CN107390000B - 高电压阻抗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高电压阻抗装置，应用于高电压分压器及具有防止泄漏电流配置，该高电压阻抗装置由高电阻组件、内层壳体以及外层壳体组合，高电阻组件封存于内层壳体中，而内、外层壳体为一绝缘体，其间形成充填惰性气体的封闭夹层作为隔离；当高电阻组件施加高电压时，封闭夹层使得外壳体因高压产生于绝缘体表面的泄漏电流以及潮湿、灰尘与电晕效应引起的泄漏电流无法与内壳体内的高电阻组件产生并联效应，而能维持其分压的稳定性，进而有效降低高电阻组件间的长度，并能维持量测电压的线性度，也因此在同样高压环境下分压器的高度得以进一步缩小，有利于移动与使用方便。

Description

高电压阻抗装置

技术领域

本发明涉及一种用于耐高电压的高电压阻抗装置，特别涉及一种高电压阻抗装置，应用于高电压分压器及具有防止泄漏电流配置。

背景技术

在高电压设备中，都采用耐高电压的阻抗组件来获得分压值，该阻抗组件都串联数个高电阻组件来获得耐高电压的功能，以换算取得应用的电压值，而当高电阻组件二端逐渐增加高电压时，其设置环境的空气湿度，抑或是灰尘浓度，在达到一定的高电压时将会产生泄漏电流的现象，该电流与高电阻组件形成等效并联电路因此影响量测的电压值，如果施加的电压愈大，其影响的程度也愈大，因此其量测的电压值就愈具偏脱机性，所以限制其耐高电压的程度，一般的装置都是让高阻抗组件维持在一定的距离来符合分压值的线性度，如果此高阻抗组件做成高压分压器，其成品的高度一定很高，所以导致使用者不方便，如携带、移动、或容易倾倒等缺点。

综上所述，如何提供一种微型耐高电压的阻抗组件的装置而能维持其量测值的线性度是一个重要的技术问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种高电压阻抗装置，可防止高阻抗组件工作于高电压环境时产生泄漏电流的问题。

现有技术中，为了量测高电压设备的高电压值时，会在量测端点以及参考电压间设置一耐高电压分压器，前述的耐高电压分压器内部串联了多个高电阻组件，并透过高电阻组件而获得低电压的分压值来量测直流高电压值；其中多个高电阻组件并联一补偿电路后，就可量测交流高电压值。

由于耐高电压的分压器的两端在施加高电压时，会因高压而在装置的绝缘壳体表面形成泄漏电流，或因潮湿、灰尘与电晕效应等因素在两端点间形成泄漏电流，前述的泄漏电流相当于等效形成的寄生电阻会和耐高电压的分压器内部的高电阻组件产生并联效应，前述的并联效应的阻抗值会随着施加电压的增加而愈趋显著，因而影响耐高电压的分压器的线性度，现有技术为解决此问题，都是透过加长耐高电压分压器两端点间的长度来增加外部环境的阻抗值，以避免造成表面泄漏电流，因此常用的分压器为了维持其线性度就需具有一定的长度才符合需求，所以常用的分压器本体的长度会不利于搬运以及存在容易倾倒的缺点。

为达上述目的，本发明提出一种高电压阻抗装置，应用于高电压分压器及具有防止泄漏电流配置，前述的装置由高电阻组件、内层壳体、以及外层壳体来组合，其中高电阻组件封存于内层壳体中，而内层壳体与外层壳体为一绝缘体，在内层壳体与外层壳体之间的夹层充填惰性气体，并予以封闭该夹层作为隔离，因此当高电阻组件的二端施加直流高电压时，通过该夹层惰性气体的阻隔，使其外层壳体因高压产生在绝缘体表面的泄漏电流，以及因潮湿、灰尘与电晕效应所引起的泄漏电流都无法与内层壳体内的高电阻组件产生并联效应，因此能够有效的降低各高电阻组件之间的长度，仍然能够维持分压值的线性度，也因此在同样高压环境下此装置的高度得以进一步缩小，如此可以增加装置的移动与使用的方便性。

本发明提出一种高电压阻抗装置，应用于高电压分压器及具有防止泄漏电流配置，该装置的内层壳体的高电阻组件的一端与直流高电压接触、而高电阻组件的另一端再与一分压电阻组件串联后即可获得符合线性度的直流分压值，因此该分压器可量测直流高压；其中高电阻组件及分压电阻组件若再并联一补偿电路后，该分压器将可量测交流高电压值。

