同轴电容分压的光学电压互感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于SFe同轴电容分压的光学电压互感器，用于对发电厂或变电 站高压输电线路的电压进行实时测量。
【背景技术】
[0002] 电压互感器是电力系统中电压测量和线路保护的重要设备之一。传统电压互感器 由于测量频带窄、绝缘困难、易铁磁谐振等，无法满足智能电网的发展需求，逐渐被电子式 电压互感器所替代。电子式电压互感器按照传感原理主要分为基于传统传感原理的互感器 和基于光学传感原理的互感器。基于传统传感原理的互感器依然采用传统的串联电容分压 或电阻分压形式，将其模拟量输出在低压侧转换为数字量。尽管其输出实现了数字化，但由 于一次传感单元为传统的传感原理，所W在绝缘、测量频带、铁磁谐振方面无法克服传统互 感器存在的缺陷。光学电压互感器一般基于化ckels效应，采用光学晶体测量一次电压，其 绝缘简单、测量频带宽，受到了越来越多的重视。
[0003] 目前的光学电压互感器有无分压型和有分压型两种。无分压型互感器中光学晶体 直接与一次导线相连，需要承受对应的高压。该种互感器中光学晶体制造困难，且由于处于 高压侧，故而输出易受高压电场影响，测量准确度不高，所W目前运行中的光学电压互感器 一般采取有分压的形式，即采用电容分压器将高压信号转换为低压信号，然后利用光学晶 体进行电压测量。该种方式克服了光学晶体位于高压侧时存在的制作困难、输出易受电场 影响的问题。然而，有分压型光学电压互感器高压侧电容分压器由多个电容串联构成，当电 容数量少时，需要耐压高的高压电容，导致其制作困难，不能满足实际需求。当电容数量多 时，输出又易受周围杂散电容的影响，降低了测量准确度。
【发明内容】
[0004] 针对目前有分压型光学电压互感器存在的高压电容制作困难、易受杂散电容影 响、准确度不高的问题，本发明提出了一种基于SFe同轴电容分压的光学电压互感器。利用 其一次导杆和环形金属电极构成的SFe同轴电容器作为高压侧分压电容，克服了当前光学 电压互感器高压电容制作困难的问题。SFe同轴电容器位于接地的环形金属屏蔽罩内，有效 抵抗了外界干扰。互感器低压侧采用高性能的NPO电容作为分压电容，利用BGO晶体制作 的光学传感头实现电压的测量，整个装置具有体积小、重量轻、绝缘简单、准确度高。整个互 感器准确度可达到0. 1级。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：
[0006] 一种基于SFe同轴电容分压的光学电压互感器，包括高压壳体、绝缘套管、底座。高 压壳体与绝缘套管连接成一个整体，高压壳体和绝缘套管内均填充有SFe气体，底座与绝缘 套管固定连接在一起，底座与绝缘套管之间通过挡板隔开，所述底座上设置有接地端子。所 述高压壳体内部包含一次导杆、环形金属电极、环形金属屏蔽罩、支撑金属杆、屏蔽电缆。所 述一次导杆两端设有接线端子，用于接入高压线路中。环形金属电极紧贴于环形金属屏蔽 罩的内侧，环形金属电极与环形金属屏蔽罩之间设置有绝缘层。环形金属屏蔽罩连接支撑 金属杆，环形金属屏蔽罩与支撑金属杆等电位，均为地电位。支撑金属杆底端固定连接在底 座的上部，支撑金属杆与底座等电位，均为地电位。
[0007] 所述一次导杆、环形金属电极、环形金属屏蔽罩S者的轴线相互重合。
[000引所述环形金属电极、一次导杆构成了一个圆柱体的SFe同轴电容器，一次导杆作为 所述SFe同轴电容器的高压电极，环形金属电极作为所述SFe同轴电容器的低压电极，整个 SFe同轴电容器处于地电位的环形金属屏蔽罩中。
