子密閉空間內填充絕緣材料的實芯納米材料介電屏蔽型光學電壓互感器的結構示意圖；

附圖中標記含義：1微型光學電場傳感單元、11微型光學電場傳感器、12光纖、13電光晶體bi4ge3o12、2介電屏蔽單元、21介電屏蔽結構、22絕緣支架、23介電屏蔽區域、3高壓電氣絕緣單元、31上端電極、32下端電極、33中空高壓電氣絕緣子、35法蘭盤、4光電及信號處理單元。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。

如圖1至圖8所示，一種納米材料介電屏蔽型電子式光學電壓互感器，包括由內至外依次設置的微型光學電場傳感單元1、介電屏蔽單元2和高壓電氣絕緣單元3，以及與微型光學電場傳感單元1通過光纖12連接，且設置在高壓電氣絕緣單元3外部的光電及信號處理單元4；光電及信號處理單元4中的光源發出探測所用的光束，經過調制處理后進入微型光學電場傳感器11，微型光學電場傳感器11測出的所在處電場值以光信號方式傳到光電及信號處理單元4，光電及信號處理單元4將微型光學電場傳感單元1輸出的光信號轉變為電信號之后，通過特定數值積分方法求出待測高壓輸電線路的電壓的精確值，所用光纖12可以是普通單模光纖，也可以是保偏光纖，待測電壓可以是交流電壓，也可是直流電壓。

介電屏蔽單元2包括納米材料介電屏蔽結構21，介電屏蔽單元2設置在高壓電氣絕緣單元3兩電極之間，在所述中空高壓電氣絕緣子(33)和介電屏蔽結構(21)兩者內部共同空腔區域形成抗外界雜散電場干擾的介電屏蔽區域(23)；以消除或降低處于此區域內部的微型光學電場傳感單元1因外界雜散電場所受的干擾，由此降低所在處待測電場受到外界雜散電場擾動而造成的誤差；其中微型光學電場傳感單元1所在處既有待測高電壓形成的待測電場，主要在與中空高壓電氣絕緣子33中軸線的縱向及近鄰區域；又存在光學電壓互感器附近各類固定或移動的導電物體、導電流體、高壓電氣設備以及在中空高壓電氣絕緣子33上污染物質沉積引起的各類雜散電場，它們相對于中軸線既有平行也有橫向的分量，是從外部進入的干擾；由介電屏蔽單元2實現對于這些雜散電場的屏蔽，使微型光學電場傳感器11測出的信號成為高壓端電極和接大地電極之間電場的穩定而精確的唯一量度，這樣就取消了為耐受強電場所必需的昂貴的絕緣結構。

通過利用介電屏蔽單元2的納米介電屏蔽材料特性，使得光學電壓互感器無論是在額定電壓下正常運行或是在高于額定電壓的情況下進行各類試驗或檢測時，都能夠既降低介電屏蔽結構的發熱程度，徹底防止過熱的風險；又克服各種電氣因素與環境因素造成的雜散電場干擾，發揮電子式光學電壓互感器的優越特性，始終保持在安全運行狀態下的高測量精度。

微型光學電場傳感單元1為基于電光效應的光學電場傳感器、光纖光學電場傳感器或集成光學電場傳感器；微型光學電場傳感單元1的組成元器件可以是分立的光學器件、微光學器件、全光纖器件或集成光學器件；高壓電氣絕緣單元3包括上端電極31、下端電極32、中空高壓電氣絕緣子33、法蘭盤35，其上端電極31和下端電極32分別固定設置在兩塊法蘭盤35與中空高壓電氣絕緣子33所圍成的密閉空間內的上端和下端，中空高壓電氣絕緣子內填充干燥氮氣、干燥空氣或絕緣材料。其中上端電極31與高壓輸電線電位連接，下端電極32與大地電位連接，兩個導體電極間生成待測電壓v，其中中空高壓電氣絕緣子33主要由絕緣材料和金屬構成；兩法蘭盤35間隔距離為l，微型光學電場傳感單元1沿電場方向設置有若干個微型光學電場傳感器11，各微型光學電場傳感器11組成基于線性電光效應的微型光學電場傳感器組，微型光學電場傳感器11由處在縱向方位的電光晶體bi4ge3o1213構成，微型光學電場傳感器11中電光晶體bi4ge3o1213沿電場方向的長度總和與高壓電氣絕緣單元3的兩電極間距離l的比值小于2％。

納米材料介電屏蔽結構的形狀和結構應具備下列特性：

-一般情形中，介電屏蔽結構與高絕緣電阻的適當聚合物絕緣支架組合在一起，取作較實用的管狀組合；

-介電屏蔽管在所有實際運行場所都能足夠有效地屏蔽外界各類雜散電場，確保電場測量精度；

-介電屏蔽管在所有實際應用要求的運行以及檢測電壓等級上都可以安全，可靠，長期的承擔光學電壓互感器的運行以及檢測；

-通過電流的發熱量，以及因此導致的介電屏蔽管溫度升高都嚴格地被控制在許可的范圍內；

-光學電壓互感器的運行以及檢測期間，在各種測試以及運行條件下，介電屏蔽管都不允許出現任何超過要求的工頻介質損耗；電暈；電腐蝕；電痕；局部放電；電樹枝化，甚至擊穿；等現象；

