一種用於10KV配電網智能開關設備的高壓電阻分壓器的製作方法
2023-05-23 07:55:12 2
本發明涉及測量設備領域，更具體地，涉及一種用於10KV配電網智能開關設備的高壓電阻分壓器。
背景技術：
在設備測量的領域中，當需要在總電壓不變的情況下，在某一電路上串聯一個分壓電阻，將能起分壓的作用，一部分電壓將降在分壓電阻上，使該部分電路兩端的電壓減小，分壓電阻的阻值越大，分壓作用越明顯，一次高電壓施加到高壓電阻分壓器的一次電壓端子和接地端子之間時，在二次電壓輸出端子與接地端子之間產生二次電壓，一次電壓與二次電壓幅值之比稱為電壓比，數值上接近等於高壓臂電阻值與低壓臂電阻值之比。
在目前市場上，有著各種各樣的高壓電阻分壓器，一般來說，傳統開關設備的二次控制迴路普遍使用電磁繼電器，需要要求二次電壓輸出有足夠大的功率容量，需要配用電磁式電壓互感器。
目前大量使用的智能化10kV配電網開關設備二次控制迴路已經改用電子電路進行測量和控制，二次電壓信號源不需要提供大的功率輸出，允許使用高壓電阻分壓器代替傳統的電磁式電壓互感器作為電壓比例變換器。
但是，考慮到高壓電阻分壓器有較高的測量準確度要求，目前10kV配電網開關設備使用的高壓電阻分壓器主要使用厚膜電阻，特別是高壓臂電阻基本上都使用厚膜電阻。厚膜電阻使用金屬氧化物和金屬氧化物鹽生成的晶體作為導電介質，具有半導電材料的電導率，把這些晶體和適量的玻璃狀無機粘結劑及金屬粉磨成微米級的顆粒，摻入有機粘合劑攪拌成漿料，用絲網印刷技術把電阻電路印製在陶瓷基底上，在高溫爐中燒結，最後用雷射修校到電阻的標稱值。只是，這樣生產製成的厚膜電阻的成本比較高，同時晶體具有退化的特性，準確度會隨著使用時間降低，使用年限難以達到配電網開關設備的要求。
因此，提出一種解決上述問題的用於10KV配電網智能開關設備的高壓電阻分壓器實為必要。
技術實現要素：
本發明為克服上述現有技術所述的至少一種缺陷(不足)，提供一種用於10KV配電網智能開關設備的高壓電阻分壓器。
為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：一種用於10KV配電網智能開關設備的高壓電阻分壓器，包括絕緣基板、高電壓電阻模塊和低電壓電阻模塊，還包括二次控制迴路模塊；
所述高電壓電阻模塊和低電壓電阻模塊分別安裝在絕緣基板兩側，相鄰高電壓電阻模塊和低電壓電阻模塊之間串連連接；
所述最頂層的高電壓電阻模塊頂端設有一次出線端子，最底層的高電壓電阻模塊的底端與二次控制迴路模塊相連接；
所述二次控制迴路模塊底部設有接地出線電子端，通過把高電壓電阻模塊和低電壓電阻模塊分別安裝在絕緣基板兩側，利用導線，依次對相鄰的高電壓電阻模塊和低電壓電阻模塊進行梅花間竹的連接，使其分成高電壓電阻模塊一側和低電壓電阻模塊一側，並通過二次控制迴路模塊，實現對高電壓電阻模塊和低電壓電阻模塊的電壓調控，在保證測量可靠的條件下，使得高壓電阻分壓器的製造成本顯著低於電磁式電壓互感器，需要的安裝空間也小得多，而且不會發生直流磁化和鐵磁諧振，可以提高配電網的安全運行水平。
進一步的，所述二次控制迴路模塊包括二次出線端子和二次控制電阻，所述二次控制電阻一端與最底層高電壓電阻模塊底端相連接，另一端與接地出線電子端相連接，所述二次出線端子安裝在二次控制電阻與最底層高電壓電阻模塊的交接處，通過二次出線端子和二次控制電阻的連接結構，取代了傳統的電磁式電壓互感器作為電壓比例變換器，使其結構更加簡單，生產成本更加低廉。
更進一步的，所述高電壓電阻模塊和低電壓電阻模塊均為精密金屬膜電阻，通過多個精密金屬膜電阻的串聯，可以代替傳統的厚膜電阻，從而降低了生產成本。
進一步的，所述精密金屬膜電阻的阻值大於二次控制電阻的阻值，在實際應用中，可以根據具體的電壓控制其阻值的大小，以實現測量不同電路的需求。
更進一步的，還包括連接臂，所述一次出線端子通過連接臂與最頂層的高電壓電阻模塊頂端相連接，通過連接臂，使得一次出線端子更牢固的安裝在最頂層的高電壓電阻模塊頂端，不會因為長期的使用而導致端子因固定不牢固而脫落。