附图说明

图1为本发明装置的一实施例分解示意图。

图2为本发明装置的一实施例组合示意图。

图3为本发明装置的分压器实施例分解示意图。

图4为本发明装置的分压器实施例底部第二端的剖面图。

图5为本发明装置的分压器实施例顶部第一端的剖面图。

图6为本发明装置的直流分压器实施例的等效电路图。

图7为本发明装置的交流分压器实施例的等效电路图。

图8～9为本发明装置的分压器实施例具有可缩收脚座的示意图。

图10为本发明一实施例的缩收脚座装置的分解示意图。

图11为本发明的缩收脚的立体示意图。

图12为本发明端点保护组件与缩收脚座装置的分解示意图。

图13为本发明缩收脚座装置的闭合模式示意图。

图14为本发明缩收脚座装置的开合模式示意图。

其中，图中：

1、应用于高电压分压器及具有防止泄漏电流配置的高电压阻抗装置；

10、盖板；

1011、第一密封组件；

1012、第二密封组件；

1013、栓锁组件；

11、第一端；

12、第二端；

13、高电阻组件；

131、导电接点；

14、内层壳体；

140、内部空间；

141、凹槽；

15、外层壳体；

16、夹层；

17、端点保护组件；

171、保护环；

172、保护板；

173、接头；

174、保护板开孔；

175、保护环开孔；

19、电路板；

20、开孔；

21、接点开孔；

3、缩收脚座装置；

31、基板；

32、齿轮；

33、缩收脚；

330、枢接端；

331、齿轮端；

332、末端；

3321、垫体；

333、内侧；

34、脚座盖板；

341、容置口；

35、连接件；

E_P、端点部；

P_REF、参考电压点；

VR、可调电阻；

VM、电压表；

Vo、输出电压值；

H、高度；

Cc、电阻补偿组件；

W1、电线。

具体实施方式

以下将描述具体的实施例以说明本发明的实施态样，但其并非用以限制本发明所欲保护的范畴。

请参阅图1，其为本发明应用于高电压分压器及具有防止泄漏电流配置的高电压阻抗装置1的一实施例分解示意图，前述的装置在第一端11以及第二端12之间设有内层壳体14以及外层壳体15，而内层壳体14与外层壳体15都为绝缘体，其中内层壳体14为一空心管体(例如：圆管)，该内层壳体14的内部空间140置放一高电阻组件13，并以一绝缘材料或惰性气体充填其空间(图2)；外层壳体15为一空心管体(例如：圆管)，该外层壳体15的两端外径大于其余管体的外径，外层壳体15套接内层壳体14，使得内层壳体14与外层壳体15之间形成一空隙，该空隙用于防止端点泄漏电流的封闭夹层16(图2)。

前述的内层壳体14与外层壳体15之间隙透过密封组件(例如：O型环等)，或密封材料设置于内层壳体14的二端部与外层壳体15形成一封闭空间，因而具有封闭的功能，内层壳体14的二端部都置有一凹槽141，各该凹槽141可各套接第一密封组件1011后，则与外层壳体15形成一封闭空间该封闭空间即夹层16，并在封闭夹层16内填充抗干扰的惰性气体来增加抗干扰能力，该惰性气体可选择六氟化硫(SF₆)，如此可以降低高电阻组件13在高电压工作时产生外部漏电现象，以及在二端点间形成的表面电阻；前述的高电阻组件13可选用单一颗的高电阻，或者选用多个高电阻串联，但高电阻组件13的形式不以此为限；为增加端点间(第一端11及第二端12)的防止漏电能力，在盖板10与内层壳体14端点之间还置有第二密封组件1012形成多夹层16形式，因此更具有效抗泄漏电流的功能。

前述的高电阻组件13的导电接点131，分别与第一端11以及第二端12做电性连接，此外，该装置还分别在第一端11以及第二端12上放置二个盖板10，该盖板10具有五个孔，其中一孔在中心点(接点开孔21)，另外四个开孔20在边缘，开孔20使用栓锁组件1013(例如：螺丝或插销等)将二盖板10分别结合于外层壳体15的两端，该外层壳体15的两端边缘具有四个孔座，该四个孔座与盖板10边缘的四个开孔20位置相同，因此具有连接固定的功能，如此可以用于加强第一端11与第二端12间的稳定度。

