CN107843760A - 一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器，包括三相电压馈线，每相所述电压馈线接入一支相分压器阻容高压臂，所述相分压器阻容高压臂的低电位端并联接入一支相电压二次阻容分压器和一支零序电压二次阻容分压器，所述相电压二次阻容分压器和零序电压二次阻容分压器的低点位端均与地网相连接，是把现有产品需要使用的两支阻容高压臂减少为一支，与现有产品相比可以节省接近30％的制造成本；本发明的有益效果之二是使现有产品的体积减少接近30％，更容易装入原有电力设备的内部空间，便于实现一次和二次设备的融合。

Description

一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器
技术领域
本发明涉及电力设备领域，尤其涉及一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器。
背景技术
三相交流电压传感器大量用于10kV和20kV配电网，它们安装在配电馈线、柱上开关、开关柜、计量柜、无功补偿装置、负荷控制装置等电力设备上。到目前为止，10kV和20kV配电网使用的交流电压传感器大多数是10kV电磁式电压互感器，其工作原理是在闭合铁心磁路上用绝缘导线绕制互相绝缘的一次绕组和二次绕组，通过电磁感应把一次交流电压变换成与二次绕组匝数和一次绕组匝数成正比的二次交流电压，这种结构的电压互感器按电磁式电压互感器标准GB/T 20840.3－2013制造，二次电压输出额定值为100V、100V/√3以及100V/3。其中100V/3的电压输出按开口三角形接法输出零序电压。
我国配电网正在进行智能化改造，提出了配电网电力设备一二次融合的要求。配电网传统的电力设备如配电变压器、高压开关和断路器、高压电能计量装置、无功补偿装置、馈线终端(FTU)被要求配置电流电压传感器、数字处理器以及数字通讯模块，产品按即插即用方式设计制造，使这些电力设备在接入电力网的同时也接入互联网。电磁式电压互感器由于体量大，难以装入现有电力设备，同时电磁式电压互感器的二次输出负荷是电子电路，不需要提供功率，使用电磁式电压互感器作为交流电压传感器会造成电力资源的浪费。随着电子式电压互感器标准GB/T 20840.7－2007以及非传统互感器标准DL/T1155－2012颁布施行，在10kV和20kV配电网上也使用电子式电压互感器和非传统电压互感器。电子式电压互感器的输出为模拟量时，二次电压输出额定值1.625V、2V、3.25V、4V、6.5V,以及1.625V/√3、2V/√3、3.25V/√3、4V/√3、6.5V/√3。非传统电压互感器的二次电压输出额定值为2V和4V，以及2V/√3和4V/√3。目前10kV和20kV配电网一二次融合工程使用最普遍的交流电压传感器采用阻容分压器结构，分别按三相电压传感器和零序电压传感器设计，必要时把它们组合成三相带零序交流电压传感器。
图1为制造的阻容分压式三相带零序交流电压传感器，每相电压需要使用两支阻容分压器，一支用于相电压二次输出，另一支用于零序二次电压输出。制造这种结构的交流传感器时，由高压电容和高压电阻组合而成的阻容高压臂是产品的主要生产成本。除此之外在一支绝缘套管内装入两支阻容分压器，其绝缘套管的体积要比只装入一支阻容分压器的绝缘套管体积显著增加，在很多情况下就难以装入原有电力设备的内部空间。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器，体积减少接近30％，更容易装入原有电力设备的内部空间。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明提供了一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器，包括三相电压馈线，每相所述电压馈线接入一支相分压器阻容高压臂，所述相分压器阻容高压臂的低电位端并联接入一支相电压二次阻容分压器和一支零序电压二次阻容分压器，所述相电压二次阻容分压器和零序电压二次阻容分压器的低点位端均与地网相连接。
进一步，所述相电压二次阻容分压器由相电压二次阻容高压臂和相电压二次阻容低压臂串联而成；所述零序电压二次阻容分压器由零序电压二次阻容高压臂和零序电压二次阻容低压臂串联而成。
进一步，三相组合后，分别从三支所述相电压二次阻容低压臂的两端输出二次相电压。
进一步，三相组合后，三支所述零序电压二次阻容低压臂并联，所述零序电压二次阻容低压臂的两端输出二次零序电压。
进一步，三支所述零序电压二次阻容低压臂能够合为一支。
进一步，所述相电压二次阻容高压臂由33nF的电容和491.4MΩ的电阻并联；所述相电压二次阻容低压臂由960nF的电容和49kΩ的电阻并联；所述零序电压二次阻容高压臂由15nF的电容与310kΩ的电阻并联；零序电压二次阻容低压臂由650nF的电容与72kΩ的电阻并联。
进一步，所述相分压器阻容高压臂、相电压二次阻容高压臂和零序电压二次阻容高压臂中的电容和电阻的一致性偏差控制在1％之内。