此外，還包括引線焊盤，所述二次控制電阻通過引線焊盤與接地出線電子端相連接，通過引線焊盤，可以確保接地出線電子端與二次控制電阻充分接觸，不會脫落而存在安全隱患。
更進一步的，所述絕緣基板上設有引線連接孔，所述相鄰的高電壓電阻模塊通過引線連接孔和低電壓電阻模塊之間串連連接，通過引線連接孔，使得導線的連接更加順暢。
進一步的，所述高電壓電阻模塊和低電壓電阻模塊之間呈「之」字型連接，通過「之」字型的連接方式，可以節約了安裝空間，使得該模塊所需體積變小，使其適合用於不同的測量儀器中。
更進一步的，所述絕緣基板為雙面PCB板，雙面PCB板的設置，可以使得高電壓電阻模塊和低電壓電阻模塊之間的絕緣性能更好。
進一步的，所述雙面PCB板呈條狀，在實際應用中，雙面PCB板的形狀可以根據實際需要設置成不同的形狀，其均在本發明的保護範圍之內。
與現有技術相比，本發明技術方案的有益效果是：
(1)本發明公開的用於10KV配電網智能開關設備的高壓電阻分壓器，通過把高電壓電阻模塊和低電壓電阻模塊分別安裝在絕緣基板兩側，利用導線，依次對相鄰的高電壓電阻模塊和低電壓電阻模塊進行梅花間竹的連接，使其分成高電壓電阻模塊一側和低電壓電阻模塊一側，並通過二次控制迴路模塊，實現對高電壓電阻模塊和低電壓電阻模塊的電壓調控，在保證測量可靠的條件下，使得高壓電阻分壓器的製造成本顯著低於電磁式電壓互感器，需要的安裝空間也小得多，而且不會發生直流磁化和鐵磁諧振，可以提高配電網的安全運行水平。
(2)本發明公開的用於10KV配電網智能開關設備的高壓電阻分壓器，通過二次出線端子和二次控制電阻的連接結構，取代了傳統的電磁式電壓互感器作為電壓比例變換器，使其結構更加簡單，生產成本更加低廉。
(3)本發明公開的用於10KV配電網智能開關設備的高壓電阻分壓器，通過多個精密金屬膜電阻的串聯，可以代替傳統的厚膜電阻，從而降低了生產成本。
(4)本發明公開的用於10KV配電網智能開關設備的高壓電阻分壓器，通過雙面PCB板的設置，可以使得高電壓電阻模塊和低電壓電阻模塊之間的絕緣性能更好。
附圖說明
圖1是本發明中用於10KV配電網智能開關設備的高壓電阻分壓器的結構示意圖。圖中，1為高壓臂金屬膜電阻、2為低壓臂金屬膜電阻、3為雙面PCB板、4為一次出線端子、5為二次出線端子、6為接地出線電子端、7為二次控制電阻、8為引線連接孔。
具體實施方式
附圖僅用於示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，並不代表實際產品的尺寸；對於本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以是通過中間媒介間接連接，可以說兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明的具體含義。下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案做進一步的說明。
本實施例公開了一種用於10KV配電網智能開關設備的高壓電阻分壓器，包括雙面PCB板3、高壓臂金屬膜電阻1和低壓臂金屬膜電阻2，二次控制迴路模塊；高壓臂金屬膜電阻1和低壓臂金屬膜電阻2分別安裝在雙面PCB板3兩側，相鄰高壓臂金屬膜電阻1和低壓臂金屬膜電阻2之間串連連接；最頂層的高壓臂金屬膜電阻1頂端設有一次出線端子4，最底層的高壓臂金屬膜電阻1的底端與二次控制迴路模塊相連接；而在二次控制迴路模塊底部設有接地出線電子端6，通過把高壓臂金屬膜電阻1和低壓臂金屬膜電阻2分別安裝在雙面PCB板兩側，利用導線，依次對相鄰的高壓臂金屬膜電阻1和低壓臂金屬膜電阻2進行梅花間竹的連接，使其分成高壓臂金屬膜電阻1一側和低壓臂金屬膜電阻2一側，並通過二次控制迴路模塊，實現對高壓臂金屬膜電阻1和低壓臂金屬膜電阻2的電壓調控，在保證測量可靠的條件下，使得高壓電阻分壓器的製造成本顯著低於電磁式電壓互感器，需要的安裝空間也小得多，而且不會發生直流磁化和鐵磁諧振，可以提高配電網的安全運行水平。
