基於鏈式電容器阻容分壓的電子式互感器的製作方法
2023-09-21 17:50:50
專利名稱：基於鏈式電容器阻容分壓的電子式互感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子式互感器，特別涉及一種基於鏈式電容器阻容分壓的電子式互感器。
背景技術：
隨著國家對電網的智能化、數值化、自動化的發展，電子式電壓互感器成為國內外研究的重點。在中壓電子式電壓互感器領域主要是電阻分壓和電容分壓兩種，電阻分壓式電壓傳感器的準確度取決於電阻的準確度，或更準確地說，取決於分壓比的準確度，其轉換誤差主要源自電阻溫度係數、電阻電壓係數、電阻器因電壓、溫度引起的漂移、雜散電容及相鄰相線之間的串擾影響，所以使用起來有很大的限制性。電容分壓式電子式互感器的傳 感原理基於電容分壓的原理，一般採用高壓電容和低壓電容串接的結構，被測高壓直接加在高壓臂的電容上，在低壓臂的電容上分出與一次側高壓成正比的小電壓信號，這種類型的電子式電壓互感器的缺陷是誤差完全取決於高壓臂電容和低壓臂電容的精度，但是高精度的電容器結構複雜，體大質重，造價比較高；電容器低壓側電容直接與高壓側的電容直接串聯耦合，中間沒有任何電氣隔離，易受溫度的影響，穩定性、可靠性不高，存在著較大的安全隱患。多年的實際應用表明此類電容的互感器還存在ー個重大缺陷，故障狀態下的暫態響應過程問題。在高壓側出現短路或斷路故障時，儲存在電容中的能量沒有一個合適的通路供其快速釋放，也就是通常所指的「電荷俘獲現象」。鑑於電容式分壓器存在著系統短路後，分壓電容的等效接地電容上積聚的電荷在重合閘時不能完全釋放，在系統工作電壓上疊加ー個誤差分量，影響到測量結果的正確性以及繼電保護裝置的正確動作，且長期工作時等效接地電容也會因溫度等因素的影響而變得不夠穩定。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術中造價高，易受環境影響，穩定性、可靠性低，存在較大誤差，以及「電荷俘獲現象」等不足，而提供一種結構簡單，可靠性高的新型卷繞電容器鏈式串接的電子式電壓互感器，在電カ系統中廣泛應用於數位化變電站中電壓測量以及繼電保護。本發明採用的技術方案是一種基於鏈式電容器阻容分壓的電子式互感器，包括輸入高壓電極、電容器、電阻和信號處理模塊，其特徵在幹所述輸入高壓電極輸入連接電容器，電容器由多個電容依次串聯組成，電阻並聯於任ー電容，上述任一電容連接信號處理模塊。所述多個電容由內而外沿輸入高壓電極軸向方向卷繞，內層的第一電容的極板卷繞在圓筒狀輸入高壓電極上與輸入高壓電極相連，第一電容極板外圍卷繞絕緣介質，在第一電容極板外圍絕緣介質上卷繞上第二層電容的極板，第二電容極板外圍卷繞絕緣介質，多個電容按上述卷繞後由環氧樹脂封裝形成ー個鏈式電容器。
所述信號處理模塊包括依次串接的電壓放大移相単元、電壓阻抗匹配電路和合併単元，電壓放大移相單元將電容器輸出的電壓信號放大移相至與電壓放大移相單元連接的電壓阻抗匹配単元，電壓阻抗匹配單元將與正比於一次側電壓的小電壓信號經合併單元輸出電壓信號。所述多隻電容的極板徑向中心線處於同一水平面，多隻電容的極板高度由內而外呈軸向依次遞減，每隻電容的電容量大小相等。所述絕緣介質為複合聚酯薄膜。所述多個電容中最外層ー個電容極板作為地電位引出，外層的倒數第二個電容的極板經電阻並聯後連接信號處理單元輸出信號。與現有技術相比，本發明具有以下優點
1)由於分壓器採用鏈式電容串聯結構的設計，絕緣介質採用性能優良的聚こ醯胺薄膜，穩定性很好，充分保證了本產品大範圍溫度變化不會影響精度，可靠性高；可同時滿足電壓測量和保護的要求，測量準確度可達O. 2級，保護級可達3P級，滿足國際標準；
2)電容採用卷繞結構，製作エ藝簡單，結構緊湊，體積小，重量輕，成本低，自身功耗較小，節電效果顯著，適應國家節能減排、環保的要求；同時採用環氧樹脂封裝，増加了設備的應對環境變化的能力；電容器無油化、無氣化的結構方案，設備的絕緣、結構強度高，無漏油、洩氣的安全隱患，可靠性高。3)在任ー電容並聯ー個電阻，使線路出現短路或斷路故障時，存儲在分壓電容中的能量可以通過該電阻來快速釋放，從而實現了對輸電線路上的電壓變化快速響應跟蹤測量，徹底解決「電荷俘獲現象」，進一步提聞電壓互感器的精度和可Φ性。本發明採用同軸卷繞的多個電容串接成電容器，由任ー電容器經信號處理模塊輸出電壓信號，具有結構簡單、體積小、製造成本低，採樣精度高、誤差小、響應時間短、可靠性高等優點，適用於數位化變電站中電壓測量以及繼電保護。
