CN106556726A - 一种低压端浮地的标准直流电压分压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低压端浮地的标准直流电压分压器，包括绝缘外筒、分别同轴安装在所述绝缘外筒两端的均压环和第一法兰、以及同轴安装在绝缘外筒内的测量电阻和屏蔽电阻，测量电阻与低压臂电阻串联后与屏蔽电阻并联；均压环和第一法兰之间的绝缘外筒上同轴固定有不接地的第二法兰，低压臂电阻的低压端连接第二法兰，第二法兰上固定有用于支撑数据采集单元和无线传输单元的支撑平板，数据采集单元采集低压臂电阻上的电压，并通过无线传输单元将电压发送给上位机。本发明提供的直流电压分压器准确度高，可靠性好，可测量冲击电压发生器中不同级数的充电电容上的电压。

Description

一种低压端浮地的标准直流电压分压器

技术领域

本发明涉及一种分压器，具体讲涉及一种低压端不与地面接触的标准直流电压分压器。

背景技术

随着特高压输电技术的不断发展以及输电线路电压等级的提高，冲击电压发生器和用于测量冲击电压发生器输出电压的分压器的电压等级也大大提高以满足设备的冲击电压耐受试验要求。省级电力科学研究院基本建立了3600kV的冲击电压试验测量系统，特高压交流试验基地、特高压直流试验基地和高海拔基地等更是建立了高达7500kV的冲击电压试验测量系统。但是目前冲击电压试验测量系统所用的分压器由于受标准测量系统的电压限制，只能在1000kV以内进行校准获取冲击分压器的1000kV电压范围内的分压比，这样已被校准的分压器在1000kV以上电压范围内的测量准确度不能保证。

根据IEC标准规定，还可以使用线性度优良的冲击电压发生器来辅助测量分压器的线性度。冲击电压发生器中包含多级电容器，充电时各级电容器并联充电，放电时多级电容器串联放电，当冲击电压发生器的各级电容器充电均匀性好时，通过测量分压器的输出电压、以及冲击电压发生器首级电容充电电压的比值可以得到分压器的线性度，如果该比值的线性度在1％以内，就说明分压器的线性度满足标准要求，分压器在低电压范围内的分压比可以同样适用于高电压范围。上述分压器的线性度测量方法既适用于分压器低压范围内的线性度测量，又适用于分压器高压范围内的线性度测量，因此可使用能产生特高压的特高压冲击电压发生器来辅助测量分压器的高压线性度。

但在分压器高压线性度的实际测量中，特高压冲击电压发生器一般级数很多，当第一级电容电压充至预定值后，末级电容的充电电压可能只有首级电压的70％，因此测量冲击电压发生器各级电容充电电压以获取冲击电压发生器的充电总和是测量分压器高压线性度的前提，借鉴上述测量分压器线性度所采用的方法，分压器的高压线性度可通过测量分压器输出电压，测量冲击电压发生器的各级电容器充电电压，计算各级电容充电电压的和来获取。

由于冲击电压发生器的充电电压为直流电压，因此需要设计直流分压器来测量冲击电压发生器的各级电容器的充电电压值。由于冲击电压分压器为并联充电串联放电，因此除了测量首级电容充电电压的分压器可以低压侧接地之后，测量其他级电容充电电压的分压器都需要低压侧浮地，因此需要设计低压侧浮地的直流电压分压器。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供一种低压端浮地的标准直流电压分压器。

本发明提供的技术方案是：一种低压端浮地的标准直流电压分压器，包括绝缘外筒、分别同轴安装在所述绝缘外筒两端的均压环和第一法兰、以及同轴安装在所述绝缘外筒内的测量电阻和屏蔽电阻，所述测量电阻与低压臂电阻串联后与所述屏蔽电阻并联；其改进之处在于：所述均压环和所述第一法兰之间的绝缘外筒上同轴固定有不接地的第二法兰，所述低压臂电阻的低压端连接所述第二法兰，所述第二法兰上固定有用于支撑数据采集单元和无线传输单元的支撑平板，所述数据采集单元采集所述低压臂电阻上的电压，并通过所述无线传输单元将电压发送给上位机。

优选的，所述绝缘外筒为高度可调的伸缩型绝缘套筒，所述伸缩型绝缘套筒包括内外两层绝缘筒，内层绝缘筒和外层绝缘筒之间通过撑条连接，相对滑动，内层绝缘筒与外层绝缘筒有部分重叠。