本发明还提供一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器的调试方法，包括以下步骤：
1)第一步把零序二次电压端子d－n短接，相分压器二次电压端子a－n、b－n、c－n接入额定二次负荷，在测试台上其中一相的一次电压端子和接地端子N施加试验电压，另两相的一次电压端子接地，测量施加电压相的相电压误差，通过调校被测量相的相分压器阻容低压臂参数，使相电压误差不超过误差限值的1/3；
2)依照步骤1)对其他两相的相分压器阻容低压臂参数进行调校；然后零序电压二次电压端子d－n接入额定二次负荷，相分压器二次电压端子a－n、b－n、c－n接入额定二次负荷，三相的一次电压端子A、B、C并联，对测试台上三相的一次电压端子和N施加试验电压，依次测量各相的二次电压误差；测得结果称为相电压的零序误差，性质为附加误差；
3)对零序分压回路进行调校，零序二次电压端子d－n接入额定二次负荷，相分压器二次电压端子a－n、b－n、c－n接入额定二次负荷，三相的一次电压端子A、B、C并联，对测试台上三相的一次电压端子和N施加试验电压，调校零序分压器阻容低压臂参数，使零序电压误差不超过允许误差的1/3；然后保持接入的二次负荷和误差测量回路不变，在测试台上其中一相的一次电压端子和N施加试验电压，另两相的一次端子接地，测量零序二次电压误差；测量分别在A、B、C各相施加试验电压时进行；测得结果称为零序电压的三相电压误差，性质为附加误差。
本发明的有益效果为：是把现有产品需要使用的两支阻容高压臂减少为一支，与现有产品相比可以节省接近30％的制造成本。本发明的有益效果之二是使现有产品的体积减少接近30％，更容易装入原有电力设备的内部空间，便于实现一次和二次设备的融合。
附图说明
图1是现有的阻容分压式三相带零序交流电压传感器的电路原理示意图；
图2是本发明的阻容分压式三相带零序交流电压传感器的电路原理示意图；
图3是误差测量和调试的电路原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图2，一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器，包括三相电压馈线1，每相所述电压馈线1接入一支相分压器阻容高压臂2，所述相分压器阻容高压臂2的低电位端并联接入一支相电压二次阻容分压器和一支零序电压二次阻容分压器，所述相电压二次阻容分压器和零序电压二次阻容分压器的低点位端均与地网相连接。
所述相电压二次阻容分压器由相电压二次阻容高压臂11和相电压二次阻容低压臂3串联而成；所述零序电压二次阻容分压器由零序电压二次阻容高压臂13和零序电压二次阻容低压臂7串联而成。
三相组合后，分别从三支所述相电压二次阻容低压臂3的两端输出二次相电压。
三相组合后，三支所述零序电压二次阻容低压臂7并联，所述零序电压二次阻容低压臂7的两端输出二次零序电压。
三支所述零序电压二次阻容低压臂7能够合为一支。
所述相电压二次阻容高压臂11由33nF的电容和491.4MΩ的电阻并联；所述相电压二次阻容低压臂3由960nF的电容和49kΩ的电阻并联；所述零序电压二次阻容高压臂13由15nF的电容与310kΩ的电阻并联；零序电压二次阻容低压臂7由650nF的电容与72kΩ的电阻并联。
所述相分压器阻容高压臂2、相电压二次阻容高压臂11和零序电压二次阻容高压臂13中的电容和电阻的一致性偏差控制在1％之内。
电压传感器的实际误差需要在测试台上调校，图3是产品误差测量和阻容参数调试使用的电路原理示意图。图中交流电源14接入试验变压器15的一次低压绕组，在二次绕组可以输出0～10kV交流电压，施加到准确度0.02级的电压比例标准器16的一次绕组A－X端子，以及交流电压传感器产品17的A－N端子上。电压比例标准器的二次供电绕组a－x端子与交流电位差计18的参考电压输入端子Up－0连接，从Up－0输入的参考电压在K－D回路产生交流微差电压。电压比例标准器的二次比例绕组a0－x0与电压传感器17二次电压端子a－n按减极性串联连接，电压相减后得到的差值电压串接在交流电位差计的K－D回路。该回路中，差值电压、工频检流计与交流微差源串联组成闭合电路，调节微差电源输出便可以使检流计指零。在回路电流为零状态下，微差源的示值就表示差值电压对应的相对于参考电压的幅值百分数及相位角。
一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器的调试方法，如下：
调试分两步进行，第一步把图2结构产品的零序二次电压端子d－n短接，相分压器二次电压端子a－n、b－n、c－n接入额定二次负荷，按图3电路在其中一相的一次电压端子和接地端子N施加试验电压，另两相的一次电压端子接地，测量施加电压相的相电压误差。通过调校被测量相的相分压器阻容低压臂参数，使相电压误差不超过误差限值的1/3。依同样步骤对其他两相的相分压器阻容低压臂参数进行调校。然后零序二次电压端子d－n接入额定二次负荷，相分压器二次电压端子a－n、b－n、c－n接入额定二次负荷，三相的一次电压端子A、B、C并联，按图3电路对三相的一次电压端子和N施加试验电压，依次测量各相的二次电压误差。测得结果称为相电压的零序误差，性质为附加误差。设计时应把这项误差控制在3P级。实施例中相电压的零序误差约为－2％，满足3P级电压互感器要求。
