CN101901681B - 一种10kv无源电子式电压互感器 - Google Patents

Abstract

一种不用外接调整线路板的电参数稳定的10KV无源电子式电压互感器。它是在绝缘体内，高压绝缘导线、高压段电阻、移相电容、热敏电阻、微调电阻与低压段电阻串连，并在移相电容与热敏电阻的连接点和低压段电阻下端分别引出信号线，压敏电阻两端分别与低压段电阻和大地连接，高、低压段电阻制作在同一支陶瓷管上，高、低压段电阻、移相电容、热敏电阻、压敏电阻及微调电阻设置在一个整体的金属屏蔽环网内。该电子式电压互感器是用于10KV电力系统中的电能计量和用户电力设备保护的安全可靠的基础电器，具有显著节能效果。

Description

一种10KV无源电子式电压互感器

所属技术领域

本发明涉及一种10KV电力系统中的电压变换装置，即电子式电压互感器，尤其是在无源即不使用电参数调整线路板的情况下，能使电参数比差、角差稳定的10KV无源电子式电压互感器。

背景技术

目前，公知的10KV电阻分压式电压互感器其主要结构是由高压段电阻和低压段电阻分别制造再组装在一起，其结果是制造工艺多，体积大，两段电阻参数的一致性不易保证；传统的10KV电阻分压式电压互感器参数的调整是由专用的电参数调整线路板完成的，其结果是必须给线路板提供电源，造成互感器的部件增多，体积增大，实用性差，而且该线路板对电阻分压式互感器参数的温度偏移也无能为力；传统的10KV电阻分压式电压互感器的电磁屏蔽结构分上、下两段，中间有不连续的屏蔽空间，其结果是屏蔽效果差、易受干扰；传统的10KV电阻分压式电压互感器的相——地接线方式中，因地电位的变动会影响电能计量的准确度。

发明内容

为了克服现有的10KV电阻分压电子式电压互感器必须带有调整线路板、电参数比差与角差不稳定、屏蔽效果差和计量准确性易受影响的不足，本发明提供一种10KV无源电子式电压互感器，该10KV无源电子式电压互感器不仅舍弃了带有电源的调整线路板，减小了互感器的体积，而且极大地提高了互感器的电参数比差、角差的稳定性，屏蔽效果更好，同时有助于电能计量准确度的提高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在绝缘体内，金属屏蔽环网与大地电连接，金属屏蔽环网的内部，一体式分压电阻的高压段电阻的一端与10KV绝缘导线电连接，10KV绝缘导线的另一端与10KV电力线电连接，一体式分压电阻高压段的另一端与调整电容电连接，调整电容的另一端分别与热敏电阻和信号线电连接，热敏电阻的另一端与微调电阻电连接，微调电阻的另一端与一体式分压电阻低压段电阻的一端连接，该低压段电阻的另一端分别与信号线和压敏电阻电连接，压敏电阻的另一端与金属屏蔽环网的底面电连接，金属屏蔽环网的底面与分压电阻的低压段电阻之间有绝缘层，信号线是双芯屏蔽线，其屏蔽层与金属屏蔽环网的底面电连接，金属屏蔽环网的底面与大地电连接。一体式分压电阻的高压段电阻与低压段电阻制作在同一只陶瓷管的不同部位，形成一体式的分压电阻，因为工艺决定了该分压电阻是用同一种电阻浆料，同样的烧结参数下完成的，因此保证了分压电阻的高、低压两段电阻阻值准确的比例关系与温度系数的一致性，提高了分压电阻电参数比差、角差的精度与稳定性。

在绝缘体中，在一体式分压电阻与金属屏蔽环网之间存在分布参数，尤其是分布电容的存在，不仅使得一体式分压电阻在交流电压的转换中，输出信号的比差、角差发生了偏移，而且随度变化比差明显不稳定，选择适当的线性热敏阻使其温度系数与由分布电容引起的分压电阻温度系数相反，并且两者绝对值相等或相近，就可以使输出信号的比差趋于稳定。