-在規定的溫度區間內長期承受高溫和低溫條件運行，其電氣性能和機械，熱性能指標都保持在規定范圍內；

-允許牢靠，穩定，準確地在介電屏蔽管內部選定位置處分別安放并固定一組若干個微型光學電場傳感器，以及它們各自分別連帶的輸入輸出光纖；

-允許將這些光纖束牢固而可靠地從介電屏蔽管外部引入和引出，再對應地聯通到電氣絕緣子單元之外的光電及信號處理單元；

納米材料介電屏蔽結構21為聚合物基納米/微米電介質復合材料結構，包括利用聚合物材料作為納米介電屏蔽材料的基質載體。聚合物基納米/微米電介質復合材料以納米/納米和微米混合/微米尺度的陶瓷、金屬導體、氧化物、碳納米管、石墨烯、聚合物及對應各類纖維物等材料之中的一種或幾種材料作為添加組分所構成；納米材料與聚合物基質形成的介電屏蔽復合材料的低介電損耗及高的絕緣電阻性質可以避免高電壓運行與測試時納米材料介電屏蔽結構的發熱。

介電屏蔽單元2利用具有高電氣絕緣強度、足夠大的工頻介電常數、足夠高的絕緣電阻；低工頻介電損耗、高機械強度、高的熱耐受力、高化學穩定性以及低漏電流的聚合物材料作為納米/納米和微米混合/微米介電屏蔽材料的基質載體，例如聚偏氟乙烯、聚乙烯及其衍生物、環氧樹脂或其它聚合物等，同納米介電屏蔽材料結合以構成聚合物基質納米/納米和微米混合/微米電介質復合材料；其中，基質滿足：全部運行溫度區間(-40℃～+70℃)內長期具有足夠高的機械強度；在受熱狀態(＜+85℃)中具有足夠強的機械和化學穩定性；基質材料的軟化點：～200℃；在全部運行溫度區間內和干燥及潮濕環境中都具有足夠高的電氣絕緣強度以及足夠低的工頻介電損耗值；具有易加工性；低成本，易于獲取；與所摻入的納米/納米和微米混合/微米材料都具有很好的粘結性、結合性、穩定性、安全性、低熱脹系數和低吸水性；可以含有不同的納米材料含量，也可以同時含有納米及不同粒徑的微米材料以獲得高密度填充的高介電常數復合材料。

所摻入的介電屏蔽材料為以納米(僅含納米)/納米和微米混合材料共存/微米(僅含微米)尺度的陶瓷，如batio3、cacu3ti4o12(分別記作bt、ccto)等；金屬導體，如al、ag、zn等；氧化物，如tio2、sio2、al2o3等；納米碳管、石墨烯類的碳化物；及對應各類纖維物等材料之中的一種或幾種材料作為添加組分，用于構成納米、納米以及微米材料共用、微米材料介電屏蔽的功能成份，與聚合物基質結合制備出具有較高介電常數、高電氣絕緣強度、低漏電流和低工頻介電損耗的納米介電屏蔽復合聚合物材料和器件；即在全部運行溫度區間內和干燥及潮濕環境中都具有足夠高的電氣絕緣強度、高機械強度、高熱穩定性以及高化學穩定性的納米介電屏蔽材料；在受熱狀態(＜+85℃)中具有足夠強的化學穩定性；可以均勻的分散混合到復合聚合物基質中；低成本、易于獲取、與聚合物基質具有很好的粘結強度、高結合性、好的分散性、低吸水性、穩定性好和安全性高；可以在聚合物基質中達到不同的納米材料含量；其中當所用介電屏蔽結構利用納米和微米混合尺度的上述各種材料可以取兩類不同粒徑的顆粒共同摻入基質，用于獲得高密度填充的納米和微米混合共用高介電常數復合材料，在聚合物基質中達到上述各種材料不同的含量。

應當利用納米材料介電屏蔽型復合聚合物材料來確定電子式光學電壓互感器內所用納米、納米和微米混合或者微米材料介電屏蔽結構的形狀、尺寸和結構時，納米材料介電屏蔽結構21可以取內外管壁都圓滑筆直的空心長圓管形狀，也可以取成其它形狀，納米材料介電屏蔽結構21兩端可以與上端電極31和下端電極32分別作電氣連接并且機械固定，也可以不作連接而與絕緣支架22結合，再由絕緣支架22與兩個電極連接并固定；納米材料介電屏蔽結構21全部長度與中空高壓電氣絕緣子33和兩個電極形成的空腔長度可以作匹配，也可以僅考慮微型光學電場傳感器11的尺寸而確定；納米材料介電屏蔽結構21的壁厚、內徑、外徑以及截面積的選擇都應使得具有下列特點：足夠強的介電屏蔽效應、高擊穿電場、低漏電流、低工頻介電損耗，且其工頻阻抗盡量高；在全部運行溫度區間內(-40℃～+70℃)和干燥及潮濕環境中都具有足夠高的電氣絕緣耐壓強度、長期具有高機械強度、高熱穩定性以及高化學穩定性；在受熱狀態(＞+85℃)中具有足夠強的機械和化學穩定性；易加工且低成本。

