专利名称：一种电子式电压互感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电压互感器，尤其是一种应用于GIS (Gas InsulatedSwitchgear) 六氟化硫封闭式组合电器的电子式电压互感器。
背景技术：
电压互感器是一次侧跨接于高压电网母线与地间，二次侧接在功率表、电度表 以及机电保护设备上，为机电保护设备和电能计量提供母线电压信号的装置。GIS(Gas Insulated Switchgear)六氟化硫封闭式组合电器用的电压互感器由于是安装于六氟化硫 封闭式组合电器上，其对电压互感器的结构和安装提出了特殊的要求。由于高压电网电压很高，对电压互感器的绝缘要求也很高；而且对测量精度要求 也很高(一般要求0. 2级，3P)，传统的以电磁感应理论为基础的电压互感器，其原理是变 压器原理，其结构犹如小容量的变压器，一次侧线圈跨接于高压电网母线与地间，二次侧线 圈输出电压为机电保护设备和电能计量提供信号。高压电网电压很高，就要求变压器的铁 芯截面积足够大和线圈匝数非常大。结构复杂；体积庞大；重量大，且电压等级越高成本越 高，使得传统的安装于六氟化硫封闭式组合电器的电压互感器体积庞大，重量大，成本高， 绝缘性能也很难做的很高，且模拟量输出，不能满足数字化变电站的要求。
发明内容
为了解决背景技术中的电压互感器存在的上述技术问题，本发明提供了一种电子 式电压互感器。本发明的技术解决方案是本发明为一种电子式电压互感器，其特殊之处在于 该电子式电压互感器包括圆筒状测量电极和设置在圆筒状测量电极内的高压电极棒，圆筒 状测量电极上串接有分压电容。上述圆筒状测量电极与高压电极棒同轴设置。上述圆筒状测量电极的上下两端分别设置有测量电极上过渡段和测量电极下过 渡段，测量电极上过渡段、测量电极下过渡段均是圆筒状且内径与圆筒状测量电极的内径 相同。该电子式电压互感器还包括有含有金属嵌件的绝缘子，金属嵌件电连接至高压电 极棒。该电子式电压互感器还包括有壳体，测量电极、高压电极棒、测量电极上过渡段和 测量电极下过渡段均设置在壳体内且和壳体连接，壳体与绝缘子构成密闭的气室。上述壳体上设置有密度控制器和充气三通阀，该充气三通阀分别接入气室和密度 控制器。上述高压电极棒和圆筒状测量电极均是一个或三个，高压电极棒和圆筒状测量电 极均是三个时，每一个环状测量电极外围设置有隔离网。该电子式电压互感器还包括有进行信号处理和信号电光转换的信号采集器，信号采集器通过屏蔽导线与测量电极连接。上述测量电极上过渡段和测量电极下过渡段的外延均是弧形的。上述测量电极上过渡段、测量电极下过渡段与圆筒状测量电极之间分别设置有绝 缘环。上述绝缘子为盆式绝缘子。由于本发明的电子式电压互感器采用同轴电容分压、数据采集处理等技术，并巧 妙的安装于罐体中，实现与GIS六氟化硫(SF6)封闭式组合电器的对接，因此本发明的电子 式电压互感器具有体积小、重量轻，安装移动很方便的特点；同时，本发明的电子式电压互 感器由于没有铁磁芯和线圈，节省了大量的铜漆包线和硅钢片，大大的降低了成本；且由于 本发明的电子式电压互感器由于其高压分压电容为气体电容，所以稳定性非常好，有很好 的电压特性和温度特性，具有高精度、测量范围宽的特点；由于本发明的电子式电压互感器 的高压电容电介质采用SF6，可以根据电压等级的需要，进行设计；本发明通过电容分压，然 后对分压电压进行采集，并进行数据处理，数据补偿，最后电光转换，以光数据的形式输出， 实现了数字量输出；且本发明的测量电极下过渡段和测量电极上过渡段保证了电场在测量 电极上分布的均勻性，从而保证了分压信号与高压电极上的电压的幅值比的线性度和相位 差的精度。