前述的高电阻组件13是指选用多数个100MΩ以上的高电阻串联组合，其高电阻是指可耐压10kV的电阻。

现有的高阻抗直流高压分压装置需在高电阻的二端点(第一端11及第二端12)间配置长度较长的壳体，以避免高电阻二端点在承受高电压下在表面壳体形成一表面电阻，该表面电阻再与高电阻形成并联效应，因而会直接降低高电阻值，所以会影响其分压值量测的线性度；本发明的耐高电压的阻抗组件的应用于高电压分压器及具有防止泄漏电流配置的高电压阻抗装置1，其导电接点131间通过内层壳体14、夹层16内的惰性气体、外层壳体15以及盖板10所形成的隔离结构，从而能避免产生漏电现象，因此在导电接点131间施加相同高电压的条件下，本发明的高电压阻抗装置1因具有防止泄漏电流的配置功能，所以能够比现有的高阻抗高压分压装置的配置长度较短，因而使装置本体达到微型化的功效。

请接着参阅图3，为本发明的高电压阻抗装置的另一实施例分压器示意图，在该实施例中，该装置的二端点(第一端11以及第二端12)上各置有一端点保护组件17，该端点保护组件17为一种由导电材料制成的组件，其结构是由一中空式环形管状的保护环171以及一平板状的保护板172组合，其中保护环171围绕在保护板172的外围，在保护板172上具有五个孔，其中一孔在中心点，另外四个开孔20在边缘，在保护板172中心点的孔提供了高电阻组件13的两端点(第一端11、第二端12)连接作用，另外四个孔(保护板开孔174)置于边缘，该五个孔的位置对应于盖板10的五个开孔20位置，其中使用四个栓锁组件1013将保护组件17固定于外层壳体15的第二端12。

请接着参阅图4，为本发明的高电压阻抗装置1的分压器实施例底部第二端12的剖面图，其中内层壳体14内的高电阻组件13一端的导电接点131经由盖板10的中心点的孔(接点开孔21)，再通过保护板172的中心点的孔引出即为一端点部E_P，该端点部E_P与一电路板19上的一可调电阻VR(或半可调电阻)的一端连接，该电路板19固定于保护板172上，该可调电阻VR的另一端连接保护环171，该保护环171为参考电压点P_REF，因此让可调电阻与高电阻组件13形成一串行电路；其中保护环171的环形管状侧边置有2个孔，一孔(保护环开孔175)是引入端点部E_P连接的电线，电线的另一端连接一BNC型式的电路接头173，该接头173嵌于保护环171的环形管状侧边的另一孔上，因此能够从BNC型式的电路接头173引出提供量测电压的接点，该接点即可经由一电压表直接量测电压值，如该图中的虚线所示，或在端点部E_P连接一同轴电缆线输出；保护环171的环形管状的高度h高于前述的端点部E_P、以及可调电阻，故可避免量测的电压受到外部对象接触干扰。前述的电线是使用包覆有绝缘层的电线，以避免端点部E_P与保护环171发生短路。

请接着参阅图5，其为本发明装置的分压器实施例顶部第一端11的剖面图，其中保护环171围绕在保护板172的外围，在保护板172中心点的孔提供高电阻组件13的第一端11与端点保护组件17导通连接，因此该保护环171方便与量测的高电压接触，有利于操作，保护板172的保护板开孔174的位置是对应盖板10的盖板10开孔20，并使用栓锁组件1013经由盖板10开孔20以及保护板开孔174将端点保护组件17固定于外层壳体15的第一端11。

请接着参阅图6，其为本发明装置的分压器实施例的直流等效电路图，该直流等效电路为高电阻组件13与可调电阻串联后再与参考电压点P_REF连接，其中在端点部E_P间架设一电压表VM(可选用数字电压表或模拟电压表)来量测端点部E_P上的电压值，如此即可量测直流高电压Vo。

请接着参阅图7，其为本发明装置的分压器实施例的交流等效电路图，该交流等效电路与直流等效电路图6相似，两者的差异在于直流等效电路图6的高电阻组件13以及可调电阻VR都并联了电阻补偿组件Cc(例如：电容、电感等频率补偿组件)后，该高电压阻抗装置1即可量测交流高电压Vo。

请接着参阅图8～9，其为本发明的高电压阻抗装置1的分压器于另一实施例中具有缩收脚座装置3，缩收脚座装置3与第二端12位置的保护板172的环形管状的底边连接，前述的缩收脚座装置3具有多个缩收脚33，缩收脚33的一端枢接于缩收脚座装置3，并在施力于缩收脚33时以水平方向进行缩放。由于缩收脚33具有水平方向的缩放功能，当其脚座伸展时，可增加水平方向的支撑距离，因此有利于本发明的高电压阻抗装置1的操作稳定性。

