CN107134355B - 一种复合绝缘的电子式电压互感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合绝缘的电子式电压互感器，绝缘筒下的底座下设有下封装板，下封装板上穿有封闭的充气管，上封板与下封装板之间的绝缘筒内形成一个密闭的气室，绝缘筒的壁上浇注有屏蔽圈，气室内设有一体结构的陶瓷片式计量分压电阻和陶瓷片式零序分压电阻，陶瓷片式计量分压电阻首端通过修正电容一与高压端子相连接，陶瓷片式零序分压电阻首端通过修正电容二与高压端子相连接，陶瓷片式计量分压电阻和陶瓷片式零序分压电阻的尾端与接地端子相连接，陶瓷片式计量分压电阻和陶瓷片式零序分压电阻的分压端分别与计量端子和零序端子相接。本发明具有计量、零序输出功能，在全工况条件下，其转换精度满足计量0.5级、零序1级的要求。

Description

一种复合绝缘的电子式电压互感器
技术领域
本发明属于互感器技术领域，特别涉及一种电压互感器。
背景技术
智能电网中大量使用各种电力电子装置，并允许接入风能、太阳能等具有随机特性的分布式电源，系统中谐波和暂态扰动等电能质量问题日益突出。与此同时，智能电网中对电能质量敏感的负荷不断增加，对电能质量提出了更高的要求，因此对智能电网电能质量进行高精度、有效检测，对掌握电能质量情况、改善和提高智能电网电能质量具有重要的意义。利用电力互感器准确地传变和检测电能质量一次信号是实现电能质量参数进一步测量、分析的重要前提。电子式电压互感器是既可以测量三相相电压，又可以在电力系统发生单相金属接地故障时，提供零序电压信号的一种电力产品，广泛应用于环网柜、柱上开关控制箱中。该产品具有体积小、安装灵活、无铁磁谐振风险等优点。
传统的电子式电压互感器通常只存在一个分压臂，由一个单独的高压电阻和一个单独的低压电阻组成，用环氧树脂浇注在一起，通过二次调整单元进行数据调整后，装入数据盒中二次灌封。这种产品存在如下问题：
1、传感元件精度不高，温漂在50ppm/℃以上，产品运行时，环境和自身的温度变化在-40℃至+70℃之间，在这个范围内，传感元件的精度变化值达到0.55％，已经超出了产品精度0.5级的要求；
2、高、低压臂电阻是分离的，材质又不同，外界温度变化时，电阻温漂曲线不一致，进一步加大了精度的偏差。
3、传感元件浇注在产品内部，环境温度的变化，会导致浇注材料的热胀冷缩，压迫传感元件，导致输出精度再次出现偏差
4、传感元件是环氧树脂浇注而成，外界温度变化后，环氧树脂的热胀冷缩导致电阻间的介电常数和距离的变化，改变产品自身的电容，造成产品角度偏差无法满足要求。
5、高压屏蔽、低压屏蔽设计不合理，导致产品安装位置的变化、周围电磁环境的变化以及周围的金属材料的距离，都对传感器的精度产生较大影响，其中角度偏差一般可以变化超过±40’，远远超过了0.5级的精度要求。
6、虽然有二次调整单元，但只能针对现场当时状况进行调整，一旦外部条件变化，精度又无法满足要求了。为此，国家电网公司已经将第一代电子式互感器全部退出运行了。
另外，这种互感器功能单一，只能完成相电压、线电压信号的提供，无法提供零序保护电压信号。
因此有必要对原有技术的电子式电压互感器进行彻底改进，满足计量、零序保护信号的提供以及转换精度的要求，为智能电网建设提供技术保障和设备支撑。
发明内容
本发明的第一目的是设计一款电子式电压互感器，满足在全工况条件下，转换精度满足计量0.5级、零序1级的要求，为电力系统提供可靠的产品；本发明的第二目的是设计一款兼具计量、零序输出的组合功能产品，以满足环网柜、开关控制箱等设备小型化的要求。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合绝缘的电子式电压互感器，包括具有绝缘伞裙的绝缘筒、高压端子，绝缘筒下部设有底座，绝缘筒顶部设有上封板，绝缘筒与底座、上封板浇注一体，其特征是绝缘筒下的底座下设有下封装板，下封装板上穿有一根封闭的充气管，上封板与下封装板之间的绝缘筒内形成一个密闭的气室，气室里充满绝缘气体介质；气室处的绝缘筒的壁上浇注有屏蔽圈，气室内设有一体结构的陶瓷片式计量分压电阻和一体结构的陶瓷片式零序分压电阻，陶瓷片式计量分压电阻的首端通过修正电容一与高压端子相连接，陶瓷片式零序分压电阻的首端通过修正电容二与高压端子相连接，陶瓷片式计量分压电阻和陶瓷片式零序分压电阻的尾端与接地端子相连接，陶瓷片式计量分压电阻和陶瓷片式零序分压电阻的分压端分别与计量端子和零序端子相连接；修正电容一与修正电容二浇注在上封板内，高压端子嵌入上封板上。
