專利名稱：一種電容分壓式電壓傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容分壓式電壓傳感器，是一種適用于電力系統(tǒng)，特別是10kV級電力系統(tǒng)中，將一次側(cè)的高電壓線性地變換為二次側(cè)低電壓，作為測量、保護及控制系統(tǒng)信息輸入的電量信息變換的技術(shù)。
但它們也具有以下的缺陷1、由于鐵磁飽和，互感器的一次測量值與二次信號關(guān)系是非線性的，為了得到一、二信號的線性關(guān)系，要么測量范圍非常狹窄；要么將體積和重量增大到無法為設(shè)備所能允許的程度，同時令到電磁參數(shù)無法協(xié)調(diào)；2、傳統(tǒng)的互感器是向電磁式儀表和繼電器提供信息的，由電磁儀表和繼電器構(gòu)成的測量，保護或控制系統(tǒng)是一個模擬量的無源系統(tǒng)，它要求模擬量的信息強、容量大(一般為100V、15VA以上)，因此體積大、重量重。但現(xiàn)代的測量、保護和控制系統(tǒng)是基于電子與計算機技術(shù)的數(shù)字化有源系統(tǒng)，它要求模擬輸入接口的信息是弱信息、小容量，往往還要求直流電平信號為輸入量，因此傳統(tǒng)的互感器難于直接滿足現(xiàn)代的電力二次系統(tǒng)要求。而且高度集成的現(xiàn)代二次系統(tǒng)，也難于與又大、又重的傳統(tǒng)互感器協(xié)調(diào)。
由于電子與計算機技術(shù)的促進，電力系統(tǒng)用高電壓電壓傳感器的研究普遍受到重視，2000年下半年，歐洲跨國公司ABB推出10kV級的KEVCD組合式傳感器，其電壓傳感元件采用電阻分壓，額定電壓比 精度1級；同時在空氣絕緣開關(guān)設(shè)備中裝置電壓傳感器KEVA，也是采用電阻分壓，額定電壓比 精度1級；在國內(nèi)，西安高壓電器研究所屬西安天宇電氣有限公司1999年推出的JDCZ1-10型電壓傳感器樣機，也是采用電阻分壓，額定電壓10kV，額定電壓比5000/1.156V，測量級準(zhǔn)確級0.5，保護級3P。上述的國內(nèi)、外電壓傳感器都采用電阻分壓原理，精度都不高于0.5級，采用電阻分壓還會造成以下問題由于高、低壓兩側(cè)有金屬電阻直接相連，如果高壓的接地端一旦開斷，開路的二次側(cè)將出現(xiàn)一次側(cè)的高電壓，可見高低壓不能實現(xiàn)有效隔離；高壓電阻的周圍是一個輻射形的高壓電場，既是一個電磁干擾源，又增加了絕緣結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)；通常電阻元件的半徑很小，會做成局部放電量的增加。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，基于電感應(yīng)原理的電容分壓適合于作為高電壓電壓傳感器元件，因為感應(yīng)電場的傳遞媒質(zhì)可以是絕緣介質(zhì)，能有效地實現(xiàn)高電壓隔離。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的它主要由一次電極、二次電極、接地電極、絕緣材料、一次端子、二次端子、底板、接口繼電器和金屬屏蔽罩組成，其中，一次電極、二次電極和接地電極用壁厚為d的金屬圓管制成，它們之間以絕緣材料隔離，一次電極處于中間，二次電極圍繞著一次電極，接地電極套在二次電極的外面，一次端子連接一次電極，二次端子設(shè)置在接口繼電器上，二次電極連接接口繼電器，接地電極連接中性點或接地，接口繼電器置于底板上，接口繼電器用金屬屏蔽罩屏蔽。
本發(fā)明既能克服傳統(tǒng)電壓互感器的缺陷，又能有效地實現(xiàn)高電壓隔離和對弱電信號的電磁干擾進行屏蔽，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有精度較高(精度達(dá)到0.2級)、結(jié)構(gòu)簡單、損耗較小等優(yōu)點。
下面結(jié)合附圖
對本發(fā)明作進一步描述。
在本實施例中，一次電極1外半徑為R1，從一次端子A接輸入高電壓，二次電極2內(nèi)半徑為R2，輸出二次低電壓信息至接口繼電器7，接地電極3為金屬外層圓筒，可將工作的高壓電場限制在傳感元件之內(nèi)部，并對外界電磁干擾起到有效的屏蔽作用。在上述電極間傳遞感應(yīng)電場的絕緣材料4為耐受高電壓性能優(yōu)良的環(huán)氧樹脂，實現(xiàn)可靠的高電壓隔離。
一次電極1的外半徑R1應(yīng)滿足如下不等式US/R1lnR2R1<Emax---(1)]]>式中US——工頻耐受試驗電壓(由國家標(biāo)準(zhǔn)或部標(biāo)準(zhǔn)取值)；Emax——極間環(huán)氧樹脂的介電強度。二次電極2的內(nèi)半徑R2，由下式計算R2=R1(R2R1)U2UA---(2)]]>式中UA——一次輸入高電壓；U2——二次輸出電壓。接地電極3的內(nèi)半徑R0，由下式計算R0=R1eUSR1Emax+d---(3)]]>工作時，一次端子A接高壓10kV回路，而接地電極3接零線，這時二次端子5的VS1將有二次電壓輸出，這些二次電壓是將二次電極2輸出的二次低電壓信息，經(jīng)接口繼電器7放大與校正處理后獲得，額定值為5V或其它值。二次電壓輸出將分別送到測量、保護或控制等裝置的輸入接口供使用。埋置在底板6之上的器身內(nèi)，用金屬屏蔽罩8屏蔽。
權(quán)利要求
1.一種電容分壓式電壓傳感器，其特征是由一次電極(1)、二次電極(2)、接地電極(3)、絕緣材料(4)、一次端子(A)、二次端子(5)、底板(6)、接口繼電器(7)和金屬屏蔽罩(8)組成，其中，一次電極(1)、二次電極(2)和接地電極(3)用金屬圓管制成，它們之間以絕緣材料(4)隔離，一次電極(1)處于中間，二次電極(2)圍繞著一次電極(1)，接地電極(3)套在二次電極(2)的外面，一次端子(A)連接一次電極(1)，二次端子(5)設(shè)置在接口繼電器(7)上，二次電極(2)連接接口繼電器(7)，接地電極(3)連接中性點或接地，接口繼電器(7)置于底板(6)上，接口繼電器(7)用金屬屏蔽罩(8)屏蔽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容分壓式電壓傳感器，其特征是接口繼電器(7)是一個由厚膜集成電路制成的電壓二次信息放大與校正電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電容分壓式電壓傳感器，是一種適用于電力系統(tǒng)，特別是10kV級電力系統(tǒng)中，將一次側(cè)的高電壓線性地變換為二次側(cè)低電壓，作為測量、保護及控制系統(tǒng)信息輸入的電量信息變換的技術(shù)，它主要由一次電極、二次電極、接地電極、絕緣材料、一次端子、二次端子、底板、接口繼電器和金屬屏蔽罩組成，既能克服傳統(tǒng)電壓互感器的缺陷，又能有效地實現(xiàn)高電壓隔離和對弱電信號的電磁干擾進行屏蔽，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有精度較高(精度達(dá)到0.2級)、結(jié)構(gòu)簡單、損耗較小等優(yōu)點。
文檔編號G01R15/06GK1412567SQ01129750
公開日2003年4月23日 申請日期2001年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月15日
發(fā)明者蔣豪賢, 張樹華 申請人:張樹華, 蔣豪賢