图1为本发明具体实施例的结构示意图；图2为本发明具体实施例的剖视图；图3为本发明接线端子的示意图。
具体实施例方式本发明的电子式电压互感器包括圆筒状测量电极和设置在圆筒状测量电极内的 高压电极棒，圆筒状测量电极上串接有分压电容，圆筒状测量电极和高压电极棒共同构成 同轴分压电容器。其中圆筒状测量电极与高压电极棒需同轴设置，以保证绝缘要求和测量 精度。圆筒状测量电极只环绕设置在高压电极棒的中间部分，圆筒状测量电极的上下两端 分别设置有测量电极上过渡段和测量电极下过渡段。测量电极上过渡段、测量电极下过渡 段均是圆筒状且内径与圆筒状测量电极的内径相同，测量电极上过渡段、测量电极下过渡 段可保证电场在圆筒状测量电极上分布的均勻性，进而保证了分压信号与高压电极棒上的 电压的幅值比的线性度和相位差的精度。测量电极上过渡段和测量电极下过渡段的外延均 是弧形的。测量电极上过渡段、测量电极下过渡段与圆筒状测量电极之间分别设置有绝缘 环，以确保测量电极上过渡段、测量电极下过渡段与圆筒状测量电极之间的绝缘性。该电子 式电压互感器还包括有含有金属嵌件的绝缘子，金属嵌件电连接至高压电极棒。该电子式 电压互感器还包括有壳体，测量电极、高压电极棒、测量电极上过渡段和测量电极下过渡段 均设置在壳体内且和壳体连接，壳体与绝缘子构成密闭的气室。壳体上设置有密度控制器 和充气三通阀，该充气三通阀分别接入气室和密度控制器。高压电极棒和圆筒状测量电极 均是一个或三个，高压电极棒和圆筒状测量电极均是三个时，每一个环状测量电极外围设 置有隔离网。当所接电器电路为单相时，高压电极棒和圆筒状测量电极均是一个，当所接电
4器电路为三相时，高压电极棒和圆筒状测量电极均是三个。该电子式电压互感器还包括有 进行信号处理和信号电光转换的信号采集器，信号采集器通过屏蔽导线与测量电极连接。 绝缘子为盆式绝缘子。参见图1、2、3，本发明的一个具体实施例是利用同心电容分压技术设计的GIS六 氟化硫封闭式组合电器上使用的三相共箱型电子式电压互感器。该实施例中的三相共箱型 电子式电压互感器中的高压电极棒4和圆筒状测量电极5均是三个，其中每一个高压电极 棒4和环绕设置在该高压电极棒4外的圆筒状测量电极5为一个组合，为了防止每一个这 样的组合之间的高压电极棒4的相互影响，因此在每一个测量电极上过渡段7外设置了电 场隔离网8，用于消除隔离各高压电极棒4之间的相互影响。GIS氟化硫封闭式组合电器中的接线端子14 :A、B、C三相高压母线分别通过与壳 体2连接的盆式绝缘子1上的三个金属嵌件将高电压引到对应和金属嵌件电连接的三个高 压电极棒4 ；每一对圆筒状测量电极5和高压电极棒4构成一个同轴分压电容器，该圆筒状 测量电极5的上下两端分别设置有用于保证电场在圆筒状测量电极5上分布的均勻性的测 量电极下过渡段3和测量电极上过渡段7，该电子式电压互感器的壳体2与盆式绝缘子1构 成密闭的SF6气室，以保证分压电容器的绝缘性能。其中，电极上过渡段7、测量电极下过渡 段3均是圆筒状的且其内径与圆筒状测量电极4的内径相同。而设置在壳体2上的SF6密度控制器10用于监测SF6气体的泄露；设置在壳体2 上充气三通阀11为定时检测SF6的微水等参数和补充SF6之用。每个圆筒状测量电极5串接一分压电容，通过测量每个分压电容的电压，便可计 算出高压电极棒4的电压。通过屏蔽导线将A、B、C三相的圆筒状测量电极5引入信号采集 器9，信号采集器9包括A/D转换、CPU (或DSP)和电光转换器，信号采集器9的电路通过对 分压电容上的分压电压进行调理、采集，再进行A/D转换，再将A/D转换后的数字信号通过 CPU(或DSP)进行补偿处理和编码，然后由电光转换器转换成光数字信号，以光数据的形式 通过信号出线13输出。信号采集技术属于本领域的普通常识技术，故对信号采集器9的具 体电路构成不做详细介绍。