專利名稱：一種用于工頻電壓加法的工頻電壓比率裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高電壓大電流計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可在屏蔽不完善的情況下使用的用于工頻電壓加法的工頻電壓比率裝置。
背景技術(shù)：
工頻電壓比例量值需要根據(jù)計(jì)量學(xué)的比例定義導(dǎo)出，目前在100V到2kV的電壓段普遍使用感應(yīng)分壓器實(shí)施工頻電壓加法，通過10段、9段、7段的加法導(dǎo)出需要的比例量值。 2kV到IlOkV電壓段的工頻電壓加法需要使用特殊設(shè)計(jì)的工頻電壓比例裝置。德國(guó)技術(shù)物理研究院(PTB)在上世紀(jì)50年代發(fā)明的串并聯(lián)電壓加法線路使用的工頻電壓比例裝置是屏蔽型不接地電壓互感器，我國(guó)武漢高壓研究所在上世紀(jì)90年代發(fā)明的串聯(lián)電壓加法線路中使用的工頻電壓比例裝置是屏蔽型雙極性電壓互感器，1993年5 月13日授權(quán)的中國(guó)發(fā)明專利ZL90100301.8 “電壓互感器串聯(lián)加法線路”對(duì)該型裝置及其使用方法進(jìn)行了描述。其特點(diǎn)是使用該工頻電壓比例裝置分別與兩臺(tái)標(biāo)稱電壓比相同，額定電壓為二分之一的不接地電壓互感器在某個(gè)電壓下互校，然后再與背靠背串聯(lián)的這兩臺(tái)接地電壓互感器在兩倍于先前的電壓下互校，根據(jù)以上三次比較測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，計(jì)算出工頻電壓比例裝置的誤差在該倍壓區(qū)間的變化，即電壓系數(shù)。使用該工頻電壓比例裝置的優(yōu)點(diǎn)是在每個(gè)倍壓區(qū)間，三個(gè)回路只需要各進(jìn)行一次測(cè)量就可以計(jì)算得到該工頻比例裝置在這個(gè)倍壓區(qū)間的電壓系數(shù)。由于該工頻電壓比例裝置需要在接地與不接地兩種狀態(tài)下使用，裝置中一次繞組的電位發(fā)生轉(zhuǎn)換，需要有完善的電場(chǎng)屏蔽結(jié)構(gòu)消除繞組電位變化引入的屏蔽誤差。當(dāng)電壓超過IlOkV時(shí)，電場(chǎng)屏蔽的設(shè)計(jì)與制造十分困難，不完善的屏蔽會(huì)使屏蔽誤差顯著增加，從而限制了上述專利技術(shù)在超高壓與特高壓下的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的串并聯(lián)或串聯(lián)工頻電壓加法技術(shù)使用的工頻電壓比例裝置需要具有完善的電場(chǎng)屏蔽結(jié)構(gòu)的限制，在屏蔽不完善的情況下也能有效地實(shí)施工頻電壓加法，使得工頻電壓加法不但能在2kV到IlOkV的中壓與高壓區(qū)間有效使用，也能在220kV的高壓區(qū)間甚至330kV IOOOkV的超高壓與特高壓區(qū)間有效使用。解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種用于工頻電壓加法的工頻電壓比率裝置，其特征是包括兩臺(tái)額定電壓比相同一次繞組二次繞組分別串聯(lián)的屏蔽型接地電壓互感器，即第一屏蔽型接地電壓互感器 TVl和第二屏蔽型接地電壓互感器TV2，由第一、第二屏蔽型接地電壓互感器TV1、TV2的一次繞組始端Al、A2分別與第二屏蔽型接地電壓互感器TV2 —次繞組末端X2組成高壓輸入口 A1-X2和中壓輸入口 A2-X2 ；由第一屏蔽型接地電壓互感器TVl的二次繞組始端al、第二屏蔽型接地電壓互感器TV2的二次繞組末端x2組成輸出端口 al_x2。所述第一、第二屏蔽型接地電壓互感器TV1、TV2的一次繞組末端XI、X2依次連接其一次側(cè)的電屏PI、P2，其二次側(cè)的電屏pl、p2分別接地。