为解决一体式分压电阻的输出信号相位移即角差偏移问题，接入了移相电容，它可以调整一体式分压电阻的输出信号相位解决角差的偏移，原因是根据原理图1所示的电路图，在由高压段电阻、移相电容、热敏电阻、微调电阻和低压段电阻所组成的串联电路中，依交流电路阻抗计算公式有

式中a为串联电路移相角，R为上述高、低压段电阻、热敏电阻、微调电阻之和，C为移相电容，由该式看出，在保持电阻R不变时，电路的移相角与移相电容值有关，因此，选择合适的移相电容就可以调整该电阻分压器即电子式电压互感器的输出信号相位即角差。把高压段电阻、移相电容、热敏电阻、微调电阻、低压段电阻和压敏电阻置于同一个金属屏蔽环网内的屏蔽方式，可增加屏蔽效果，使10KV无源电子式电压互感器在使用中对其所在位置、放置方向无特殊要求，更加实用，屏蔽体的网状结构，可使分布电容的容量大为减少，因而由分布电容引起的交流电压相角的偏移量减小，由分布电容的温度系数引起的分压电阻输出信号角差的不稳定性大幅度减小。调整微调电阻，可以整定比差的基值。在三相三线制的10KV电力系统中，相——地电子式互感器是接成星形的，即三只互感器分别从低压段电阻引出的三根信号线接在一起，形成中性点并接地，该电子式电压互感器的接地端不直接与大地电连接，而是压敏电阻接地，可使电能计量表不受地电位微动引起的误差，当电网故障时，上述中性点电位将发生很大变化，导致压敏电阻导通限制危险电压以保护接于中性点上的电器。本发明的有益效果是，以一种无源的方式，即不使用调整线路板而调整其输出电参数比差、角差，而且输出电参数稳定，屏蔽效果好，不影响电能表的计量准确度，使用安全方便，体积小。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的原理图。

图2是10KV无源电子式电压互感器实施例的纵剖面构造图。

图3是一体式电阻器展开图。

图中1.10KV高压绝缘导线，2.陶瓷管，3.高压段电阻，4.上金属帽，5.移相电容器，6.热敏电阻，7.微调电阻，8.低压段电阻，9.压敏电阻，10.绝缘层，11.金属屏蔽环网 12.半导电环，13.接地端，14.信号线，15.信号线屏蔽层，16.绝缘体，17.下金属帽，18.高压段电阻导电极，19.低压段电阻导电极，

具体实施方式

在图1中，10KV高压绝缘导线(1)、高压段电阻(3)、移相电容(5)、热敏电阻(6)、微调电阻(7)与低压段电阻(8)串联，压敏电阻(9)的一端与低压段电阻(8)的一端相连，另一端与大地端(13)相连，两根信号线(14)分别从移相电容与热敏电阻的连接点、低压段电阻与压敏电阻的连接点引出，金属屏蔽环网(11)与接地端(13)相连。高、低压段电阻、移相电容、热敏电阻、微调电阻和压敏电阻全部安装在一个整体的金属屏蔽环网内，高压段和低压段电阻的本体是附着在陶瓷管的外表面上的电阻膜，其展开图如图3所示，通常高压段电阻为几十兆欧，低压段电阻为10KΩ-十几KΩ，电阻分压比为几千比一，以保证该电子式电压互感器在电路中的损耗小于1W，移相电容的容量一般为2-3KPF，其在50HZ交流电路中的容抗为1.6MΩ～1MΩ之间，对分压电阻的比值影响很小，承受的电压仅100伏左右；热敏电阻的选择是根据在信号线上测得的电参数，即10KV无源电子式电压互感器的比差的温度系数算出的低压段电阻的综合变化量决定的。低压段电阻的综合变化量，即是高压段、低压段电阻及分布参数各自的变化量综合作用的结果，由比差的变化量除以对应的温度变化量即可计算出比差温度系数，由比差温度系数可算出在某温度范围内低压段电阻的综合变化量，选参数适当的热敏电阻，使其在相同的温度变化范围内变化的电阻值与低压段电阻综合变化量相等或尽量相近，并且变化方向相反，即可使该10KV无源电子式电压互感器的比差稳定。微调电阻选几十欧姆，可微调10KV无源电子式电压互感器的常温中间值。压敏电阻耐压值选几十伏，10KV线路正常运行时对电路无影响，只在线路故障时才使其击穿起保护作用。