絕緣支架22的材料及結構應滿足：高的電氣絕緣強度；高的工頻阻抗值；低的介電損耗值；足夠高的機械強度；溫度濕度變化時穩定性高；保證整機組裝的方便；結構的牢固；以及光纖組的妥當安置；

介電屏蔽管的安放條件應滿足：介電屏蔽管與絕緣支架結合置放于中空的高壓電氣絕緣子內部，置于兩個導體電極之間；也可以不用絕緣支架，僅用介電屏蔽管置放于中空的高壓電氣絕緣子內部，置于兩個導體電極之間；介電屏蔽管中軸線與中空管型高壓電氣絕緣子的中軸線重合安置；在這兩個粗細不同的中空管件共同的內部空腔區域就是對外界雜散電場等干擾具有介電屏蔽效果的區域；要考慮到光學電壓互感器整機組裝的方便和結構的牢固；

微型光學電場傳感器在介電屏蔽管內部的安置；若干個微型光學電場傳感器分別放在中空高壓電氣絕緣子里的與絕緣支架結合的介電屏蔽管內部區域的共同中軸線上；按照高斯積分算法確定各個微型光學電場傳感器位置；積分算法給定各微型光學電場傳感器在中軸線上的軸向位置坐標和每個微型光學電場傳感器的權重，各微型光學電場傳感器都按照分別給定的權重置放于相應的軸向位置坐標處；適合于輸入輸出光纖組的安放及運行；每個微型光學電場傳感器的安裝取向方位則如圖1，圖2及圖5，圖6，圖7，圖8所示。以此電光晶體縱向方位置放的微型光學電場傳感器組用于分別精確測量其各自所在處的電場。

應用于實芯類型高壓電氣絕緣子：

可以在內部填充絕緣物質的實芯類型高壓電氣絕緣子內部中軸線上安置與絕緣支架結合的介電屏蔽管；使得介電屏蔽管中軸線與實芯類型高壓電氣絕緣子的介電屏蔽管置于上述兩個導體電極之間中軸線重合地安置，處在兩者共同的中軸線上；并且將；其它各部件的特點與安置方式都與用于空心類型的高壓電氣絕緣子內時的特點和方式相同。

應用于高壓氣體絕緣開關：

將納米材料介電屏蔽管(也可以與絕緣支架結合)安置于高壓氣體絕緣開關的輸電網高電位及大地電位的兩個電極結構之間，并使納米材料介電屏蔽管的中軸線與兩電極結構之間的徑向連線重合，在納米材料介電屏蔽管內部形成介電屏蔽區域，用以放置微型光學電場傳感器組以及光纖組。

納米材料介電屏蔽型電子式光學電壓互感器位于中空高壓電氣絕緣子33上部的法蘭盤35無電極的一面能夠用于安置電子式全光纖電流互感器部份高壓器件，并且兩類互感器的光電模塊可以集成于一體，由此構成組合電子式光學電力互感器；也可以將類似的方式用于實芯高壓絕緣子的納米材料介電屏蔽型光學電壓互感器；在高壓電氣開關(gis)中可以利用電子式全光纖電流互感器與納米材料介電屏蔽型電子式光學電壓互感器共同集成于高壓電氣開關中而構成電子式光學電力互感器與高壓電氣開關組合。

具備抗各向雜散外電場干擾能力的介電屏蔽待測電場的仿真計算：

為實現本技術方案所提出的關鍵改進，需要采用納米介電屏蔽型材料制作介電屏蔽管。

為實現上述目標，就必須利用適當選取的可靠的有限元數學工具對納米材料特性參數以及結構參數進行足夠精確而周密的電場仿真計算。

利用電場仿真計算出所需要的納米材料特性參數

-針對具體的納米材料介電屏蔽型電子式光學電壓互感器所利用的全部導體，全部電氣絕緣材料的結構與電氣特性參數，以及介電屏蔽管所采用納米材料的特定電介質參數，并考慮對應的介電損耗，確定所計算的電磁場中各類參數的選擇范圍和輸入數值；

-在嚴格確認類型和評估程度數量的前提下，考慮電力系統長期連續實際運行環境和條件中可能遇到的各類雜散電場干擾和其它復雜而多變形式下的雜散干擾；

-結合作為電力設備的各類電壓互感器在實際運行工況中的所獲取的經驗數據，考慮進包含各種非常規運行條件下會遇到的偶發情況導致的特殊參數；

-計入作為電力設備的各類電壓互感器在安裝，檢修，維護，施工，試運行，以及鄰近電力，機械，工程設備可能會造成的干擾因素的經驗數據；

-還應考慮到難以絕對避免的值守，施工，維護，檢修，試驗等各類人員可能會帶來的種人為操作失誤，人為誤差因素等造成的后果；

-也需計入無法完全避免的非人力能抵抗的自然災害，如地震，冰雪，沙塵，風暴，洪澇，等后果的影響；

-人為破壞等意外事件造成惡劣后果的影響；

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。