进一步，所述的撑条由两部分组成，分别固定在内层绝缘筒和外层绝缘筒上；所述撑条两部分，一部分为凸形结构，另一部分为凹形结构，两部分配合相对滑动。

进一步，两部位撑条均为带有坡度的楔形结构，坡度在撑条的厚度方向上实现，用于显示绝缘外筒的定位与自锁。

进一步，第二法兰同轴固定在外层绝缘筒的外壁上，所述第二法兰包括上下两个法兰，所述上下两个法兰之间固定有垂直于绝缘外筒轴线方向的支撑平板，所述支撑平板的一侧伸出法兰外，数据采集单元和无线传输装置安装在伸出法兰外的支撑平板上。

进一步，所述绝缘外筒的侧壁上开有通孔，连接低压臂电阻两端的接线分别通过所述通孔引出至所述绝缘外筒外，并与所述数据采集单元相连。

优选的，所述绝缘外筒内同轴安装有绝缘支撑筒，所述测量电阻和所述屏蔽电阻分别通过垂直于所述绝缘支撑筒轴线方向的第一绝缘支撑杆和第二绝缘支撑杆缠绕在所述绝缘支撑筒上；所述第二支撑杆的长度大于所述第一支撑杆的长度。

进一步，所述绝缘支撑筒上设有等距离分布在同一圆柱曲面螺旋线上的、轴线垂直于所述绝缘筒轴线的开孔；所述第一绝缘支撑杆的一端和所述第二绝缘支撑杆的一端依次交替安装在所述开孔中；所述第一绝缘支撑杆的另一端和所述第二绝缘支撑杆的另一端均位于所述绝缘支撑筒外，并在该端开有与所述圆柱曲面螺旋线同方向的凹槽；所述测量电阻和所述屏蔽电阻分别沿所述圆柱曲面螺旋线方向安装在所述第一绝缘支撑筒外端的凹槽内和所述第二绝缘支撑杆外端的凹槽内。

优选的，所述测量电阻和所述低压臂电阻均为金属箔电阻，所述测量电阻的阻值为300MΩ，所述低压臂电阻的阻值为3kΩ。

优选的，所述第一法兰固定在垂直于绝缘套筒轴线方向的底座上，底座底部安装有滑轮。

与最接近的技术方案相比，本发明具有如下显著进步：

1)本发明提供的直流电阻分压器的准确度高，其准确度可达0.01％，可测量冲击电压发生器各级电容的充电电压，从而确定各级充电电压的不均匀程度。

2)本发明提供直流电阻分压器并联在冲击电压发生器的电容两端，直流电阻分压器的测量电阻设计为300MΩ，不影响冲击电压发生器的正常充电，在冲击电压发生器放电时直流分压器相当于充电电阻，而且比充电电阻大几个数量级，因此也不会影响冲击电压发生器的放电过程产生，提高了直流分压器的工作可靠性。

3)本发明提供的直流分压器的低压臂电阻的末端与不接地的第二法兰相连，实现了直流分压器低压侧浮地，可以用于测量冲击电压发生器的首级充电电容以外的其他电容器上的充电电压，可提高分压器高压线性度的测量准确性。

4)本发明提供的直流分压器的绝缘外筒为高度可调的伸缩型绝缘套筒，绝缘外筒的高度根据所测得n级电容的串联放电的电压确定，可通过调节绝缘外筒的高度来测量冲击电压发生器中不同级数的充电电容上的电压，使得冲击电压发生器各级电容充电电压的测量结果更加准确。

5)本发明提供的直流电压分压器的数据采集单元通过无线传输的方式将信号传输给上位机，分压器整体装置与PC不存在电气上的连接，可避免损坏PC机。

6)测量电阻和屏蔽电阻分别通过垂直于绝缘支撑筒轴线方向的第一绝缘支撑杆和第二绝缘支撑杆缠绕在绝缘支撑筒上，提高了测量电阻和屏蔽电阻的绝缘强度，可避免在过电压作用下，测量电阻和屏蔽电阻发生匝间击穿。

附图说明

图1为本发明提供的直流分压器的结构示意图；

图2为图1中绝缘外筒的纵断面结构示意图；

图3为凸形撑条的结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为凹形撑条的结构示意图；

图6为图5的侧视图；

图7为图1中直流分压器上半部分的横截面俯视图；

图8为本发明提供的直流分压器的电气原理图；

其中1－均压环，2－测量电阻和屏蔽电阻，3－绝缘支撑筒，4－外层绝缘筒，5—低压臂电阻，6—第二法兰，7—数据采集单元，8—无线传输单元，9－支撑平板，10—内层绝缘筒，11—底座，12-凸形撑条，13-凹形撑条，14—第一绝缘支撑杆，15—第二绝缘支撑杆，16—屏蔽电阻，17—测量电阻，18-第一法兰；U₁－直流高压，U₂—低压臂电阻输出电压。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

