专利名称：光学电压测量设备的制作方法
光学电压测量设备
背景技术：
本发明涉及一种能够改善开关装置主电路电压测量精度的光学电压测 量设备，所述开关装置例如用在发电站/变电站中。
在几千伏或更高压的高压开关装置中，通过静电电容分压或电阻分压 来测量主电路电压。在这种测量装置中，已知有一种锥形的绝缘隔片，这 种绝缘隔片用在如图1所示的气体绝缘开关装置中(例如，参见日本专利
申请特许公开文本No. 2000-232719 (第4页，图l))。
如图1所示，主电路导体1由锥形绝缘隔片2支撑，并与处于地电势 的圆柱形箱3绝缘。绝缘隔片2由第一电介质体4和第二电介质体5构成， 第一电介质体4通过注射环氧树脂形成，第二电介质体5的电阻率比第一 电介质体4低，并以层状形成于第一电介质体4的表面上。环形掩埋电极6 掩埋在箱3 —侧上的第一电介质体4中。在外围端部的两端设置环形掩埋 金属7，环形掩埋金属气密地固定到箱3的端部。
次级侧电容器8连接到掩埋电极6，掩埋电极6经由掩埋金属7接地。 检测阻抗9与次级侧电容器8并联。初级侧静电电容10和第二电介质体5 旁边的初级侧体电阻11形成于主电路导体1和掩埋电极6之间。
由此，可以测量到由初级侧静电电容10和包括检测阻抗9的次级侧电 容器8所分的电压。设置第二电介质体5以便改善时间常数。在高频的情 况下，由初级侧体电阻ll执行分压，并且可以精确地测量主电路电压。
另一方面，已知有一种利用电光元件(Pockels效应元件)的电压测量 技术(例如，参见日本专利申请特许公开文本No. 2000-2584 65 (第3页， 图l))。然而，可以施加到电光元件的电压大约为lkV或更低，曾使用电压 分压器来测量高压。于是，需要高精度的电压分压器，如果考虑到电介质 强度等，电压分压器的尺寸变大，且气体绝缘开关装置自身尺寸变大。
在上述常规高压开关装置的主电路电压测量中，有以下问题。如果要 使用电光元件，需要专用的电压分压器，且气体绝缘开关装置的尺寸变大。
3然后，可以利用绝缘隔片2制造分压电路以测量主电路电压。在这种情况 下，初级侧分压电路的初级侧静电电容10和初级侧体电阻11存在于箱3 中，而次级侧分压电路的次级侧电容器8和检测阻抗9存在于箱3外部的 空气中。由于箱3之内的通电电流导致温度升高，箱3外部发生温度波动。 难以实现初级侧和次级侧分压电路类似的温度特性。此外，尽管箱3中的 湿度低，但在箱3之外存在湿度效应。
在这种情况下，需要一种能以高精度测量主电路电压的测量设备，这 借助于分压电路的制造，这种分压电路能够利用例如绝缘隔片2 (气体绝缘 开关设备的绝缘结构)实现类似的环境特性，例如温度和湿度。此外，需 要这样一种测量设备，在利用电光元件的情况下，这种测量设备能够防止 由于连接电光元件而导致次级侧阻抗大的变动，并能够获得稳定的分压比。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学电压测量设备，这种光学电压测量设备 以高精度测量主电路电压而不受环境特性影响。
根据本发明的一方面，提供了一种光学电压测量设备，其包括主电 路导体，绝缘地支撑主电路导体并固定到接地构件的电介质体，掩埋在电 介质体中的掩埋电极，以及连接到掩埋电极并测量主电路导体电压的电光 元件，其中，将通过主电路导体和掩埋电极之间生成的静电电容与掩埋电 极和接地构件之间生成的静电电容之间的静电电容比所分的电压施加到电 光元件。
附图被并入本说明书并构成其一部分，附图示出了本发明的实施例并 与以上给出的一般性描述和以下给出的实施例详细描述一起解释本发明的 原理。
图1是用作常规电压分压器的绝缘隔片的截面图2是根据本发明实施例1用作电压分压器的绝缘隔片截面图；以及
