一種電子式電壓互感器的製作方法

2023-04-24 14:31:26 2

專利名稱：一種電子式電壓互感器的製作方法
技術領域：
本發明屬於電工儀器及高電壓裝備領域，涉及一種用於電力系統6kV至35kV電壓等級電壓測量的電子式電壓互感器。
背景技術：
現有的電壓互感器主要有電磁式電壓互感器和電容式電壓互感器。近年來國內外也出現了光學電壓互感器(OVT)、電阻或電容分壓的電子式電壓互感器等。電磁式電壓互感器絕緣結構複雜、體積大質量中、造價高，易發生鐵磁諧振、磁飽和等現象。電容式電壓互感器由於帶有中間變壓器和補償電抗器、暫態響應差、易於發生鐵磁諧振。

光學電壓互感器基本原理是利用光學材料的Pockels效應、Kerr效應以及逆壓電效應等進行電壓測量。但光學材料受溫度、機械振動等因素影響較大，且造價較高。現有的電阻或電容分壓的電子式電壓互感器通常難以保證組成高、低壓臂的電阻(或電容)溫度係數的一致性，其測量精度溫度影響嚴重，需要通過熱敏電阻、熱敏電容或電子元器件對二次輸出值進行補償。儘管CN200910143450公開了一種將高壓臂和低壓臂製作在同一陶瓷管上的一體式分壓電阻以改善高低壓臂溫度係數的一致性，但由於分壓電阻受澆注(填充)材料等的影響，其測量精度仍依賴於熱敏電阻、移相電容的補償和調整，其線性度不理想，且加工製造工藝複雜。

發明內容
提出了一種電子式電壓互感器，該互感器的特徵在於:電壓分壓器高壓臂(2)、信號電極(6)以及電壓分壓器低壓臂(7)順次連接組成的電壓分壓器(15)固定於開口向下、底部向上的絕緣杯(3)的內腔且位於絕緣杯(3)的中軸線上，高壓導線(I)通過位於絕緣杯(3)底部的高壓出線孔(301)進入絕緣杯(3)內腔與電壓分壓器高壓臂(2)的高壓電極(201)相連，信號輸出導線(12)通過用於封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)上的信號輸出導線出線孔(1301)進入絕緣杯(3)內腔與信號電極(6)相連，接地導線(9)通過用於封閉絕緣杯⑶杯口的密封端蓋(13)上的接地導線出線孔(1302)進入絕緣杯(3)內腔與電壓分壓器低壓臂(7)的接地極(701)相連；位於絕緣杯(3)外的接地端屏蔽連接線(8) —端與附著在絕緣杯(3)外表面上的接地端屏蔽層(5)的接地端屏蔽層電極(501)相連，另一端與接地導線(9)相連；位於絕緣杯(3)外的信號輸出端屏蔽連接線(11) 一端與信號輸出端屏蔽層(10)的信號輸出端屏蔽層電極(101)相連，另一端與信號輸出導線(12)相連；在絕緣杯(3)和封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)組成的屏蔽腔(14)外澆注外部帶裙邊的澆注體(4)並在澆注體(4)的頂部將高壓導線(I)引出到澆注體(4)外，在澆注體(4)的底部將信號輸出導線(12)和接地導線(9)引出到澆注體外，澆注體(4)的中軸線與屏蔽腔(14)的中軸線重合。上述電壓分壓器高壓臂(2)為高壓電阻或高壓電容，電壓分壓器低壓臂(7)為與高壓臂同材質、同工藝的電阻或電容；上述絕緣杯(3)的材料為玻璃、陶瓷或者高分子材料,絕緣杯(3)的形狀為圓形或正多邊形杯；上述接地端屏蔽層(5)和信號輸出端屏蔽層(10)既可以是金屬導電層、也可以是導電膠或半導電材料製成的半導電層；上述接地端屏蔽層(5)和信號輸出端屏蔽層(10)之間用絕緣區隔開，沒有任何將二者連接的導電體或半導電體；上述接地端屏蔽層(5)和信號輸出端屏蔽層(10)通過塗膠、粘貼、噴塗、電鍍、印刷或者燒結的方式附著在絕緣杯(3)的外表面上；上述密封端蓋(13)的材料為玻璃、陶瓷或者高分子材料；上述信號輸出導線出線孔(1301)和接地導線出線孔(1302)在信號輸出導線(12)和接地導線(9)線徑較小的情況下可合併為一個出線孔；上述屏蔽腔(14)內腔應抽真空或填充絕緣氣體(如氮氣、六氟化硫、乾燥空氣)。