本发明提供的低压侧浮地的标准直流分压器的结构如图1所示，包括中空圆柱体形绝缘外筒，分别同轴安装在所述绝缘外筒两端的均压环1和第一法兰18、以及同轴安装在所述绝缘外筒内的测量电阻和屏蔽电阻2，所述测量电阻17与低压臂电阻5串联后与所述屏蔽电阻16并联；所述均压环1和所述第一法兰18之间的绝缘外筒上同轴固定有不接地的第二法兰6，所述低压臂电阻5的低压端连接所述第二法兰6，所述第二法兰6上固定有用于支撑数据采集单元7和无线传输单元8的支撑平板9，所述数据采集单元7采集所述低压臂电阻5上的电压，并通过所述无线传输单元8将电压发送给上位机。

如图2-6所示，所述绝缘外筒为高度可调的伸缩型绝缘套筒，该伸缩型绝缘套筒由内外两层绝缘筒组成，内外两层绝缘筒之间通过撑条连接，内外两层绝缘筒有部分重叠，且相对滑动，实现绝缘外筒的伸缩，定位和自锁；绝缘外筒的高度根据所测的n级电容的串联放电的电压确定。

撑条由两部分组成，分别固定在内层绝缘筒10和外层绝缘筒4上，两部分撑条中的一部分采用凸形结构，另一部分采用凹形结构，两部分配合，实现内外层相对滑动；两部位撑条均为带有坡度的楔形结构，坡度在撑条的厚度方向上实现，用于实现绝缘外筒的定位与自锁。

如图7所示：外层绝缘筒4内部同轴安装有绝缘支撑筒3，所述测量电阻17和所述屏蔽电阻16分别通过垂直于所述绝缘支撑筒3轴线方向的第一绝缘支撑杆14和第二绝缘支撑杆15缠绕在所述绝缘支撑筒3上；所述第二支撑杆的长度大于所述第一支撑杆的长度。

第一绝缘支撑杆14和第二绝缘支撑杆15的具体安装方式为：在所述绝缘支撑筒3上设有等距离分布在同一圆柱曲面螺旋线上的、轴线垂直于所述绝缘筒轴线的开孔；所述第一绝缘支撑杆14的一端和所述第二绝缘支撑杆15的一端依次交替安装在所述开孔中，并通过粘接剂固定；所述第一绝缘支撑杆14的另一端和所述第二绝缘支撑杆15的另一端均位于所述绝缘支撑筒3外，并在该端开有与所述圆柱曲面螺旋线同方向的凹槽；所述测量电阻17和所述屏蔽电阻16分别沿所述圆柱曲面螺旋线方向安装在所述第一绝缘支撑筒3外端的凹槽内和所述第二绝缘支撑杆15外端的凹槽内。

测量电阻17和低压臂电阻5串联后并联在冲击电压发生器的待测充电电容上，为了方便与待测充电电容电气连接，低压臂电阻5的低压端电气连接在第二法兰6上，外层绝缘筒4的顶端安装第三法兰，测量电阻17的高压端电气连接在第三法兰上，直流电压分压器通过第二法兰6和第三法兰与待测充电电容并联，用于测量待测充电电容上的电压。

测量电阻17使用精密电阻或金属箔电阻，直流耐压2kV，电阻值准确度0.01％，温度系数＜5ppm，低压臂电阻5使用材质相同的电阻。测量电阻17与低压臂电阻5串联后与屏蔽电阻16并联。屏蔽层主要作用是均匀电压、屏蔽杂散电容的干扰，在存在电晕或泄露电流时由屏蔽层提供，保证分压比的恒定性。

如图1和8所示，第二法兰6由同轴安装在外层绝缘筒4上的上下两个法兰，上下两个法兰均通过焊接方式固定在外层绝缘筒4的外壁上；上下两个法兰之间安装有垂直于绝缘外筒轴线方向的支撑平板9；支撑平板9、上下两个法兰上对应设有平行于绝缘外筒轴线方向贯穿的螺孔，支撑平板9通过贯穿螺孔的螺栓固定在上下两个法兰之间；支撑平板9的一侧伸出法兰外，用于安装数据采集单元7和无线传输单元8；