第二步是对零序分压回路进行调校，零序二次电压端子d－n接入额定二次负荷，相分压器二次电压端子a－n、b－n、c－n接入额定二次负荷，三相的一次电压端子A、B、C并联，按图3电路对三相的一次电压端子和N施加试验电压，调校零序分压器阻容低压臂参数，使零序电压误差不超过允许误差的1/3。然后保持接入的二次负荷和误差测量回路不变，按图3电路在其中一相的一次电压端子和N施加试验电压，另两相的一次端子接地，测量零序二次电压误差。测量分别在A、B、C各相施加试验电压时进行。测得结果称为零序电压的三相电压误差，性质为附加误差。制造时应尽量使三相参数对称，把各相施加电压时的误差控制在3P级。实施例中零序电压的三相电压误差不超过1％，满足3P级电压互感器要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器，其特征在于：包括三相电压馈线(1)，每相所述电压馈线(1)接入一支相分压器阻容高压臂(2)，所述相分压器阻容高压臂(2)的低电位端并联接入一支相电压二次阻容分压器和一支零序电压二次阻容分压器，所述相电压二次阻容分压器和零序电压二次阻容分压器的低点位端均与地网相连接。
2.根据权利要求1所述的一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器，其特征在于：所述相电压二次阻容分压器由相电压二次阻容高压臂(11)和相电压二次阻容低压臂(3)串联而成；所述零序电压二次阻容分压器由零序电压二次阻容高压臂(13)和零序电压二次阻容低压臂(7)串联而成。
3.根据权利要求2所述的一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器，其特征在于：三相组合后，分别从三支所述相电压二次阻容低压臂(3)的两端输出二次相电压。
4.根据权利要求2所述的一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器，其特征在于：三相组合后，三支所述零序电压二次阻容低压臂(7)并联，所述零序电压二次阻容低压臂(7)的两端输出二次零序电压。
5.根据权利要求2所述的一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器，其特征在于：三支所述零序电压二次阻容低压臂(7)能够合为一支。
6.根据权利要求2所述的一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器，其特征在于：所述相电压二次阻容高压臂(11)由33nF的电容和491.4MΩ的电阻并联；所述相电压二次阻容低压臂(3)由960nF的电容和49kΩ的电阻并联；所述零序电压二次阻容高压臂(13)由15nF的电容与310kΩ的电阻并联；零序电压二次阻容低压臂(7)由650nF的电容与72kΩ的电阻并联。
7.根据权利要求2所述的一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器，其特征在于：所述相分压器阻容高压臂(2)、相电压二次阻容高压臂(11)和零序电压二次阻容高压臂(13)中的电容和电阻的一致性偏差控制在1％之内。
8.一种阻容分压式三相带零序交流电压传感器的调试方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)第一步把零序二次电压端子d－n短接，相分压器二次电压端子a－n、b－n、c－n接入额定二次负荷，在测试台上其中一相的一次电压端子和接地端子N施加试验电压，另两相的一次电压端子接地，测量施加电压相的相电压误差，通过调校被测量相的相分压器阻容低压臂参数，使相电压误差不超过误差限值的1/3；
2)依照步骤1)对其他两相的相分压器阻容低压臂参数进行调校；然后零序电压二次电压端子d－n接入额定二次负荷，相分压器二次电压端子a－n、b－n、c－n接入额定二次负荷，三相的一次电压端子A、B、C并联，对测试台上三相的一次电压端子和N施加试验电压，依次测量各相的二次电压误差；测得结果称为相电压的零序误差，性质为附加误差；
3)对零序分压回路进行调校，零序二次电压端子d－n接入额定二次负荷，相分压器二次电压端子a－n、b－n、c－n接入额定二次负荷，三相的一次电压端子A、B、C并联，对测试台上三相的一次电压端子和N施加试验电压，调校零序分压器阻容低压臂参数，使零序电压误差不超过允许误差的1/3；然后保持接入的二次负荷和误差测量回路不变，在测试台上其中一相的一次电压端子和N施加试验电压，另两相的一次端子接地，测量零序二次电压误差；测量分别在A、B、C各相施加试验电压时进行；测得结果称为零序电压的三相电压误差，性质为附加误差。
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