一种多级电压互感器的制作方法

本发明涉及高压测试技术领域，更具体地，涉及一种多级电压互感器。

背景技术：

电能计量的应用极其广泛。小到家庭，大到变电站与发电厂局网之间。随着我国特高压输电技术的工程应用，特高压电网电压的准确测量成为亟待研究解决的关键技术问题。目前现有技术采用的高电压比例标准主要有电阻分压器、电容分压器和电磁式比例标准三种类型。其中电阻分压器一是要求在恒温条件下工作，且功率消耗大，二是分布电容影响大，必须采取屏蔽措施来控制容性泄漏电流的影响，使得电阻分压器尺寸庞大、造价高、很难应用到实际工程中。而电容分压器由于受温度、电压、邻近效应等因素的影响，其准确度和稳定性不如电磁式比例标准高。电磁式比例标准具有准确度高，稳定性好，对工作条件要求低，使用方便等诸多优点，成为我们研究的首选。由于高压领域中的绝缘问题及其它各种电参数受高电压的影响和制约，所以在“低电压”，领域里的设计和工艺方案在高压领域里难以实现，实践要求我们不但地去创新和变革。

目前准确度等级较高的是双级电压互感器，根据励磁方法分为高压励磁和低压励磁两种。现有的工频电压比例标准在升级后已有近十年，设备出现不同程度的漏油、漏气、老话等问题，需要进一步提高我国电压互感器比例标准。

因此，需要一种技术，以提高互感器的计量准确度。

技术实现要素：

本发明提供一种多级电压互感器，以解决如何提高高压测试计量标准的准确度。

为了解决上述问题，本发明提供了一种多级电压互感器，所述互感器包括：一级电压互感器，二级电压互感器，三级电压互感器，辅助电压互感器；

所述一级电压互感器由高压励磁绕组绕制在第一级铁芯i上；

所述二级电压互感器由低压励磁绕制在所述第一级铁芯i和第二级铁芯ii上；

所述三级电压互感器由比例绕组绕制在所述第一级铁芯i、所述第二级铁芯ii，以及第三级铁芯iii上；

所述辅助电压互感器由辅助绕组绕制在所述第四级铁芯iv上，为所述低压励磁绕组供电。

优选地，所述辅助绕组中的辅助一次绕组n1f与所述比例绕组中的比例一次绕组n1和所述高压励磁绕组中的高压一次励磁绕组n1e并联。

优选地，所述辅助绕组中的辅助二次绕组nsf与所述低压励磁绕组ns并联。

优选地，所述高压励磁绕组绕中的高压一次励磁绕组n1e的匝数、所述比例绕组中的比例一次绕组n1的匝数和所述辅助绕组中的辅助一次绕组n1f的匝数相等。

优选地，所述高压励磁绕组绕中的高压二次励磁绕组n2e的匝数、所述比例绕组中的比例二次绕组n2的匝数、所述低压励磁绕组ns的匝数和所述辅助绕组中的辅助二次绕组nsf的匝数相等。

优选地，所述互感器的空载误差为所述一级电压互感器误差、所述二级电压互感器误差和所述三级电压互感器误差的乘积。

本发明技术方案提供的高低压混合励磁高压多级电压互感器由多级电压互感器和辅助电压互感器组成，其中多级电压互感器包含高压励磁绕组、低压励磁绕组、比例绕组。本发明技术方案提出的多级电压互感器，其中一级电压互感器由高压励磁绕组绕制而成，二级电压互感器由低压励磁绕制而成，三级电压互感器由比例绕组绕制而成，其空载误差是三级互感器误差的乘积，准确度等级优于双级电压互感器一个数量级。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明一实施方式的一种多级电压互感器结构示意图；以及

图2为根据本发明一实施方式的一种多级电压互感器等值电路结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明一实施方式的一种多级电压互感器结构示意图。本发明的实施方式提供的高低压混合励磁高压多级电压互感器由多级电压互感器和辅助电压互感器组成，其中多级电压互感器包含高压励磁绕组、低压励磁绕组、比例绕组。本发明实施方式提出的多级电压互感器，其中一级电压互感器由高压励磁绕组绕制而成，二级电压互感器由低压励磁绕制而成，三级电压互感器由比例绕组绕制而成。

如图1所示，一种多级电压互感器，包括区域1的多级电压互感器，区域2的辅助电压互感器。其中一级电压互感器由高压励磁绕组绕制在第一级铁芯i上，二级电压互感器由低压励磁绕制在第一级铁芯i和第二级铁芯ii上，三级电压互感器由比例绕组绕制在第一级铁芯i、第二级铁芯ii，以及第三级铁芯iii上，辅助电压互感器由辅助绕组绕制在第四级铁芯iv上，为低压励磁绕组供电。

优选地，辅助绕组中的辅助一次绕组n1f与比例绕组中的比例一次绕组n1和高压励磁绕组中的高压一次励磁绕组n1e并联。

优选地，辅助绕组中的辅助二次绕组nsf与低压励磁绕组ns并联。

优选地，高压励磁绕组绕中的高压一次励磁绕组n1e的匝数、比例绕组中的比例一次绕组n1的匝数和辅助绕组中的辅助一次绕组n1f的匝数相等。

优选地，高压励磁绕组绕中的高压二次励磁绕组n2e的匝数、比例绕组中的比例二次绕组n2的匝数、低压励磁绕组ns的匝数和辅助绕组中的辅助二次绕组nsf的匝数相等。

优选地，互感器的空载误差为一级电压互感器误差、二级电压互感器误差和三级电压互感器误差的乘积。本发明实施方式的多级电压互感器采用高低压混合励磁方式，其空载误差是三级互感器误差的乘积，准确度等级优于双级电压互感器一个数量级。

图2为根据本发明一实施方式的一种多级电压互感器等值电路结构示意图。如图2所示，一级互感器为高压励磁绕组，即空载电压互感器：

式(1)中，一级互感器的一次感应电动势，一级互感器的励磁电流，z1e：绕组n1e的内阻抗，一次额定电压。

一级互感器为的空载误差：

式(2)中，ym1：一级互感器的励磁导纳。

二级互感器为低压励磁绕组，由于增加了一个相应的辅助电压互感器，其误差：

式(2)中，包括辅助互感器在内的二级互感器误差；低压励磁绕组ns通过励磁电流产生的误差；辅助单级互感器误差。

由于低压励磁绕组ns绕在一级铁芯ⅰ和二级铁芯ⅱ上，ns在铁芯ⅰ和ⅱ上产生的感应电动势分别为和折算到一次可得

式中，折算到一次的低压励磁电流，zs′：ns折算到一次的内阻抗。

由式(1)、式(4)可得：

由上式可见，对于ns和铁芯ⅱ构成二级电压互感器，其一次电压相当于一级高压励磁绕组的一次压降：

式中，ymf：二级互感器的励磁导纳。

三级互感器为比例绕组，同理，其一次电压相当于二级低压励磁绕组折算后的一次压降，因此三级互感器的空载误差：

式中，z1：n1的内阻抗，ym2：三级互感器励磁导纳，比例绕组一次电流。

由式(2)、式(3)、式(7)可得，本发明实施方式高低压混合励磁高压多级电压互感器，其整体误差：

综上，和高压励磁或低压励磁双级互感器相比，本发明实施方式提出的高低压混合励磁高压多级电压互感器能大大减少空载误差，从而提高其准确度等级。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。