本发明计量和零序采用陶瓷片式电阻，基材热胀冷缩率小于6ppm/℃，保证电阻的准确率；陶瓷片式电阻厚膜烧结电阻，精度高、一致性好。采用复合绝缘，先用环氧树脂浇注出产品外壳，内部留有气室，将分压组件装配进气室后，封装，加注绝缘气体，保证产品的电气性能，同时，保护电阻片不受固体绝缘热胀冷缩的影响，提高计量的准确性(不存在环氧树脂的热胀冷缩导致电阻间的介电常数和距离的变化)。屏蔽圈不但可以均匀电场，还可以排除外界电磁场对产品精度的影响，同时，起到调节一次电容、提高产品精度的作用；由于屏蔽圈的设置，会影响计量和零序角差，通过修正电容来修正，保证杜绝角度偏差的缺陷。本发明的修正电容还可以提高一次对地的绝缘电阻。下封装板上穿有一根封闭的充气管，在充气前，充气管与外界导通，通过充气管充入绝缘气体介质，充气完成，对充气管通过焊接等手段进行封闭。本发明集计量、零序输出的组合功为一体，满足环网柜、开关控制箱等设备小型化的要求。
作为优选，底座的内壁设有台阶面，下封装板包括连接有上述充气管的下封板和树脂填料层，下封板的外侧边压在底座内壁的台阶面上，树脂填料层设在下封板的外侧，对气室进行密封。
作为优选，计量端子和零序端子分别与接地端子之间连接有计量分压调整电路和零序分压调整电路，计量分压调整电路为计量调整电阻和计量调整电容并联而成，零序分压调整电路为零序调整电阻和零序调整电容并联而成，计量分压调整电路和零序分压调整电路分别浇注在上述的树脂填料层内。
作为优选，绝缘气体介质为SF6气体。
作为优选，上述的屏蔽圈为金属屏蔽网。采用屏蔽网可以降低屏蔽圈的一次电容值，以提高其精度。
作为优选，接地端子、计量端子和零序端子位于底座侧部，并嵌入底座上。
作为优选，底座的底部嵌设有安装嵌件，安装嵌件设有螺纹孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、陶瓷片式电阻，基材热胀冷缩率小于6ppm/℃，保证电阻的准确率；基材上采用厚膜烧结电阻，精度高、一致性好
2、产品采用复合绝缘，先用环氧树脂浇注出产品外壳，内部留有气室，将分压组件装配进气室后，封装，加注绝缘气体介质，保证产品的电气性能，同时，保护电阻片不受固体绝缘热胀冷缩的影响。
3、一次采用的屏蔽工艺，不但可以均匀电场，还可以排除外界电磁场对产品精度的影响，同时，起到调节一次电容、提高产品精度的作用。
4、具有计量、零序输出功能，满足环网柜、开关控制箱等设备小型化的要求。
5、在全工况条件下，其转换精度满足计量0.5级、零序1级的要求。
附图说明
图1为本发明实施例外形结构示意图；
图2为本发明实施例剖视结构示意图；
图3为本发明实施例内部结构立体示意图；
图4为本发明实施例内部结构主视示意图；
图5为本发明实施例绝缘筒与内部分离结构示意图；
图6为本发明实施例电路原理示意图。
图中：1高压端子、2绝缘筒、3上封板、4下封装板、5充气管、6气室、7计量分压电阻、8零序分压电阻、9屏蔽圈、10安装嵌件、21底座、22台阶面、31底板、41下封板、42树脂填料层、Ca修正电容一、C0与修正电容二、a计量端子、da零序端子、R1计量调整电阻、C1计量调整电容、R2零序调整电阻、C2零序调整电容。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，一种复合绝缘的电子式电压互感器，包括具有绝缘伞裙的绝缘筒2、高压端子1，绝缘筒2下部设有一体浇注的底座21，绝缘筒2顶部一体浇注有上封板3，绝缘筒2与底座21、上封板3为一体浇注结构，绝缘筒2下的底座21下设有下封装板4，下封装板4上穿有一根封闭的充气管5，上封板3与下封装板4之间的绝缘筒2内形成一个密闭的气室6，气室6里充满绝缘气体介质,绝缘气体介质为SF6气体；底座21的内壁设有台阶面22，下封装板4包括连接有上述充气管5的下封板和树脂填料层42，下封板41的外侧边压在底座21内壁的台阶面22上，树脂填料层42设在下封板41的外侧，对气室6进行密封。气室6处的绝缘筒2的壁上浇注有屏蔽圈9，上述的屏蔽圈9为金属屏蔽网。气室6内设有一体结构的陶瓷片式计量分压电阻7和一体结构的陶瓷片式零序分压电阻8，陶瓷片式计量分压电阻7的首端通过修正电容一Ca与高压端子相连接1，陶瓷片式零序分压电阻8的首端通过修正电容二C0与高压端子1相连接，陶瓷片式计量分压电阻7和陶瓷片式零序分压电阻8的尾端与接地端子n相连接，陶瓷片式计量分压电阻7和陶瓷片式零序分压电阻8的分压端分别与计量端子a和零序端子da相连接；修正电容一Ca与修正电容二C0分别由多个电容串联而成，修正电容一Ca与修正电容二C0固定在底板31上。