现有技术的高阻抗电阻设备的二端施加高电压时，由于高阻抗电阻设备内的各个电阻接点的电压大都远高于环境电压，因此当工作环境较为潮湿或者空气中灰尘浓度较高时，其电阻接点容易与外部环境形成漏电路径、因而影响电压分压值的线性度，抑或在电阻接点间形成并联的寄生电阻；而本发明装置透过封闭夹层16(图3)的惰性气体来环绕保护高电阻组件13，因此能够增强阻隔高电阻组件13的泄漏电流，在相同的外界环境条件下，本发明的分压器的高度就能有效的降低而仍然能够维持量测电压的线性度。

请接着参阅图10，其为前述缩收脚座装置3第一实施例的分解示意图，缩收脚座装置3包含基板31、齿轮32、多个缩收脚33以及脚座盖板34，基板31的设置面上设有多个用来连接缩收脚33的连接部(例如：插孔)，齿轮32置于基板31的一面上，而且齿轮32受到缩收脚33带动时可相对于基板31转动，前述的缩收脚33的枢接端330(图11)经由连接件35枢接于基板31的连接部，使缩收脚33具有摆动的功能，且多个缩收脚33围绕在齿轮32的周围，缩收脚33的一端定义为齿轮端331并啮合齿轮32的一端；而缩收脚33的另一端定义为末端332，其中缩收脚33的摆动带动齿轮32转动，更透过齿轮32连动其他的缩收脚33，同样做远离或靠近齿轮32的功能。

前述的脚座盖板34设于齿轮32以及缩收脚33上，以让齿轮32以及缩收脚33位于脚座盖板34以及基板31间，并经由连接件35(螺丝及螺帽组，或铆钉等组件)与基板31的连接部(插孔)进行连接，以将齿轮32以及缩收脚33容置于脚座盖板34与基板31间所形成的容置空间，前述的齿轮32以及缩收脚33系形成于同一平面。在另一实施例中，基板31的外形为圆环，而齿轮32为圆环形齿轮32，且齿轮32以及缩收脚33在闭合模式下形成的结构匹配该基板31的外形。

请共同参阅图11，其为本发明的缩收脚33的立体示意图，缩收脚33的枢接端330经由连接件35(例如：枢轴螺丝以及固定螺帽)与基板31枢接，前述的枢接端330在缩收脚33上的位置是邻近于齿轮端331的位置，而缩收脚33围绕在齿轮32的内侧333，且呈弧状，用于闭合模式下贴附齿轮32的外环，其中齿轮端331包含弧形结构，用于开合模式下带动齿轮32转动。

在另一实施例中，前述缩收脚33的末端332的一面上设有一垫体3321，相对的，前述的脚座盖板34还自外缘向内形成多个容置口341，以能在闭合模式下容置垫体3321。

此外，基板31的另一面可经由接点来固定任何设备，请接着参阅图12，其为本发明缩收脚座装置3第二实施例的分解示意图，第二实施例与第一实施例相似，两者的差异在于第二实施例还包含端点保护组件17，端点保护组件17设于基板31的另一面，并包含保护板172以及保护环171，前述的保护板172上设有电阻接点。

请接着参阅图13，其为本发明缩收脚座装置3的闭合模式示意图，请接着参阅图14，当使用者欲展开缩收脚座装置3时，仅需将其中之一的缩收脚33的末端332以远离缩收脚座装置3的摆动拉出，而缩收脚33的齿轮端331的转动会经由齿轮32带动其他的缩收脚33也同时摆动，因而能快速的开启全部的缩收脚33；相对的，当使用者需收合缩收脚座装置3时，也只需将其中之一的缩收脚33的末端332以朝向缩收脚座装置3的摆动方向推入后，并经由齿轮32的带动来快速收合其他的缩收脚33。

本发明的缩收脚座装置3是作为前述高电压阻抗装置的脚座，并经由连接件35连接至高电压阻抗装置的一端。由于高电阻装置体积较为庞大，因此在移动或安置时，使用者仅需将单一的缩收脚33拉出后，即可连动其他的缩收脚33，并展开全部的缩收脚33，以形成稳固的脚座；此外，当需收纳时，仅需将单一缩收脚33推入缩收脚33座中，便可收合全部的缩收脚33，因此本案的缩收脚座装置3可与其搭配的设备具有增加稳定的功效。