這種電子式電壓互感器將電壓分壓器(15)置於屏蔽腔(14)內，屏蔽腔(14)內抽真空或填充介電常數對溫度不敏感的絕緣氣體，即電壓分壓器(15)與屏蔽層之間的空間為介電常數對溫度不敏感的絕緣氣體或真空，避免了互感器的比差(比值誤差)和角差(相位誤差)受絕緣材料溫度係數的影響；同時，組成屏蔽腔(14)的絕緣杯(3)外表面附著有接地端屏蔽層(5)和信號輸出端屏蔽層(10)，大大減少了外界分布電容和雜散電容的影響。由於電壓分壓器(15)與接地端屏蔽層(5)之間存在雜散電流，會導致沿高壓電極(201)往接地極(701)方向，流經電壓分壓器(15)的電流會逐漸減少，即流經電壓分壓器高壓臂(2)的等效電流會大於流經電壓分壓器低壓臂(7)的等效電流，從而引起角差和比差變化。為了減少這種影響，本發明在組成屏蔽腔(14)的絕緣杯(3)外表面上設計了相應的信號輸出端屏蔽層(10)來收集雜散電流補充到流經電壓分壓器低壓臂(7)的電流中。


圖1為本發明電子式電壓互感器結構示意圖；圖2為本發明電子式電壓互感器分壓器示意圖；圖3為本發明電子式電壓互感器屏蔽腔示意圖；圖4為本發明電子式電壓互感器絕緣杯上屏蔽層展開示意圖之一；圖5為本發明電子式電壓互感器另外一種絕緣杯上屏蔽層展開示意具體實施例方式下面結合具體實施案例來進一步闡述本發明。應該理解，這些實施案例儀用於說明本發明而不是用於限制本發明的範圍。此外，還應理解，在閱讀本說明之後，技術人員可對本發明作各種形式的改動或修改，但這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。實施案例I本發明電子式電壓互感器具體實施案例I如圖1、圖2、圖3和圖4所示。
實施案例I總體結構如圖1所示，採用了氣體(真空)屏蔽腔結構。電壓分壓器高壓臂(2)、信號電極￠)以及電壓分壓器低壓臂(7)順次連接組成的電壓分壓器(15)固定於開口向下、底部向上的絕緣杯(3)的內腔且位於絕緣杯(3)的中軸線上，高壓導線(I)通過位於絕緣杯(3)底部的高壓出線孔(301)進入絕緣杯(3)內腔與電壓分壓器高壓臂
(2)的高壓電極(201)相連，信號輸出導線(12)通過用於封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋
(13)上的信號輸出導線出線孔(1301)進入絕緣杯(3)內腔與信號電極(6)相連，接地導線
(9)通過用於封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)上的接地導線出線孔(1302)進入絕緣杯⑶內腔與電壓分壓器低壓臂(7)的接地極(701)相連；位於絕緣杯(3)外的接地端屏蔽連接線(8) —端與附著在絕緣杯(3)外表面上的接地端屏蔽層(5)的接地端屏蔽層電極(501)相連，另一端與接地導線(9)相連；位於絕緣杯⑶外的信號輸出端屏蔽連接線(11)一端與信號輸出端屏蔽層(10)的信號輸出端屏蔽層電極(101)相連,另一端與信號輸出導線(12)相連；在絕緣杯(3)和封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)組成的屏蔽腔(14)外澆注外部帶裙邊的澆注體(4)並在澆注體(4)的頂部將高壓導線(I)引出到澆注體(4)夕卜，在澆注體⑷的底部將信號輸出導線(12)和接地導線(9)引出到澆注體外，澆注體⑷的中軸線與屏蔽腔(14)的中軸線重合。