在图2所示实施例中，在绝缘体(16)内，高压绝缘导线(1)与上金属帽(4)电连接并穿出绝缘体(16)，上金属帽(14)与高压段电阻导电极(18)电连接。该高压段电阻的另一端导电极与移相电容(5)电连接，该电容另一端分别与热敏电阻(6)及信号线(14)电连接，该热敏电阻的另一端与微调电阻(7)电连接，该微调电阻另一端与低压段电阻导电极(19)电连接，该低压段电阻的另一端导电极与下金属帽(17)电连接，高压段电阻(3)与低压段电阻(8)做在同一只陶瓷管(2)上，在移相电容(5)与热敏电阻(6)的连接点和下金属帽(17)上分别连接信号线(14)，下金属帽(17)与金属屏蔽环网(11)的底面之间垫有绝缘层(10)，信号线屏蔽层(15)与金属屏蔽环网(11)电连接，并由该环网的底面连接接地端(13)，该金属环网的上端有一半导电环(12)，可改善屏蔽环网端部与高压段电阻上端及上金属帽(4)之间的电场分布，提高其绝缘水平，保证安全运行。金属屏蔽环网(11)做成环形整体结构，使10KV无源电子式电压互感器的其它所有元器件包围于该屏蔽环网的内部，保证屏蔽完全，使其在实际使用中对安装位置无特殊要求。该屏蔽环网的本体采用网装结构，网状结构可大大减小分布参数，有利于电子式互感器电参数调整和稳定。实施例2中主要元器件的主要参数：高压段电阻(3)的阻值50MΩ，低压段电阻(8)、热敏电阻(6)和微调电阻(7)值之和10KΩ，移相电容2000PP，压敏电阻(9)额定电压47V，金属屏蔽环网为焊接式，网孔尺寸3.5mmX3.5mm。

Claims (7)

1.一种10KV无源电子式电压互感器，在绝缘体中，高压接线端、高压段电阻、低压段电阻顺序电连接，并从低压段电阻的两端引出信号线，其特征是：高压绝缘导线、高压段电阻、移相电容、热敏电阻、微调电阻和低压段电阻顺序电连接，低压段电阻上接有压敏电阻，并在高压段电阻和低压段电阻、移相电容、热敏电阻、微调电阻和压敏电阻外面设置有金属屏蔽环网。

2.根据权利要求1所述10KV无源电子式电压互感器，其特征是：高压绝缘导线一端与上金属帽连接，另一端穿出绝缘体。

3.根据权利要求1所述10KV无源电子式电压互感器，其特征是：高压段电阻与低压段电阻制做在同一只陶瓷管上，形成一体式分压电阻器。

4.根据权利要求1所述10KV无源电子式电压互感器，其特征是：高压段电阻下端接有一只移相电容，该移相电容另一端分别与信号线和热敏电阻电连接，热敏电阻另一端与微调电阻电连接。

5.根据权利要求1所述10KV无源电子式电压互感器，其特征是：低压电阻的一端与微调电阻电连接，低压段电阻的另一端经下金属帽分别与压敏电阻和一根信号线电连接，压敏电阻另一端接地。

6.根据权利要求1所述10KV无源电子式电压互感器，其特征是：下金属帽与金属屏蔽环网底面之间有绝缘层。

7.根据权利要求1所述10KV无源电子式电压互感器，其特征是：高压段电阻和低压段电阻、移相电容、热敏电阻、微调电阻和压敏电阻全部安装在一个金属屏蔽环网内，环网的上端有半导电环。

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