图3是根据本发明实施例2用作电压分压器的柱隔片的截面图。
具体实施例方式
现在将参考附图描述本发明的实施例。 [实施例1]
首先，参考图2描述根据本发明实施例1的光学电压测量设备。图2 是根据本发明实施例1用作电压分压器的绝缘隔片截面图。在图2中，用 类似的附图标记表示与现有技术中共有的结构部分。
如图2所示，气体绝缘开关装置的主电路导体1由锥形绝缘隔片2支 撑并固定到其上，并与处于地电势的圆柱形箱(接地构件)3绝缘。绝缘隔 片2具有通过注射环氧树脂形成的第一电介质体4。环形掩埋电极6掩埋在 箱3 —侧上的第一电介质体4中。在外围部分的两端设置环形掩埋金属7， 环形掩埋金属7气密地固定到箱3的端部。在箱3中填充绝缘气体。
利用BGO、 BSO等单晶形成的电光元件20的一端连接到掩埋电极6，电 光元件20的另一端接地。经由光源驱动装置21、诸如发光二极管的光源 22、光纤23、光导准直器单元24、用于将入射光转换成线性偏振光的起偏 器25以及将线性偏振光转换成圆偏振光的1/4波片26，使用于测量电压的 测量光(光信号)入射在电光元件20上。
电光元件20根据电场强度将入射的圆偏振光转换成椭圆偏振光并发射 测量光。测量光通过分析器27,并仅发射一个偏振分量。经由光接收准直 器单元28将发射光引导到光纤29,并发送到探测器30。探测器30将测量 光转换成电信号，并通过电子电路31计算所测电压。从光导准直器单元24 到光接收准直器单元28的部件容纳在屏蔽盒32中，屏蔽盒消除电场的效 应。
在绝缘隔片2中，在主电路导体1和掩埋电极6之间生成初级侧静电 电容IO，在掩埋电极6和箱3之间生成次级侧静电电容33。因此，将初级 侧静电电容10、电光元件20自身的静电电容和次级侧静电电容33的合成 电容所分的电压施加到电光元件20。
在这种情况下，电光元件20的静电电容远小于次级侧静电电容33，分 压比基本由次级侧静电电容33决定。这种情况的原因在于，尽管电光元件 20的具体介电常数大于环氧树脂的介电常数，但掩埋电极6和箱3之间的 电极被设置为共轴电极设置，互相相对的电极面积变得远大于电光元件20的面积。在直径大约为300mm的绝缘隔片2中，电光元件20和次级侧静电 电容33之间的静电电容比为100或更大。
由此，将初级侧静电电容10和次级侧静电电容33之间的静电电容比 所分的电压施加到电光元件20上，且可以测量主电路电压。初级侧静电电 容10和次级侧静电电容33由相同的环氧树脂形成，由于温度波动造成的 静电电容变化是相似的。由于在箱3内始终保持预定的低湿度，因此箱3 内部不受湿度影响。具体而言，初级侧静电电容10和次级侧静电电容33 暴露于相同的环境中。尽管向初级侧静电电容10增加了绝缘气体中的浮动 静电电容，但类似于上述情况，环境特性不会带来影响。
根据实施例1的光学电压测量设备，掩埋电极6掩埋在由环氧树脂形 成的第一电介质体4中，由相同环氧树脂形成的初级侧静电电容IO和次级 侧静电电容33划分施加到电光元件20的电压。因此，静电电容比不受诸 如温度和湿度的环境特性影响，并且能够以高精度测量主电路电压。
接下来，参考图3描述根据本发明实施例2的光学电压测量设备。图3 是根据本发明实施例2用作电压分压器的柱隔片的截面图。实施例2与实 施例1的不同在于用作电压分压器的绝缘体。在图3中，用类似的附图标 记表示与实施例l中共同的结构部分，省略其详细描述。