上列详细说明是针对本案的一可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本案的专利范围，凡未脱离本案技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (11)

1.一种高电压阻抗装置，应用于高电压分压器及具有防止泄漏电流配置，其特征在于，包含：

一高电阻组件，包含一个或多个串联的高电阻；

一内层壳体，该内层壳体为空心管形的绝缘壳体，位于高电压阻抗装置的第一端以及第二端之间，其中该内层壳体的内部空间置放该高电阻组件，并以一绝缘材料或惰性气体充填该内部空间，在该内层壳体的二端部分别置有一凹槽，该凹槽各套接第一密封组件；

一外层壳体，该外层壳体为一管形的绝缘壳体，位于高电压阻抗装置的第一端以及第二端之间，该外层壳体套接内层壳体，以通过该内层壳体上的该第一密封组件与该外层壳体密接而形成封闭夹层，并在该封闭夹层内填充惰性气体；

其中该外层壳体的两端各与一盖板组合固定，各盖板内面与该内层壳体的二端部之间各置有第二密封组件；

其中，所述第一端和所述第二端还分别安装有端点保护组件，各端点保护组件包含一中空式环形管状的保护环以及一平板状的保护板，其中该保护环围绕在该保护板的外围，其中该保护板经由栓锁组件以连接该外层壳体，其中该高电阻组件上的一导电接点经由位于第一端的该盖板的开孔以连接至位于该第一端的该端点保护组件；其中该高电阻组件上另一导电接点经由位于第二端的该盖板的开孔，再通过位于该第二端的该端点保护组件的开孔，以连接位于一电路板上的一可调电阻的一端点部，该电路板固定于该保护板上，该可调电阻的另一端连接该保护环，其中该第二端的该保护环设定为参考电压点，其中该端点部经由电线连接一接头，该接头嵌设于位于该第二端的该保护环上。

2.根据权利要求1所述的高电压阻抗装置，其特征在于，该高电阻组件以及该可调电阻还并联电阻补偿组件以量测交流高电压。

3.根据权利要求1所述的高电压阻抗装置，其特征在于，位于第二端的该端点保护组件的底边连接一缩收脚座装置，该缩收脚座装置包含：

基板，该基板的设置面上包含多个连接部；

齿轮，置于该基板上，该齿轮受到带动可相对于该基板转动；以及

多个缩收脚，各缩收脚的枢接端经由连接件枢接于该基板的连接部并围绕于该齿轮，该缩收脚的一端为齿轮端并啮合该齿轮的一端，该缩收脚的另一端为末端；

其中，该缩收脚在相对于该基板摆动下带动该齿轮的转动，以透过该齿轮连动其他的缩收脚，并在施力于该缩收脚时以水平方向进行缩放。

4.根据权利要求3所述的高电压阻抗装置，其特征在于，该缩收脚座装置还包含脚座盖板，该脚座盖板设于该齿轮以及缩收脚上，以使该齿轮以及多个缩收脚位于该脚座盖板与该基板形成的容置空间内，其中该脚座盖板自外缘向内形成多个容置口，用于闭合模式下容置该缩收脚的末端的垫体。

5.根据权利要求3所述的高电压阻抗装置，其特征在于，缩收脚围绕在该齿轮的一侧，且呈弧状，用于闭合模式下贴附该齿轮的外环；其中该齿轮端包含弧形结构，用于开合模式下带动该齿轮转动。

6.根据权利要求3所述的高电压阻抗装置，其特征在于，该枢接端的位置是邻近于该齿轮端的位置。

7.根据权利要求3所述的高电压阻抗装置，其特征在于，该齿轮为圆环形齿轮。

8.根据权利要求3所述的高电压阻抗装置，其特征在于，该连接部为插孔，该连接件为插销组件。

9.根据权利要求3所述的高电压阻抗装置，其特征在于，还包含一脚座盖板，其中该齿轮以及多个缩收脚位于该脚座盖板以及该基板之间。

10.根据权利要求9所述的高电压阻抗装置，其特征在于，该脚座盖板与经由该连接件与该基板的该连接部接合。

11.根据权利要求10所述的高电压阻抗装置，其特征在于，该基板的外形为圆环，该齿轮为圆环形齿轮，且该齿轮以及该多个缩收脚在闭合模式下形成的结构匹配该基板的外形。

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