高压电压采样装置的制作方法与流程

本发明涉及电网高压采样设备技术领域，尤其是涉及一种体积小、灵敏度高、能耗低的高压电压采样装置的制作方法。

背景技术：

目前，高压线路(6.6kv、10kv、20kv、35kv等)中，电子式电压互感器、电力测量仪表、高压电能表等产品，其工作原理都包含电压采样和高压取电电路，其中电压采样方式主要分为电容分压和电阻分压两种。电容分压主要缺点是采样精度不高，温漂较大，电阻分压采样方式采样精度高，但杂散电容也会造成采样精度受影响；取电电路一般采用高压采样电路，将高压通过电容分压方式降到可供电源电路工作的较低电压进行取电。

如图1所示，高压采样电路主要由分压电阻r1、r2，分压电容c1、c2，电源模块和工作电路模块组成。分压电阻r1、r2负责将高电压分压为较低的信号电压，以提供给工作电路进行采样；由电容c1、c2构成的分压电路从高压回路中分出较低电压，再通过电源模块为工作电路模块提供所需的dc工作电源。

如图2所示的高压采样器件灌封结构图，在高电压采样中，承担大部分高压的器件主要有电阻r1和电容c1，两个元器件是体积较大的器件，由于需要通过高压绝缘性能测试中的耐压、局放等试验，两个高压器件需要通过真空灌封在密闭的空间内。其中，c1一般为一个或多个电容串接。

由于交流高压在两极间产生的电场是不均匀的，会使电压测量产生较大误差，尤其在需要精密测量的场合，如：电子式电压互感器，直接式高压电能表等产品上，为解决此问题，一种现有的改善方式如图所3示：取样电阻置于电子陶瓷管内并灌封，在电子陶瓷管外侧周围均匀蚀刻出多组电阻分压网络并联在交流高压的两极之间。从而保证采样电阻周围电场是均匀的。但是，此方法成本较高。

现有的电阻分压电压采样方式主要存在以下缺点：

分压电阻和分压电容作为两个独立的元件分别跨接在高压线路两极间，所占用的空间大，不利于产品的小型化，同时，制造，装配工艺复杂，增加制造成本。

如图2所示，电阻分压采样由于其高低压间电场分布不均匀，对电阻采样精度影响较大，在外侧蚀刻电阻网络以均匀采样电阻周围电场的方法会增加较高成本。

为了提高分压电阻的采样精度，电阻r1两端通常需要进行电场屏蔽，由于电容c1的存在，导致空间结构狭窄，电阻r1的屏蔽对工艺要求较高。

技术实现要素：

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的电网高压采样设备体积大、灵敏度低、能耗高的不足，提供了一种体积小、灵敏度高、能耗低的高压电压采样装置的制作方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高压电压采样装置的制作方法，包括两端开口的灌封腔体，分别设于灌封腔体两端的2个工作电路腔体，伸入灌封腔体和2个工作电路腔体所围成空间内的绝缘玻纤套管，设于绝缘玻纤套管中的高压分压电阻，套设于绝缘玻纤套管上的高压金属化薄膜电容，设于绝缘玻纤套管两端并分别与高压分压电阻两端连接的2个金属屏蔽电极，设于灌封腔体外周面上的绝缘筒，与高压分压电阻两端分别电连接的2个电阻采样导线，与高压金属化薄膜电容两端分别电连接的2个电容电极导线，2个金属屏蔽电极分别与2个工作电路腔体密封连接，灌封腔体和高压金属化薄膜电容之间设有经过抽真空的空腔；

包括如下步骤：

(1-1)将高压金属化薄膜电容绕制在绝缘玻纤套管上；

(1-2)利用2个金属屏蔽电极将高压电压采样电阻两端固定安装在绝缘玻纤套管轴心的空腔内，高压分压电阻两端分别与2个电阻采样导线电连接，将2个电容电极导线分别与高压金属化薄膜电容两端连接，得到一体式电阻电容组合件；

(1-3)将一体式电阻电容组合件安装到灌封腔体内，将2个工作电路腔体安装到灌封腔体上，灌封腔体的一端为固定安装尺寸，另一端为真空灌封端；

(1-4)灌封完毕后，将2个电阻采样导线和2个电容电极导线引出并连接工作电路；

(1-5)在灌封腔体外周面上压接绝缘筒。

本发明将高压金属化薄膜电容绕制在绝缘空腔管上，再将高压采样电阻放置在电容轴心的空腔内，使高压电阻分压采样和电容分压取电功能集为一体，很好的解决了传统高压电阻分压采样中的缺点，具有如下几点优势：

1、高压采样元件灌封体积大幅缩小；

2、高压金属化薄膜电容单体如图4所示，金属化薄膜是由多条镀有金属的薄膜绕制而成，可以等效成为多个电容的串联，多个金属化薄膜电容单体串联相接可以等效为多个电容的串联，整个电阻分压电压采样元件可以等效为图5所示的由多个电容分压网络包围在电阻采样周围，形成了与电阻分压网络相同的均匀电场效果，同时由于电容没有有功损耗，降低了采样能耗。