测量电阻17与低压臂电阻5串联后与屏蔽电阻16并联，在外层绝缘筒4的侧壁上开有通孔，连接低压臂电阻5两端的射频电缆分别通过所述通孔引出至所述绝缘外筒外，并与所述数据采集单元7相连，低压臂电阻5上的电压模拟信号通过10位A/D采样转换为数字信号，数字信号通过无线传输单元8传输给PC机。。

直流电压分压器的测量电阻17为300MΩ，低压臂电阻5为3kΩ，计算分压比约为10⁵，当测量电压为100kV时，输出电为1V，可直接与数据采集单元7相连。

内层绝缘筒10底端同轴安装有第一法兰18，第一法兰18通过紧固螺栓固定在垂直于绝缘套筒轴线方向的底座11上，底座11底部安装有滑轮，可方便直流电压分压器的移动。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种低压端浮地的标准直流电压分压器，包括绝缘外筒、分别同轴安装在所述绝缘外筒两端的均压环和第一法兰、以及同轴安装在所述绝缘外筒内的测量电阻和屏蔽电阻，所述测量电阻与低压臂电阻串联后与所述屏蔽电阻并联；其特征在于：所述均压环和所述第一法兰之间的绝缘外筒上同轴固定有不接地的第二法兰，所述低压臂电阻的低压端连接所述第二法兰，所述第二法兰上固定有用于支撑数据采集单元和无线传输单元的支撑平板，所述数据采集单元采集所述低压臂电阻上的电压，并通过所述无线传输单元将电压发送给上位机。

2.根据权利要求1所述的直流电压分压器，其特征在于：

所述绝缘外筒为高度可调的伸缩型绝缘套筒，所述伸缩型绝缘套筒包括内外两层绝缘筒，内层绝缘筒和外层绝缘筒之间通过撑条连接，相对滑动，内层绝缘筒与外层绝缘筒有部分重叠。

3.根据权利要求2所述的直流电压分压器，其特征在于：

所述的撑条由两部分组成，分别固定在内层绝缘筒和外层绝缘筒上；所述撑条两部分，一部分为凸形结构，另一部分为凹形结构，两部分配合相对滑动。

4.根据权利要求3所述的直流电压分压器，其特征在于：

两部位撑条均为带有坡度的楔形结构，坡度在撑条的厚度方向上实现，用于显示绝缘外筒的定位与自锁。

5.根据权利要求2所述的直流电压分压器，其特征在于：

第二法兰同轴固定在外层绝缘筒的外壁上，所述第二法兰包括上下两个法兰，所述上下两个法兰之间固定有垂直于绝缘外筒轴线方向的支撑平板，所述支撑平板的一侧伸出法兰外，数据采集单元和无线传输装置安装在伸出法兰外的支撑平板上。

6.根据权利要求5所述的直流电压分压器，其特征在于：

所述绝缘外筒的侧壁上开有通孔，连接低压臂电阻两端的接线分别通过所述通孔引出至所述绝缘外筒外，并与所述数据采集单元相连。

7.根据权利要求1所述的直流电压分压器，其特征在于：

所述绝缘外筒内同轴安装有绝缘支撑筒，所述测量电阻和所述屏蔽电阻分别通过垂直于所述绝缘支撑筒轴线方向的第一绝缘支撑杆和第二绝缘支撑杆缠绕在所述绝缘支撑筒上；所述第二支撑杆的长度大于所述第一支撑杆的长度。

8.根据权利要求7所述的直流电压分压器，其特征在于：

所述绝缘支撑筒上设有等距离分布在同一圆柱曲面螺旋线上的、轴线垂直于所述绝缘筒轴线的开孔；所述第一绝缘支撑杆的一端和所述第二绝缘支撑杆的一端依次交替安装在所述开孔中；所述第一绝缘支撑杆的另一端和所述第二绝缘支撑杆的另一端均位于所述绝缘支撑筒外，并在该端开有与所述圆柱曲面螺旋线同方向的凹槽；所述测量电阻和所述屏蔽电阻分别沿所述圆柱曲面螺旋线方向安装在所述第一绝缘支撑筒外端的凹槽内和所述第二绝缘支撑杆外端的凹槽内。

9.根据权利要求1所述的直流电压分压器，其特征在于：

所述测量电阻和所述低压臂电阻均为金属箔电阻，所述测量电阻的阻值为300MΩ，所述低压臂电阻的阻值为3kΩ。

10.根据权利要求1所述的直流电压分压器，其特征在于：

所述第一法兰固定在垂直于绝缘套筒轴线方向的底座上，底座底部安装有滑轮。