如图3所示，主电路导体1由耦合件35耦合，受到柱隔片36支撑并 由其固定，柱隔片36具有由环氧树脂形成的第一电介质体4。主电路侧掩 埋金属37掩埋在耦合件35 —侧的第一电主体4中。圆柱形接地侧掩埋金 属38掩埋在箱3 —侧的第一电主体4中，掩埋金属38固定到箱3。用于划 分主电路电压的柱形掩埋电极39掩埋在接地侧掩埋金属38的基本中央部 分。电光元件连接到掩埋电极39。
由此，在主电路侧掩埋金属37和掩埋电极39之间形成初级侧静电电 容40，在掩埋电极39和接地侧掩埋金属38之间形成次级侧静电电容41， 从而划分主电路电压。将掩埋电极39和接地侧掩埋金属38设置成共轴电 极布置，次级侧静电电容41大于初级侧静电电容40。由于这些静电电容 40和41是由相同绝缘材料的第一电介质体4生成的且用在相同环境中，因此环境特性没有影响。
根据实施例2的光学电压测量设备，可以获得与实施例1相同的有利 效果。
本发明不限于上述实施例，可以通过各种方式修改和实施本发明而不 脱离本发明的精神。在上述实施例中，己经将第一电介质体4描述为是利 用一般环氧树脂形成的。如果添加无机材料，例如氧化硅，可以放松对温 度特性的要求。此外，可以通过混合比容易地调节具体介电常数，并可以 增大静电电容的选择范围。此外，可以使用在电器中使用的其他绝缘材料， 例如聚碳酸酯树脂、聚酯树酯和酚醛树脂。
在有人管理的电气房间中使用且由于污染和湿润导致的表面爬行漏电 流可忽略的情况下，在空气中使用是适当的。具体而言，在初级侧静电电 容10、 40和次级侧静电电容33、 41由相同绝缘材料形成，在相同环境中 使用且表面爬行绝缘强度高的情况下，可以精确地测量主电路电压。
如上文详细所述，根据本发明，初级侧静电电容和次级侧静电电容由 相同绝缘材料形成，由其间的静电电容比所分的电压连接到电光元件。因 此，能够以高精度测量主电路电压，而静电电容比不会受到环境特性，例 如温度和湿度的影响。
本领域的技术人员将容易想到更多的优点和改进。因此，在其更宽的 方面上，本发明不限于这里所示和所述的特定细节和代表性实施例。因此， 在不脱离如所附权利要求及其等价要件定义的一般发明构思的精神或范围 的情况下可以做出各种修改。
权利要求
1、一种光学电压测量设备，其特征在于包括主电路导体；电介质体，其绝缘地支撑所述主电路导体并固定到接地构件；掩埋在所述电介质体中的掩埋电极；以及电光元件，其连接到所述掩埋电极并测量所述主电路导体的电压，其中，将通过所述主电路导体和所述掩埋电极之间生成的静电电容与所述掩埋电极和所述接地构件之间生成的静电电容之间的静电电容比所分的电压施加到所述电光元件。
2、 根据权利要求l所述的光学电压测量设备，其特征在于，所述主电 路导体和所述掩埋电极之间生成的静电电容以及所述掩埋电极和所述接地 构件之间生成的静电电容暴露于相同环境中。
3、 根据权利要求1或2所述的光学电压测量设备，其特征在于，所述 掩埋电极和所述接地构件被设置成共轴电极布置。
4、 根据权利要求1或2所述的光学电压测量设备，其特征在于，所述 电介质体是环氧树脂。
全文摘要
提供了一种光学电压测量设备，其包括主电路导体(1)，绝缘地支撑主电路导体(1)并固定到接地构件(3)的电介质体(4)，掩埋在电介质体(4)中的掩埋电极(6)，以及连接到掩埋电极(6)并测量主电路导体(1)的电压的电光元件(20)，其中，将由主电路导体(1)和掩埋电极(6)之间生成的静电电容与掩埋电极(6)和接地构件(3)之间生成的静电电容之间的静电电容比所分的电压施加到电光元件(20)。
文档编号G01R19/00GK101672868SQ200910174389
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月11日 优先权日2008年9月11日
发明者佐藤纯一, 高桥正雄 申请人:株式会社东芝