CN106405186A - 基于标准电容器的两用型分压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于标准电容器的两用型分压器，包括阻尼电阻、高压导杆，以及按照同轴布置在金属接地外筒内的高压电极、低压电极、接地电极和屏蔽电极；低压电极、接地电极和屏蔽电极依次设置在高压电极的外侧；阻尼电阻一端与高压引线连接，另一端与高压导杆连接；高压导杆与高压电极连接。与现有技术相比，本发明提供的一种基于标准电容器的两用型分压器，采用低电感结构，减少了分压器回路的杂散电感，从而能够准确测量冲击电压和工频电压。

Description

基于标准电容器的两用型分压器

技术领域

本发明涉及高电压测量技术领域，具体涉及一种基于标准电容器的两用型分压器。

背景技术

工频电压和冲击电压的测量装置一般为电压分压器。在试验过程中将需要测量高电压转换成可供二次测量装置测量的低压信号。由于工频电压为持续电压，周期长、频率低，对分压器的频率响应要求低，因此工频分压器一般为纯电容分压器，一般不吸收有功能量。冲击分压器为测量雷电全波或操作全波的分压器，电压波形为频率高的间歇性冲击波，能量较小但要求分压器的频率响应非常好，因此冲击分压器一般为阻容分压器，高压臂内的阻尼电阻用于阻尼高压引线上带来的振荡。图1为目前阻容分压器高压臂的原理示意图，高压臂由电阻电容串联组成，电容使用油纸绝缘的脉冲电容器、电阻为双线并绕的无感电阻，由于波形波前阶段为电容分压器，波尾阶段主要为电阻分压，因此电容和电阻的耐压设计基本相同。目前高压臂的电容量一般为400pF，电容分压器易受杂散电容的影响，另外油纸绝缘的脉冲电容器的电容量稳定性不好，介损较大。低压臂电容一般使用集中电容(薄膜电容或云母电容)，电缆输入端进行波阻抗匹配设计。由于高低压臂的介质不同，其温度系数和电压系数也不相同，刻度因数的波动较大，一般只能保证3％的准确度，线性度无法保证，不能用于作为标准分压器测量暂态信号。

因此，需要提供一种新型结构的电容分压器，即可测量工频电压、也可测量冲击电压信号。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种基于标准电容器的两用型分压器。

本发明的技术方案是：

所述分压器包括阻尼电阻、高压导杆，以及按照同轴布置在金属接地外筒内的高压电极、低压电极、接地电极和屏蔽电极；

所述低压电极、接地电极和屏蔽电极依次设置在高压电极的外侧；

所述阻尼电阻一端与高压引线连接，另一端与高压导杆连接；所述高压导杆与高压电极连接。

优选的，所述高压导杆设置在高压套管内；邻近所述阻尼电阻一端的高压套管上设置有均压环；

优选的，所述高压电极与低压电极之间产生的电容为所述分压器的高压臂电容；所述低压电极与接地电极之间产生的电容为所述分压器的低压臂电容；

优选的，所述接地电极由多个铝箔片叠层布置组成；相邻所述铝箔片之间设有一层电容薄膜；

所述铝箔片的一端与所述低压电极连接，另一端与金属接地外筒连接；

优选的，通过调整所述电容薄膜的面积和铝箔片的叠层数量，改变所述分压器中低压臂电容的电容量，从而改变所述分压器的分压比；

优选的，所述高压电极与低压电极之间的绝缘介质为SF₆气体；所述低压电极与接地电极之间的绝缘介质为SF₆气体；

优选的，所述分压器的屏蔽电极，用于均匀金属接地外筒的边缘电场，保持高压臂电容量稳定；

优选的，所述高压电极、低压电极、接地电极和屏蔽电极均为同心的圆环电极，每个圆环电极的边缘为圆弧形状，以减少电场的畸变程度；

优选的，所述分压器还包括安装在出线盒子内的数据采集单元和无线发射单元；所述出线盒子设置所述金属接地外筒的外部；

所述数据采集单元，用于采集所述分压器中低压臂电容两端的电压信号；

所述无线发射单元，用于传输数据采集单元输出的数字电压信号。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

1、本发明技术方案中，高压臂电容和低压臂电容为同轴结构，高压臂电容为平板电容，使得在测量工频电压的场强保持一致；

2、本发明技术方案中，采用屏蔽电极保证高压臂电容不会受到周围带电物体的影响；

3、本发明技术方案中，绝缘介质采用SF₆气体，使得电容量不会随作用电压的幅值和频率变化，能够更加稳定的测量冲击电压信号；

4、本发明技术方案中，采用高压导杆作为分压器内部的高压引线，减小了引线的杂散电感；

5、本发明提供的一种基于标准电容器的两用型分压器，采用低电感结构，减少了分压器回路的杂散电感，从而能够准确测量冲击电压和工频电压。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1：电容分压器高压臂原理图；

图2：本发明实施例中基于标准电容器的两用型分压器结构图；

图3：本发明实施例中基于标准电容器的两用型分压器原理图；

图4：本发明实施例中基于标准电容器的两用型分压器的低压电容原理图；

其中，1：阻尼电阻；2：上法兰盘；3：均压环；4：高压导杆；5：高压套管；6：金属接地外筒；7：屏蔽电极；8：电容薄膜；9：接地电极；10：低压电极；11：高压电极；12：数据采集单元和无线发射装置；13：出线盒子；14：底座；15：铝箔片；16：电容薄膜。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供的一种基于标准电容器的两用型分压器，其主体结构基于标准电容器，可以实现对工频电压和冲击电压信号的测量。该两用型分压器的原理如图2所示，阻尼电阻1的一端与高压引线连接，另一端依次与高压电容C₁和低压电容C₂连接，低压电容C₂两端连接有数据采集单元；其中，