[0009] 所述环形金属电极通过屏蔽电缆与低压侧分压电容实现连接，低压侧分压电容选 用NPO电容，与所述SFe同轴电容器构成了电容分压器，用于将一次导杆上的高压信号转换 成低压信号。
[0010] 所述绝缘套管外部采用娃橡胶制作成外部套管，内部采用玻璃钢作为内部支撑。
[0011] 所述底座包括低压侧分压电容，低压侧分压电容两端并联有光学传感头，光学传 感头用于测量低压侧分压电容两端的电压，光学传感头通过光纤连接光纤传输单元，光纤 传输单元连接合并单元。合并单元上面有L邸显示器，用于实时显示电压的幅值和相位，并 可通过光纤进一步传给计算机进行分析处理。
[0012] 本发明一种基于SFe同轴电容分压的光学电压互感器，技术效果如下：
[0013] 1)、高压侧分压电容采用一次导杆、环形金属电极构成的SFe同轴电容器制成，环 形金属电极采用纯铜制作而成，为一个圆环形状，结构简单、制作容易，有效解决了目前高 压电容制作困难的问题。
[0014] 2)、SFe同轴电容器处于环形金属屏蔽罩内部，环形金属屏蔽罩由于本身接地，故 可有效抵抗外界干扰，使得其中的SFe同轴电容器免受外部杂散电容的影响，因而测量准确 度高。
[0015] 3)、互感器采用有分压型的设计，利用BGO晶体作为光学传感头，其测量的电压为 分压器转换后的低压，因而光学传感器无需考虑耐高压问题，制作简单。且光学传感头位于 底座中，故而一次导杆产生的高压电场对其影响较小，也在一定程度上提高了测量准确度。
[0016] 4)、SFe同轴电容器仅需一个环形金属电极放置在一次导杆周围即可制作而成，不 仅构造简单，而且内部的SFe气体绝缘性能好，克服了当前光学电压互感器高压电容制作困 难的问题。另外，SFe同轴电容器处于一个接地的环形金属屏蔽罩内，故而抗干扰能力强，在 一定程度上提高了测量准确度。
[0017] 5)、该光学电压互感器，其测量准确度高，在80%~150%额定电压范围内，互感 器整体准确度可达到0. 1级。
【附图说明】
[001引图1为本发明一种基于SFe同轴电容分压的光学电压互感器结构示意图；
[0019] 图2为本发明所述SFe同轴电容器的示意图。
[0020] 图3为本发明的基本准确度试验结果。
[0021] 图4为本发明的温度循环试验结果。
【具体实施方式】
[0022] 如图1、图2所示，一种基于SFe同轴电容分压的光学电压互感器，包括高压壳体1、 绝缘套管2、底座3。高压壳体1与绝缘套管2连接成一个整体，高压壳体1和绝缘套管2 内均填充有SFe气体，底座3与绝缘套管2固定连接在一起，底座3与绝缘套管2之间通过 侣合金材质的挡板隔开，所述底座3上设置有接地端子14,底座3中不充SFe气体，也不需 要绝缘，而是通过接地端子14连接到大地。
[0023] 所述高压壳体1内部包含一次导杆4、环形金属电极5、环形金属屏蔽罩6、支撑金 属杆7、屏蔽电缆8。所述一次导杆4两端设有接线端子，用于接入高压线路中。环形金属 电极5为一个纯铜制作的圆环，环形金属电极5紧贴于环形金属屏蔽罩6的内侧，但是并不 与环形金属屏蔽罩6紧密连接，环形金属电极5与环形金属屏蔽罩6之间设置有环氧树脂 材料制作而成的绝缘层。环形金属屏蔽罩6连接支撑金属杆7,支撑金属杆7底端固定连接 在底座3的上部。环形金属屏蔽罩6、支撑金属杆7与底座3等电位，均为地电位。支撑金 属管7采用侣合金材料制作而成。一次导杆4、环形金属电极