修正电容一Ca、修正电容二C0和底板31浇注在上封板3内，高压端子1嵌入上封板3上，接地端子n、计量端子和零序端子位于底座21侧部，并嵌入底座21上。底座21的底部嵌设有四个安装嵌件10，安装嵌件10设有螺纹孔。
本实施例中，计量端子a和零序端子da分别与接地端子之间连接有计量分压调整电路和零序分压调整电路，计量分压调整电路为计量调整电阻R1和计量调整电容C1并联而成，零序分压调整电路为零序调整电阻R2和零序调整电容C2并联而成，计量分压调整电路和零序分压调整电路分别浇注在树脂填料层42内。
本发明计量和零序采用陶瓷片式电阻，基材热胀冷缩率小于6ppm/℃，保证电阻的准确率；陶瓷片式电阻厚膜烧结电阻，精度高、一致性好。采用复合绝缘，先用环氧树脂浇注出产品外壳，内部留有气室6，将分压组件装配进气室6后，封装，加注绝缘气体，保证产品的电气性能，同时，保护电阻片不受固体绝缘热胀冷缩的影响，提高计量的准确性。采用屏蔽网可以降低屏蔽圈9的一次电容值，以提高其精度。屏蔽圈9不但可以均匀电场，还可以排除外界电磁场对产品精度的影响，同时，起到调节一次电容、提高产品精度的作用；由于屏蔽圈9的设置，会影响计量和零序角差，通过修正电容来修正，保证杜绝角度偏差的缺陷。本发明的修正电容还可以提高一次对地的绝缘电阻。下封装板4上穿有一根封闭的充气管5，在充气前，充气管5与外界导通，通过充气管5充入绝缘气体介质，充气完成，对充气管5通过焊接等手段进行封闭。本发明集计量、零序输出的组合功为一体，满足环网柜、开关控制箱等设备小型化的要求。
本发明采用陶瓷片式电阻，基材热胀冷缩率小于6ppm/℃，保证电阻的准确率；基材上采用厚膜烧结电阻，精度高、一致性好。产品采用复合绝缘，先用环氧树脂浇注出产品外壳，内部留有气室6，将分压组件装配进气室6后，封装，加注绝缘气体介质，保证产品的电气性能，同时，保护电阻片不受固体绝缘热胀冷缩的影响。一次采用的屏蔽工艺，不但可以均匀电场，还可以排除外界电磁场对产品精度的影响，同时，起到调节一次电容、提高产品精度的作用。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种复合绝缘的电子式电压互感器，包括具有绝缘伞裙的绝缘筒、高压端子，绝缘筒下部设有底座，绝缘筒顶部设有上封板，绝缘筒与底座、上封板浇注一体，其特征是绝缘筒下的底座下设有下封装板，下封装板上穿有一根封闭的充气管，上封板与下封装板之间的绝缘筒内形成一个密闭的气室，气室里充满绝缘气体介质；气室处的绝缘筒的壁上浇注有屏蔽圈，气室内设有一体结构的陶瓷片式计量分压电阻和一体结构的陶瓷片式零序分压电阻，陶瓷片式计量分压电阻的首端通过修正电容一与高压端子相连接，陶瓷片式零序分压电阻的首端通过修正电容二与高压端子相连接，陶瓷片式计量分压电阻和陶瓷片式零序分压电阻的尾端与接地端子相连接，陶瓷片式计量分压电阻和陶瓷片式零序分压电阻的分压端分别与计量端子和零序端子相连接；修正电容一与修正电容二浇注在上封板内，高压端子嵌入上封板上。
2.根据权利要求1所述的一种复合绝缘的电子式电压互感器，其特征在于：底座的内壁设有台阶面，下封装板包括连接有上述充气管的下封板和树脂填料层，下封板的外侧边压在底座内壁的台阶面上，树脂填料层设在下封板的外侧，对气室进行密封。
3.根据权利要求2所述的一种复合绝缘的电子式电压互感器，其特征在于：计量端子和零序端子分别与接地端子之间连接有计量分压调整电路和零序分压调整电路，计量分压调整电路为计量调整电阻和计量调整电容并联而成，零序分压调整电路为零序调整电阻和零序调整电容并联而成，计量分压调整电路和零序分压调整电路分别浇注
在上述的树脂填料层内。
4.根据权利要求1所述的一种复合绝缘的电子式电压互感器，其特征在于：绝缘气体介质为SF6气体。
5.根据权利要求1所述的一种复合绝缘的电子式电压互感器，其特征在于：上述的屏蔽圈为金属屏蔽网。
6.根据权利要求1所述的一种复合绝缘的电子式电压互感器，其特征在于：接地端子、计量端子和零序端子位于底座侧部，并嵌入底座上。
7.根据权利要求1所述的一种复合绝缘的电子式电压互感器，其特征在于：底座的底部嵌设有安装嵌件，安装嵌件设有螺纹孔。
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