阻尼电阻R_d，用于阻尼高压引线、高压电容C₁和低压电容C₂引起的振荡。

数据采集单元，用于采集低压电容C₂两端的电压信号。

本发明中基于标准电容器的两用型分压器的实施例如图3所示，具体为：

该分压器包括阻尼电阻1、高压导杆4、数据采集单元和无线发射单元，以及按照同轴布置在金属接地外筒6内的高压电极11、低压电极10、接地电极9和屏蔽电极7。其中，

①：低压电极10、接地电极9和屏蔽电极7依次设置在高压电极11的外侧；

②：阻尼电阻1一端与高压引线连接，另一端与高压导杆4连接；

③：高压电极11、低压电极10、接地电极9和屏蔽电极7均为同心的圆环电极，每个圆环电极的边缘为圆弧形状，以减少电场的畸变程度。

1、高压导杆

高压导杆4与高压电极11连接，且高压导杆4设置在高压套管5内。本实施例中高压导杆为正立式结构，高压套管5用于保证高压导杆4与金属接地外筒6之间不发生放电。

邻近阻尼电阻1一端/侧的高压套管5上设置有均压环。

2、分压器的高压臂电容和低压臂电容

高压臂电容为高压电极与低压电极之间产生的电容，低压臂电容为低压电极与接地电极之间产生的电容，其中，

高压电极和低压电极之间为均匀电场，绝缘介质为5个大气压的SF₆气体，同时低压电极与接地电极之间的绝缘介质也为5个大气压的SF₆气体，从而可以增大绝缘强度，减小间隙距离。

3、接地电极

如图4所示，接地电极由多个铝箔片叠层布置组成；每个铝箔片上均设置有一层电容薄膜。铝箔片的一端与低压电极连接，另一端与金属接地外筒连接。

本实施例中通过调整电容薄膜的面积和铝箔片的叠层数量，改变分压器中低压臂电容的电容量，从而改变分压器的分压比。

4、屏蔽电极

该屏蔽电极，用于均匀金属接地外筒的边缘电场，保持高压臂电容量稳定，即保证高压臂电容的稳定性和电压系数。

5、数据采集单元和无线发射单元

数据采集单元和无线发射单元安装在出线盒子内，出线盒子设置金属接地外筒6的外部。

数据采集单元，用于采集分压器中低压臂电容两端的电压信号，并将该电压信号由模拟量转换为数字量，即数字电压信号；

无线发射单元，用于传输数据采集单元输出的数字电压信号。

本实施例中，数据采集单元与分压器的低压臂距离非常近，便于技术人员处理阻抗匹配问题，同时由于数据采集单元设置在出线盒子内与分压器主体机构集于一体，从而不需要射频同轴电缆，不存在地电位抬升对数据采集单元的影响。

本实施例中，数据采集单元的输出电压在10V以下，低压臂电容量较大，因此需要多层电容并联组成。

最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于标准电容器的两用型分压器，其特征在于，所述分压器包括阻尼电阻、高压导杆，以及按照同轴布置在金属接地外筒内的高压电极、低压电极、接地电极和屏蔽电极；

所述低压电极、接地电极和屏蔽电极依次设置在高压电极的外侧；

所述阻尼电阻一端与高压引线连接，另一端与高压导杆连接；所述高压导杆与高压电极连接。

2.如权利要求1所述的分压器，其特征在于，所述高压导杆设置在高压套管内；邻近所述阻尼电阻一端的高压套管上设置有均压环。

3.如权利要求1所述的分压器，其特征在于，所述高压电极与低压电极之间产生的电容为所述分压器的高压臂电容；所述低压电极与接地电极之间产生的电容为所述分压器的低压臂电容。

4.如权利要求1所述的分压器，其特征在于，所述接地电极由多个铝箔片叠层布置组成；相邻所述铝箔片之间设有一层电容薄膜；

所述铝箔片的一端与所述低压电极连接，另一端与金属接地外筒连接。

5.如权利要求4所述的分压器，其特征在于，通过调整所述电容薄膜的面积和铝箔片的叠层数量，改变所述分压器中低压臂电容的电容量，从而改变所述分压器的分压比。

6.如权利要求1所述的分压器，其特征在于，所述高压电极与低压电极之间的绝缘介质为SF₆气体；所述低压电极与接地电极之间的绝缘介质为SF₆气体。

7.如权利要求1或3所述的分压器，其特征在于，所述分压器的屏蔽电极，用于均匀金属接地外筒的边缘电场，保持高压臂电容量稳定。

8.如权利要求1所述的分压器，其特征在于，所述高压电极、低压电极、接地电极和屏蔽电极均为同心的圆环电极，每个圆环电极的边缘为圆弧形状，以减少电场的畸变程度。

9.如权利要求1所述分压器，其特征在于，所述分压器还包括安装在出线盒子内的数据采集单元和无线发射单元；所述出线盒子设置所述金属接地外筒的外部；

所述数据采集单元，用于采集所述分压器中低压臂电容两端的电压信号；

所述无线发射单元，用于传输数据采集单元输出的数字电压信号。