测量电极上过渡段7、测量电极下过渡段3与圆筒状测量电极5之间分别设置有绝 缘环6，以确保测量电极上过渡段7、测量电极下过渡段3与圆筒状测量电极5之间的绝缘 性。以及圆筒状测量电极5与壳体2之间的绝缘性。该实施例中，高压电极棒4与圆筒状测量电极5间是靠充入的FS6气体绝缘，由于 高压电极棒4与圆筒状测量电极5同轴设置，因此构成了包含高压电极棒4与圆筒状测量 电极5和充入绝缘气体FS6W气体电容，可以实现该电压互感器的电压等级设计，并且具有 非常好的稳定性，很好的电压特性和温度特性，具有高精度、测量范围宽的特点。高压电极棒5安装在盆式绝缘子1的金属嵌件上，盆式绝缘子1是高压电极棒5 的支撑件。本实施例中的盆式绝缘子1安装在壳体2的底部，三相端子A、B、C则设置在壳体 2的顶部。壳体2上还设置有接地块12。
权利要求
一种电子式电压互感器，其特征在于该电子式电压互感器包括圆筒状测量电极和设置在圆筒状测量电极内的高压电极棒，所述圆筒状测量电极上串接有分压电容。
2.根据权利要求1所述的电子式电压互感器，其特征在于所述圆筒状测量电极与高 压电极棒同轴设置。
3.根据权利要求2所述的电子式电压互感器，其特征在于所述圆筒状测量电极的上 下两端分别设置有测量电极上过渡段和测量电极下过渡段，所述测量电极上过渡段、测量 电极下过渡段均是圆筒状且内径与圆筒状测量电极的内径相同。
4.根据权利要求3所述的电子式电压互感器，其特征在于该电子式电压互感器还包 括有含有金属嵌件的绝缘子，所述金属嵌件电连接至高压电极棒。
5.根据权利要求4所述的电子式电压互感器，其特征在于该电子式电压互感器还包 括有壳体，所述测量电极、高压电极棒、测量电极上过渡段和测量电极下过渡段均设置在壳 体内，所述壳体与绝缘子构成密闭的气室。
6.根据权利要求5所述的电子式电压互感器，其特征在于所述壳体上设置有密度控 制器和充气三通阀，该充气三通阀分别接入气室和密度控制器。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的电子式电压互感器，其特征在于所 述高压电极棒和圆筒状测量电极均是一个或三个，所述高压电极棒和圆筒状测量电极均是 三个时，每一个环状测量电极外围设置有隔离网。
8.根据权利要求7所述的电子式电压互感器，其特征在于该电子式电压互感器还包 括有进行信号处理和信号电光转换的信号采集器，所述信号采集器通过屏蔽导线与测量电 极连接。
9.根据权利要求3所述的电子式电压互感器，其特征在于所述测量电极上过渡段和 测量电极下过渡段的外延均是弧形的。
10.根据权利要求3所述的电子式电压互感器，其特征在于所述测量电极上过渡段、 测量电极下过渡段与圆筒状测量电极之间分别设置有绝缘环。
全文摘要
本发明涉及一种电子式电压互感器，包括圆筒状测量电极和设置在圆筒状测量电极内的高压电极棒，所述圆筒状测量电极上串接有分压电容。本发明的电子式电压互感器具有体积小、重量轻，安装移动很方便的特点；同时，本发明的电子式电压互感器由于没有铁磁芯和线圈，节省了大量的铜漆包线和硅钢片，大大的降低了成本；且由于本发明的电子式电压互感器由于其高压分压电容为气体电容，所以稳定性非常好，有很好的电压特性和温度特性，具有高精度、测量范围宽的特点。本发明通过电容分压，然后对分压电压进行采集，并进行数据处理，数据补偿，最后电光转换，以光数据的形式输出，实现了数字量输出。
文档编号G01R15/18GK101901680SQ20091002270
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月26日 优先权日2009年5月26日
发明者张东波, 张挺, 魏韡 申请人:西安华伟光电技术有限公司