CN101672868A - 光学电压测量设备 - Google Patents

光学电压测量设备 Download PDF

Info

Publication number
CN101672868A
CN101672868A CN200910174389A CN200910174389A CN101672868A CN 101672868 A CN101672868 A CN 101672868A CN 200910174389 A CN200910174389 A CN 200910174389A CN 200910174389 A CN200910174389 A CN 200910174389A CN 101672868 A CN101672868 A CN 101672868A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrostatic capacitance
main circuit
buried
primary side
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN200910174389A
Other languages
English (en)
Inventor
高桥正雄
佐藤纯一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of CN101672868A publication Critical patent/CN101672868A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
    • G01R15/241—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035—Gas-insulated switchgear
    • H02B13/0356—Mounting of monitoring devices, e.g. current transformers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Installation Of Bus-Bars (AREA)

Abstract

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)。

Description

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1))。
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3一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11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1))。然而，可以施加到电光元件的电压大约为1kV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。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。
附图说明
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；
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3一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10，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10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。
[实施例2]
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1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35一侧的第一电主体4中。圆柱形接地侧掩埋金属38掩埋在箱3一侧的第一电主体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，已经将第一电介质体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。

Claims (4)

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1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。
CN200910174389A 2008-09-11 2009-09-11 光学电压测量设备 Pending CN101672868A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP233941/2008 2008-09-11
JP2008233941A JP2010068665A (ja) 2008-09-11 2008-09-11 光電圧測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101672868A true CN101672868A (zh) 2010-03-17

Family

ID=41820804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910174389A Pending CN101672868A (zh) 2008-09-11 2009-09-11 光学电压测量设备

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2010068665A (zh)
CN (1) CN101672868A (zh)
CA (1) CA2678212A1 (zh)
CH (1) CH699465B1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103477232A (zh) * 2011-01-21 2013-12-25 保维森斯公司 交流或直流输电系统及测量电压的方法
CN104614118A (zh) * 2013-11-05 2015-05-13 精工爱普生株式会社 力检测装置、机器人以及电子部件输送装置
CN108802469A (zh) * 2018-05-25 2018-11-13 北京航天时代光电科技有限公司 一种新型低压光学电压传感装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103477232A (zh) * 2011-01-21 2013-12-25 保维森斯公司 交流或直流输电系统及测量电压的方法
CN103477232B (zh) * 2011-01-21 2016-07-13 保维森斯公司 交流或直流输电系统及测量电压的方法
CN104614118A (zh) * 2013-11-05 2015-05-13 精工爱普生株式会社 力检测装置、机器人以及电子部件输送装置
CN104614118B (zh) * 2013-11-05 2019-01-11 精工爱普生株式会社 力检测装置、机器人以及电子部件输送装置
CN108802469A (zh) * 2018-05-25 2018-11-13 北京航天时代光电科技有限公司 一种新型低压光学电压传感装置
CN108802469B (zh) * 2018-05-25 2020-12-18 北京航天时代光电科技有限公司 一种新型低压光学电压传感装置

Also Published As

Publication number Publication date
CH699465A2 (de) 2010-03-15
JP2010068665A (ja) 2010-03-25
CH699465B1 (de) 2013-05-15
CA2678212A1 (en) 2010-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6252388B1 (en) Method and apparatus for measuring voltage using electric field sensors
RU2567404C2 (ru) Датчик высокого напряжения с перекрывающимися по оси электродами
US9759755B2 (en) High voltage measurement systems
US9696345B2 (en) Voltage measurement device with an insulating body
US20060012382A1 (en) Modular voltage sensor
US20150153391A1 (en) Medium or high voltage arrangement with cable connection terminal
CN101680918B (zh) 光vt装置
CN103477232B (zh) 交流或直流输电系统及测量电压的方法
US3870951A (en) Moisture measuring probe
CA2814526A1 (en) Optical sensor for non-contact voltage measurement
US6998832B1 (en) High-voltage indicating apparatus and method
CN108802484A (zh) 一种气体绝缘的实时自校准宽频高电压测量装置
CN101672868A (zh) 光学电压测量设备
US6127817A (en) Pockels cell electro-optic sensor coupled to solid voltage divider
US20160041203A1 (en) High Voltage Sensor Located Within Line Insulator
CN201226010Y (zh) 平板型快速陡波vfto传感器
EP3916399B1 (en) Voltage measurement device and gas insulated switchgear
KR100305615B1 (ko) 특고압배전선로의전압검출장치
Marchese et al. Electro-optic voltage sensor based on BGO for air-insulated high voltage substations
CN107144717A (zh) 纳米材料介电屏蔽型电子式光学电压互感器
Chavez et al. Integrated-optic voltage transducer for high-voltage applications
JP2921367B2 (ja) 光学式電圧測定器
JP2001052942A (ja) 計器用変圧器
JP2002033033A (ja) 高電圧機器の導電性異物の検出装置
JPS6217663A (ja) 電圧・電流検出器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20100317