所述第二屏蔽型接地電壓互感器TV2的一次繞組末端X2、二次繞組末端x2都接地。該工頻電壓比例裝置由兩臺(tái)額定電壓比相同的屏蔽型接地電壓互感器組合而成， 功能相當(dāng)于具有一個(gè)高壓輸入端、一個(gè)中壓輸入端和一個(gè)輸出端的三端口網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)施工頻電壓加法過程中具有線性網(wǎng)絡(luò)的特性。通過該工頻電壓比例裝置與一臺(tái)標(biāo)稱電壓比相同，額定電壓兩倍的接地型參考電壓互感器進(jìn)行比較測(cè)量，計(jì)算參考電壓互感器的電壓系數(shù)。測(cè)量電壓系數(shù)時(shí)，將其接入工頻電壓加法回路中，作如下操作1)中壓輸入端口施加電壓U、高壓輸入端口施加0電壓；2)中壓輸入端口施加0電壓，高壓輸入端口施加電壓U;3)中壓輸入端口施加電壓U，高壓輸入端口施加電壓2U ；并記錄上述3種輸入下，精密電壓互感器校驗(yàn)儀讀數(shù)，設(shè)為α、β、Y。輸出端口的輸出以參考電壓互感器的二次輸出為參考，輸出用比例誤差的方法測(cè)量。根據(jù)線性網(wǎng)絡(luò)的疊加性和比例性，可以計(jì)算得到參考電壓互感器的電壓系數(shù)。如果參考電壓互感器在電壓2U下的誤差為ε OU)，在電壓U下的誤差為ε (U)，則有s(2U)-s(U) = ^a +β-γ測(cè)量過程中，始終保持第二屏蔽型接地電壓互感器TV2 —次繞組末端Χ2和二次繞組末端x2接地，即3次測(cè)量時(shí)工頻電壓比例裝置測(cè)量環(huán)境不變。所以即使是測(cè)量屏蔽誤差比較大的220kV 500kV參考電壓互感器也可以按本申請(qǐng)的方法組合成超高壓與特高壓的工頻電壓比例裝置，按本專利提出的測(cè)量步驟實(shí)施工頻電壓加法測(cè)量，而工頻電壓比例裝置中的電壓互感器的屏蔽誤差不影響參考電壓互感器電壓系數(shù)的測(cè)量結(jié)果。


下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1是本發(fā)明工頻電壓比率裝置較佳實(shí)施例的電路圖；圖2是本發(fā)明工頻電壓比率裝置較佳實(shí)施例的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明第一次測(cè)量時(shí)的等效電路圖；圖4是本發(fā)明第二次測(cè)量時(shí)的等效電路圖；圖5是本發(fā)明第三次測(cè)量時(shí)的等效電路圖。圖中1-第一屏蔽型接地電壓互感器TVl的一次繞組，2-第二屏蔽型接地電壓互感器TV2的一次繞組，3-第二屏蔽型接地電壓互感器TV2的二次繞組，4-第二屏蔽型接地電壓互感器TV2的二次電屏，5-第二屏蔽型接地電壓互感器TV2的鐵芯，6-第二屏蔽型接地電壓互感器TV2的一次電屏，7-第一屏蔽型接地電壓互感器TVl的二次繞組，8-第一屏蔽型接地電壓互感器TVl的二次電屏，9-第一屏蔽型接地電壓互感器TVl的鐵芯，10-第一屏蔽型接地電壓互感器TVl的一次電屏，11-帶高壓中心抽頭的升壓變壓器TB，12-精密電壓互感器校驗(yàn)儀HEJ，13-參考電壓互感器TV3的鐵芯，14-參考電壓互感器TV3的一次繞組，15-參考電壓互感器TV3的二次繞組，16-第一、第二屏蔽型接地電壓互感器TVl和TV2 串聯(lián)組合而成的三端口網(wǎng)絡(luò)NET。
具體實(shí)施例方式如圖1、2所示，本發(fā)明的工頻電壓比率裝置包括額定電壓比相同一次繞組二次繞組分別串聯(lián)的第一、第二屏蔽型接地電壓互感器TV1、TV2，其額定電壓比都為K。第一屏蔽型接地電壓互感器TVl的一次繞組末端Xl與第二屏蔽型接地電壓互感器TV2的一次繞組始端A2連接，第一屏蔽型接地電壓互感器TVl的二次繞組末端xl與第二屏蔽型接地電壓互感器TV2的二次繞組始端a2連接。第一屏蔽型接地電壓互感器TVl 的一次側(cè)電屏Pl與其一次繞組末端Xl連接，第二屏蔽型接地電壓互感器TV2的一次側(cè)電屏P2與其一次繞組末端X2連接。第一、第二屏蔽型接地電壓互感器TV1、TV2的二次側(cè)電屏pl、p2分別接地。第一、第二屏蔽型接地電壓互感器TV1、TV2的一次繞組始端A1、A2分別與第二屏蔽型接地電壓互感器TV2 —次繞組末端X2組成高壓輸入口 A1-X2和中壓輸入口 A2-X2，第一、第二屏蔽型接地電壓互感器TV1、TV2的二次繞組始端al、二次繞組末端x2 組成輸出端口 al-x2，其中X2和x2為低電位端。測(cè)量的第一步如圖3所示，TV3是額定電壓等于TVl (或TM)的兩倍且額定電壓比也等于K的接地型參考電壓互感器，HEJ是精密電壓互感器校驗(yàn)儀，TB是有中心抽頭的升壓變壓器，NET是工頻電壓比率裝置(圖中只標(biāo)出了端口)測(cè)量時(shí)工頻電壓比率裝置NET的A1、X2及x2端接地，A2端與升壓變壓器TB的中心抽頭2B相連，輸出端口 al-x2與精密電壓互感器校驗(yàn)儀HEJ的差壓回路對(duì)應(yīng)連接。接地型參考電壓互感器TV3的二次輸出端a3-x3與精密電壓互感器校驗(yàn)儀HEJ的工作電壓回路Up-O對(duì)應(yīng)連接。升壓變壓器TB的N端及接地型參考電壓互感器TV3的x3端接地。當(dāng)升壓變壓器TB的中心抽頭2B輸出電壓U時(shí)，HEJ有測(cè)量示值α，設(shè)此時(shí)TV3的誤差為ε (U)，則輸出端口 al_x2輸出的電壓031可表示為L(zhǎng)I31 = —[\ + U{s)]a^ — a(1)