如圖2所示，本發明電子式電壓互感器的電壓分壓器(15)由分壓器高壓臂(2)、信號電極(6)以及電壓分壓器低壓臂(7)順次連接組成，其基本工作原理是:電壓分壓器高壓臂(2)的高壓電極(201)通過高壓導線(I)與一次高壓端子連接，電壓分壓器低壓臂(7)的接地極(701)通過接地導線(9)與一次地連接，信號電極(6)則會產生與一次電壓成正比的二次低電壓，實現對一次電壓的測量。如圖3所示，本發明電子式電壓互感器的屏蔽腔(14)由開口向下的底部帶高壓出線孔(301)的絕緣杯(3)和封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)組成；絕緣杯(3)外表面塗覆有接地端屏蔽層(5)和信號輸出端屏蔽層(10);密封端蓋(13)上有信號輸出導線出線孔(1301)和接地導線出線孔(1302)`。圖4為本發明電子式電壓互感器絕緣杯(3)外表面附著的屏蔽層展開示意圖之一，圖中信號輸出端屏蔽層(10)位於接地端屏蔽層(5)下方，二者之間通過未塗覆任何導電材料或半導電材料的絕緣帶隔離；接地端屏蔽層(5)上有接地端屏蔽層電極(501);信號輸出端屏蔽層(10)上有信號輸出端屏蔽層電極(101)。本發明電子式電壓互感器的電壓分壓器(15)處於屏蔽腔(14)內的絕緣氣體或真空環境中，由於絕緣氣體(或真空)介電常數受環境影響很小，所以電壓分壓器(15)與屏蔽層之間的分布電容受環境影響很小；並且電壓分壓器的高壓臂(2)與低壓臂(7)為採用同種材料和工藝製備的電阻或電容，因而擁有相近的阻抗溫度係數，其比差受溫度影響極小。本發明電子式電壓互感器在絕緣杯(3)外表面上設計了相應的信號輸出端屏蔽層(10)收集雜散電流補充到流經電壓分壓器低壓臂(7)的電流。通過這一設計，大大減少由於雜散電流的存在導致流經高壓臂(2)的等效電流大於流經低壓臂(7)的等效電流而引起的比差和角差。因此，本發明設計的電子式互具有良好的穩定性，易於批量生產。實施案例2
本發明電子式電壓互感器具體實施案例2如圖1、圖2、圖3和圖5所示。實施案例2與實施案例I的區別在於實施案例I的信號輸出端屏蔽層(10)位於接地端屏蔽層(5)下方，二者之間通過未塗覆任何導電材料或半導電材料的絕緣區隔離；而實施案例2的信號輸出端屏蔽層(10)嵌於接地端屏蔽層(5)內，二者之間通過未塗覆任何導電材料或半導電材料的絕緣環隔離，如圖5所示。
權利要求
1.一種電子式電壓互感器，其特徵在於:電壓分壓器高壓臂(2)、信號電極￠)以及電壓分壓器低壓臂(7)順次連接組成的電壓分壓器(15)固定於開口向下、底部向上的絕緣杯(3)的內腔且位於絕緣杯(3)的中軸線上，高壓導線(I)通過位於緣杯(3)底部的高壓出線孔(301)進入絕緣杯(3)內腔與電壓分壓器高壓臂(2)的高壓電極(201)相連，信號輸出導線(12)通過用於封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)上的信號輸出導線出線孔(1301)進入絕緣杯(3)內腔與信號電極(6)相連，接地導線(9)通過用於封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)上的接地導線出線孔(1302)進入絕緣杯(3)內腔與電壓分壓器低壓臂(7)的接地極(701)相連；位於絕緣杯(3)外的接地端屏蔽連接線(8) —端與附著在絕緣杯(3)外表面上的接地端屏蔽層(5)的接地端屏蔽層電極(501)相連，另一端與接地導線(9)相連；位於絕緣杯(3)外的信號輸出端屏蔽連接線(11) 