作为优选，所述绝缘筒上设有若干个沿绝缘筒延伸方向依次排列的绝缘硅伞裙，绝缘硅伞裙的横截面的宽度由下至上依次变小。

作为优选，高压分压电阻为一体式高压采样电阻或若干个高压采样电阻串并联组成。

作为优选，2个金属屏蔽电极面向高压分压电阻的端部均设有凹槽，高压分压电阻两端伸入2个凹槽中，2个凹槽底部分别设有用于穿过2个电阻采样导线的通孔。

作为优选，高压金属化薄膜电容由若干个单体电容串联构成，每个单体电容均由镀有若干条金属膜的薄膜绕制而成。

作为优选，2个工作电路腔体均呈圆形，2个工作电路腔体中部均向内侧凹陷。

因此，本发明具有如下有益效果：大幅缩减了高压采样的结构尺寸，高压金属化薄膜电容绕制在采样电阻外，起到屏蔽采样电阻电场的作用，电容均匀梯度下降也起到了均匀采样电阻周围电场的作用，提高了检测灵敏度；降低了成本和能耗。

附图说明

图1是现有技术的一种电阻分压电压采样原理框图；

图2是现有技术的一种高压采样器件灌封结构图；

图3是现有技术的一种电阻分压网络实现均匀电场的示意图；

图4是本发明的单体电容一种成型结构示意图；

图5是本发明的一种电阻分压采样等效图；

图6是本发明的一种剖视图；

图7至图9是本发明的一种制作流程示意图。

图中：高压分压电阻1、绝缘玻纤套管2、高压金属化薄膜电容3、金属屏蔽电极4、灌封腔体5、工作电路腔体6、薄膜7、绝缘硅伞裙8、绝缘筒9、电阻采样导线10、电容电极导线11、金属膜12、等效电容分布网络13、电子陶瓷管14。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图6所示的实施例是一种高压电压采样装置的制作方法，包括两端开口的灌封腔体5，分别设于灌封腔体两端的2个工作电路腔体6，伸入灌封腔体和2个工作电路腔体所围成空间内的绝缘玻纤套管2，设于绝缘玻纤套管中的高压分压电阻1，套设于绝缘玻纤套管上的高压金属化薄膜电容3，设于绝缘玻纤套管两端并分别与高压分压电阻两端连接的2个金属屏蔽电极4，设于灌封腔体外周面上的绝缘筒9，与高压分压电阻两端分别电连接的2个电阻采样导线10，与高压金属化薄膜电容两端分别电连接的2个电容电极导线11，2个金属屏蔽电极分别与2个工作电路腔体密封连接，灌封腔体和高压金属化薄膜电容之间设有经过抽真空的空腔；

包括如下步骤：

(1-1)将高压金属化薄膜电容绕制在绝缘玻纤套管上，如图7所示，高金属化薄膜电容可由4个单体电容串联组成；

(1-2)利用2个金属屏蔽电极将高压电压采样电阻两端固定安装在绝缘玻纤套管轴心的空腔内，高压分压电阻两端分别与2个电阻采样导线电连接，将2个电容电极导线分别与高压金属化薄膜电容两端连接，得到一体式电阻电容组合件；

高压金属化薄膜电容单体如图4所示，金属化薄膜是由多条镀有金属的薄膜绕制而成，可以等效成为多个电容的串联，多个金属化薄膜电容单体串联相接可以等效为多个电容的串联，整个电阻分压电压采样元件可以等效为图5所示的等效电容分布网络13，由多个电容分压网络包围在电阻采样周围，形成了与电阻分压网络相同的均匀电场效果，同时由于电容没有有功损耗，降低了采样能耗。

将一体式高压采样电阻或由多个高压采样电阻串并联组成的电阻组件高压电压采样电阻，通过金属屏蔽电极固定安装在高金属化薄膜电容轴心的空腔内，如图8所示，两端分别接高压电压回路的两极并固定，将2个电容电极导线和2个电阻采样导线引出至2个金属屏蔽电极外；

(1-3)将一体式电阻电容组合件安装到灌封腔体内，将2个工作电路腔体安装到灌封腔体上，如图9所示，灌封腔体的一端为固定安装尺寸，另一端为真空灌封端；

(1-4)灌封完毕后，将2个电容电极导线和2个电阻采样导线引出并连接工作电路，高压电压采样装置两端的2个电容电极导线和2个电容电极导线均连接工作电路，工作电路与待测量的高压线连接，从而进行高压电压采样。

或者，将高压电压采样装置一端的1个电容电极导线和2个电容电极导线连接工作电路，将高压电压采样装置另一端的1个电容电极导线和2个电容电极导线连接高压线，从而进行高压电压采样。

(1-5)在灌封腔体外周面上压接绝缘筒。

绝缘筒上设有7个沿绝缘筒延伸方向依次排列的绝缘硅伞裙8，绝缘硅伞裙的横截面的宽度由下至上依次变小，得到的高压电压采样装置如图6所示。设置各个绝缘硅伞裙的目的是为了增加爬电间距。

高压分压电阻为一体式高压采样电阻或多个高压采样电阻串并联组成。

2个金属屏蔽电极面向高压分压电阻的端部均设有凹槽，高压分压电阻两端伸入2个凹槽中，2个凹槽底部分别设有用于穿过2个电阻采样导线的通孔。

高压金属化薄膜电容由4个单体电容串联构成，每个单体电容均由如图4所示的镀有6条金属膜12的薄膜7绕制而成。2个工作电路腔体均呈圆形，2个工作电路腔体中部均向内侧凹陷。图3中，包括电子陶瓷管14。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。