圖I為本發明原理 圖2為本發明結構示意 圖3為圖2中A處局部放大圖。圖中輸入高壓電極1，電容器2，電容3，電阻4，電壓放大移相單元5，電壓阻抗匹配電路6，合併單元7。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進ー步說明。圖1-3所示，一種基於鏈式電容器阻容分壓的電子式互感器包括輸入高壓電極I、電容器2、電容3、電阻4、電壓放大移相單元5、電壓阻抗匹配電路6和合併單元7。輸入高壓電極I輸入連接電容器2，電容器2由多個電容3依次串聯組成，電阻4並聯於任一電容， 上述任一電容連接信號處理模塊；多個電容3由內而外沿輸入高壓電極I軸向方向卷繞，內層的第一電容的極板卷繞在圓筒狀輸入高壓電極上與輸入高壓電極相連，第一電容極板外圍卷繞絕緣介質，在第一電容極板外圍絕緣介質上卷繞上第二層電容的極板，第二電容極板外圍卷繞絕緣介質，絕緣介質為複合聚酯薄膜，多個電容按上述卷繞後由環氧樹脂封裝形成ー個鏈式電容器2，多隻電容3的極板徑向中心線處於同一水平面，多隻電容的極板高度由內而外呈軸向依次遞減，每隻電容的電容量大小相等，多個電容中最外層ー個電容極板作為地電位引出，外層的倒數第二個電容的極板經電阻並聯後連接信號處理單元輸出信號；信號處理模塊包括依次串接的電壓放大移相単元5、電壓阻抗匹配電路6和合併單元7，電壓放大移相單元將電容器輸出的電壓信號放大移相至與電壓放大移相單元連接的電壓阻抗匹配単元，電壓阻抗匹配單元將與正比於一次側電壓的小電壓信號經合併単元輸出電壓信號。權利要求
1.一種基於鏈式電容器阻容分壓的電子式互感器，包括輸入高壓電極、電容器、電阻和信號處理模塊，其特徵在於所述輸入高壓電極輸入連接電容器，電容器由多個電容依次串聯組成，電阻並聯於任一電容，上述任一電容連接信號處理模塊。
2.根據權利要求I所述的基於鏈式電容器阻容分壓的電子式互感器，其特徵是所述多個電容由內而外沿輸入高壓電極軸向方向卷繞，內層的第一電容的極板卷繞在圓筒狀輸入高壓電極上與輸入高壓電極相連，第一電容極板外圍卷繞絕緣介質，在第一電容極板外圍絕緣介質上卷繞上第二層電容的極板，第二電容極板外圍卷繞絕緣介質，多個電容按上述卷繞由環氧樹脂封裝形成一個鏈式電容器。
3.根據權利要求I所述的基於鏈式電容器阻容分壓的電子式互感器，其特徵是所述信號處理模塊包括依次串接的電壓放大移相單元、電壓阻抗匹配電路和合併單元，電壓放大移相單元將電容器輸出的電壓信號放大移相至與電壓放大移相單元連接的電壓阻抗匹配單元，電壓阻抗匹配單元將與正比於一次側電壓的小電壓信號經合併單元輸出電壓信號。
4.根據權利要求I或2所述的基於鏈式電容器阻容分壓的電子式互感器，其特徵是所述多隻電容的極板徑向中心線處於同一水平面，多隻電容的極板高度由內而外呈軸向依次遞減，每隻電容的電容量大小相等。
5.根據權利要求2所述的基於鏈式電容器阻容分壓的電子式互感器，其特徵是所述絕緣介質為複合聚酯薄膜。
6.根據權利要求I或2所述的基於鏈式電容器阻容分壓的電子式互感器，其特徵是所述多個電容中最外層一個電容極板作為地電位引出，外層的倒數第二個電容的極板經電阻並聯後連接信號處理單元輸出信號。
全文摘要
本發明涉及一種基於鏈式電容器阻容分壓的電子式互感器，包括輸入高壓電極、電容器、電阻和信號處理模塊，所述輸入高壓電極輸入連接電容器，電容器由多個電容依次串聯組成，電阻並聯於任一電容，上述任一電容連接信號處理模塊。採用同軸卷繞的多個電容串接成電容器，由任一電容器經信號處理模塊輸出電壓信號，具有結構簡單、體積小、製造成本低，採樣精度高、誤差小、響應時間短、可靠性高等優點，適用於數位化變電站中電壓測量以及繼電保護。
文檔編號G01R15/18GK102680759SQ20121017327
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月30日 優先權日2012年5月30日
發明者周麗萍, 姚海明, 張輝, 楊峰, 胥衛, 蔡強 申請人:江蘇科興電器有限公司