一端與信號輸出端屏蔽層(10)的信號輸出端屏蔽層電極(101)相連，另一端與信號輸出導線(12)相連；在絕緣杯(3)和封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)組成的屏蔽腔(14)外澆注外部帶裙邊的澆注體(4)並在澆注體(4)的頂部將高壓導線(I)引出到澆注體(4)外，在澆注體(4)的底部將信號輸出導線(12)和接地導線(9)引出到澆注體外，澆注體(4)的中軸線與屏蔽腔(14)的中軸線重合。
2.如權利要求1所述電子式電壓互感器，其特徵在於:所述電壓分壓器高壓臂(2)為高壓電阻或高壓電容，電壓分壓器低壓臂(7)為與高壓臂同材質、同工藝的電阻或電容。
3.如權利要求1所述電子式電壓互感器，其特徵在於:所述絕緣杯(3)的材料為玻璃、陶瓷或者高分子材料，絕緣杯(3)的形狀為圓形或正多邊形杯。
4.如權利要求1所述電子式電壓互感器，其特徵在於:所述接地端屏蔽層(5)和信號輸出端屏蔽層(10)為金屬導電層、導電膠或半導電材料製成的半導電層。
5.如權利要求4所述電子式電壓互感器，其特徵在於:所述接地端屏蔽層(5)和信號輸出端屏蔽層(10)之間用絕緣區隔開，沒有任何將二者連接的導電體或半導電體。
6.如權利要求5所述電子式電壓互感器，其特徵在於:所述接地端屏蔽層(5)和信號輸出端屏蔽層(10)通過塗膠、粘貼、噴塗、電鍍、印刷或者燒結的方式附著在絕緣杯(3)的外表面上。
7.如權利要求1所述電子式電壓互感器，其特徵在於:所述密封端蓋(13)的材料為玻璃、陶瓷或者高分子材料。
8.如權利要求1所述電子式電壓互感器，其特徵在於:所述信號輸出導線出線孔(1301)和接地導線出線孔(1302)在信號輸出導線(12)和接地導線(9)線徑較小的情況下可合併為一個出線孔。
9.如權利要求1所述電子式電壓互感器，其特徵在於:所述屏蔽腔(14)內腔應抽真空或填充絕緣氣體。
10.如權利要求1 9任意一項所述電子式電壓互感器在6kV至35kV電壓等級電壓測量中的應用。
全文摘要
提出了一種電子式電壓電壓互感器，該互感器的特徵在於電壓分壓器高壓臂、信號電極以及電壓分壓器低壓臂順次連接組成的電壓分壓器固定於絕緣杯的內腔且位於絕緣杯的中軸線上，高壓導線通過高壓出線孔與電壓分壓器高壓臂的高壓電極相連，信號輸出導線通過信號輸出導線出線孔與信號電極相連，接地導線通過接地導線出線孔電壓分壓器低壓臂的接地極相連；接地端屏蔽連接線一端與接地端屏蔽層相連，另一端與接地導線相連；信號輸出端屏蔽連接線一端與信號輸出端屏蔽層相連，另一端與信號輸出導線相連；在絕緣杯和封閉絕緣杯杯口的密封端蓋組成的屏蔽腔外澆注帶裙邊的澆注體並在澆注體的頂部將高壓導線引出到澆注體外，在澆注體的底部將信號輸出導線和接地導線引出到澆注體外。
文檔編號G01R15/18GK103187158SQ201110452820
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者陳芳, 陳永山, 陳秀峰 申請人:陳永山, 陳芳