KK測(cè)量的第二步如圖4所示，精密電壓互感器校驗(yàn)儀NET的A2、X2及x2端接地，Al 端與升壓變壓器TB的中心抽頭2B連接，al端與精密電壓互感器校驗(yàn)儀HEJ的差壓端Ux 連接，x2端與接地型參考電壓互感器TV3的x3端連接。接地型參考電壓互感器TV3的二次輸出端a3-x3與精密電壓互感器校驗(yàn)儀HEJ的工作電壓回路Up-O對(duì)應(yīng)連接，同時(shí)a3端與HEJ的差壓端Un連接。升壓變壓器TB的N端及x3端接地。當(dāng)升壓變壓器TB的中心電壓抽頭2B輸出電壓U時(shí)，精密電壓互感器校驗(yàn)儀HEJ有測(cè)量示值β，設(shè)此時(shí)TV3的誤差為 ε (U)，則輸出端口 al_x2輸出的電壓《2可表示為O32 = % + s(Um + P) ^ ^-[l+ S(U)+ β](2)
KK測(cè)量的第三步如圖5所示，精密電壓互感器校驗(yàn)儀NET的Al端與升壓變壓器TB 的IB端連接，A2端與升壓變壓器TB的2B端連接，X2、x2端接地，al端與精密電壓互感器校驗(yàn)儀HEJ的差壓端Ux連接，x2端與接地型參考電壓互感器TV3的x3端連接。接地型參考電壓互感器TV3的二次輸出端a3-x3與精密電壓互感器校驗(yàn)儀HEJ的工作電壓回路Up-O 對(duì)應(yīng)連接，同時(shí)a3端與精密電壓互感器校驗(yàn)儀HEJ的差壓端Un連接。升壓變壓器TB的N 端及接地型參考電壓互感器TV3的x3端接地。當(dāng)升壓變壓器TB的IB端輸出電壓2U時(shí)， 精密電壓互感器校驗(yàn)儀HEJ有測(cè)量示值Y，設(shè)此時(shí)TV3的誤差為ε (2U)，則輸出端口 al_x2輸出的電壓《3可表示為
權(quán)利要求
1.一種用于工頻電壓加法的工頻電壓比率裝置，其特征在于包括兩臺(tái)額定電壓比相同一次繞組二次繞組分別串聯(lián)的屏蔽型接地電壓互感器，即第一屏蔽型接地電壓互感器(TVl)和第二屏蔽型接地電壓互感器(TV2)，由第一、第二屏蔽型接地電壓互感器(TV1、 TV2)的一次繞組始端(A1、A》分別與第二屏蔽型接地電壓互感器(TM) —次繞組末端 (X2)組成高壓輸入口(A1-X2)和中壓輸入口(A2-X2)；由第一屏蔽型接地電壓互感器 (TVl) 二次繞組始端(al)與第二屏蔽型接地電壓互感器(TM) 二次繞組末端(O組成輸出端口(al-x2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于工頻電壓加法的工頻電壓比率裝置，其特征在于 所述第一、第二屏蔽型接地電壓互感器(TV1、TV2)的一次繞組末端(X1、X》依次連接其一次側(cè)的電屏(pl、p2)，其二次側(cè)的電屏(pl、p2)分別接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于工頻電壓加法的工頻電壓比率裝置，其特征在于 所述第二屏蔽型接地電壓互感器(TV2)的一次繞組末端(X2)、二次繞組末端(U)都接地。
全文摘要
一種用于工頻電壓加法的工頻電壓比率裝置，包括額定電壓比相同且一次繞組二次繞組分別串聯(lián)的第一、第二屏蔽型接地電壓互感器(TV1、TV2)，由其一次繞組始端(A1、A2)分別與第二屏蔽型接地電壓互感器(TV2)一次繞組末端(X2)組成高壓輸入口(A1-X2)和中壓輸入口(A2-X2)；由其二次繞組始端(a1)、二次繞組末端(x2)組成輸出端口(a1-x2)。所述第一、第二屏蔽型接地電壓互感器(TV1、TV2)的一次繞組末端(X1、X2)依次連接其一次側(cè)的電屏(P1、P2)，其二次側(cè)的電屏(p1、p2)分別接地。本發(fā)明在屏蔽誤差不完善的情況下也能有效地實(shí)施工頻電壓加法。
文檔編號(hào)G01R35/02GK102243295SQ20111010477
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者何澤堅(jiān), 孫國(guó)銀, 陳銳民 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院