在本發明中，還包括連接臂，一次出線端子通過連接臂與最頂層的高電壓電阻模塊頂端相連接，通過連接臂，使得一次出線端子更牢固的安裝在最頂層的高電壓電阻模塊頂端，不會因為長期的使用而導致端子因固定不牢固而脫落，此外，還包括引線焊盤，所述二次控制電阻通過引線焊盤與接地出線電子端相連接，通過引線焊盤，可以確保接地出線電子端與二次控制電阻充分接觸，不會脫落而存在安全隱患。
其中，二次控制迴路模塊包括二次出線端子5和二次控制電阻7，二次控制電阻7一端與最底層高壓臂金屬膜電阻1底端相連接，另一端與接地出線電子端6相連接，二次出線端子5安裝在二次控制電阻7與最底層高壓臂金屬膜電阻1的交接處，通過二次出線端子5和二次控制電阻7的連接結構，取代了傳統的電磁式電壓互感器作為電壓比例變換器，使其結構更加簡單，生產成本更加低廉。在實際應用中，高壓臂金屬膜電阻1和低壓臂金屬膜電阻2均為精密金屬膜電阻，通過多個精密金屬膜電阻的串聯，可以代替傳統的厚膜電阻，從而降低了生產成本。而精密金屬膜電阻的阻值大於二次控制電阻的阻值，在實際應用中，可以根據具體的電壓控制其阻值的大小，以實現測量不同電路的需求。
此外，在雙面PCB板3上設有引線連接孔8，相鄰的高壓臂金屬膜電阻1通過引線連接孔和低壓臂金屬膜電阻2之間串連連接，通過引線連接孔8，使得導線的連接更加順暢，高壓臂金屬膜電阻1和低電壓電阻模塊之間呈「之」字型連接，通過「之」字型的連接方式，可以節約了安裝空間，使得該模塊所需體積變小，使其適合用於不同的測量儀器中，此外，還包括引線焊盤，所述二次控制電阻通過引線焊盤與接地出線電子端相連接，其中，在本實施例中，雙面PCB板呈條狀，在實際應用中，雙面PCB板的形狀可以根據實際需要設置成不同的形狀，其均在本發明的保護範圍之內。
如圖1所示，公開的是一種10KV配電網測量用的高壓電阻，在雙面PCB板的兩個側面分別設置高壓臂金屬膜電阻1和低壓臂金屬膜電阻2，其中，高壓臂金屬膜電阻1的數量為16個，低壓臂金屬膜電阻2的數量為15個，相鄰的高壓臂金屬膜電阻1和低壓臂金屬膜電阻2前後相互串聯，其中，高壓臂金屬膜電阻1和低壓臂金屬膜電阻2均採用標稱值為1MΩ，電阻精度0.1％，溫度係數25ppm/℃，功率容量0.5W的RJ24型精密金屬膜電阻，並呈「之」字形排列在條形的雙面PCB板上，然後按串聯方式焊接。
然後，從位於雙面PCB板最上端，沒有接成串聯的電阻的引線焊盤上焊出一次端子出線，從位於PCB板最下端沒有接成串聯的電阻的引線焊盤上串聯接入1隻標稱值為10kΩ的二次控制電阻7，該二次控制電阻7的電阻精度0.1％，溫度係數25ppm/℃，功率容量0.5W的RJ24型精密金屬膜電阻，同時焊出二次端子出線，在金屬膜電阻的沒有接入串聯的引線焊盤上焊出接地端子出線，製成高壓電阻分壓器，其中，按圖1製造的10kV電阻分壓器標稱分壓比為3101，在樹脂封裝後再進行出廠調校，使得分壓器置於測試狀態，在二次電壓輸出埠並聯接入電阻箱，調節電阻箱使使分壓比為3250，然後去掉電阻箱，用電阻值接近電阻箱示值的100kΩ～220kΩ電阻並聯接入二次電壓輸出埠，使分壓器的電壓比等於3250。
由於本發明使用的精密金屬膜電阻不會發生金屬氧化物和金屬氧化物鹽晶體的退化效應，使用期限可以滿足10kV配電網開關設備要求，且其製造成本低於高壓厚膜電阻，價格可降低到高壓厚膜電阻的二分之一以下，能有效的延長配電網高壓電阻分壓器的使用壽命和減低其生產成本。
在實際應用中，把多個精密金屬膜電阻以串聯的方式，沿長度方向採用「之」字形從上到下排列在絕緣基板兩側，其中一側為高壓臂電阻，另一側為低壓臂電阻，從高壓臂電阻沒有接成串聯的引線端焊出一次出線，從低壓臂電阻沒有接成串聯的引線端焊出接地出線，從高壓臂電阻和低壓臂電阻的串聯引線端焊出二次出線，製成高壓電阻分壓器，使用時，當一次高電壓施加到高壓電阻分壓器的一次電壓端子和接地端子之間時，在二次電壓輸出端子與接地端子之間產生二次電壓，形成電阻分壓的作用，通過該結構，可以進一步的對電阻進行分壓，並節約安裝所需要的空間，通過多個精密金屬膜電阻串聯並引出接線的方式代替厚膜電阻，節約了生產的成本。
圖中，描述位置關係僅用於示例性說明，不能理解為對本專利的限制；顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護範圍之內。