CN109557354A - 一种含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，包括空心绝缘子、金属法兰、固定法兰、阻容均压组件、高压臂、低压臂和底座；高压臂与低压臂设置于空心绝缘子内部，空心绝缘子两端安装金属法兰；金属法兰的内壁安装固定法兰，阻容均压组件两端分别与固定法兰连接；高压臂包括多级串联的阻容混联拓扑单元，低压臂包括一级阻容混联拓扑单元，该宽频电压互感器一次绝缘可靠性高，电压测量精度高，能够实现宽频电压信号的准确测量。本发明提供的宽频电压互感器既适用于交流系统，也可以适用于直流系统，且应用范围广，具体应用范围涵盖直流输电工程、交流输/配电工程、高速铁路电网及任何具有宽频电压信号测量需求的领域和场合。

Description

一种含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种高精度、快速响应、高可靠性、免现场效验的含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器。

背景技术

直流输电系统中直流电压互感器是不可缺少的主设备，承担着电能计量、电量监测、继保信号传送等的重要作用。现有技术中的直流电压互感器是由一系列电阻元件串联而成的电阻分压器构成，为了防止电阻分压器受各种暂态过电压(包括雷电过电压)的影响，通常在电阻分压器上并联均压电容器。具体的直流电压互感器原理图如图1所示。根据电压等级的不同，组成的电阻分压器和电容分压器级数不同。图1中，最下端的一级称之为低压臂，之上若干级构成高压臂，R₂表示低压臂电阻，C₂表示低压臂电容，R₁表示高压臂电阻，C₁表示高压臂电容，其中R₁＝R₁₁+R₁₂+...+R_1n，C₁＝C₁₁∥C₁₂∥...∥C_1n。一次电压U_p作用于高压臂，低压臂输出电压U_s用于连接二次系统。

上述现有技术中的直流电压互感器具有如下三方面的缺点：

1)结构设计缺陷导致一次绝缘可靠性低：

在直流输电工程的一次设备中，直流电压互感器故障率比较高，故障以绝缘故障居多。一次绝缘可靠性问题主要包括一次结构设计缺陷、阻容元件选型和绝缘设计等。

直流电压互感器的结构设计缺陷体现在为了满足绝缘性能要求，由电阻R₁₁、R₁₂、...、R_1n串联构成的电阻分压器及由电容C₁₁、C₁₂、...、C_1n串联构成的均压电容器被安置在一支空心绝缘子内部，两端用法兰封装。空心绝缘子内部充满绝缘介质以满足绝缘要求，直流电压互感器整体结构示意图如图2。空心绝缘子外表面处于大气环境下，日积月累容易聚集污物，特别是在直流电场作用下，这种污物的聚集速度和程度会比交流电场更严重。干燥的污秽物电导率比较低，遇上大雾或小雨前期，空心绝缘子表面聚集的污秽物受潮，电导率增大。这种情况，空心绝缘子外侧的电位分布受空心绝缘子外表面污秽程度及潮湿状态影响，湿度较大的区域，电导率高，电压降小；湿度较小的区域，电导率小，电压降高。于此同时，直流电压互感器内部的阻容分压器由于不受外界污秽的影响，轴向上从上端到下端的电位分布呈现比较均匀的状态。污秽的影响导致直流电压互感器轴向及径向电位分布极不均匀，使局部产生较大电位差，而电位分布不均将直接影响局部电场强度，使电场强度分布发生畸变，当这种畸变严重到足以游离空气的时候，空心绝缘子外侧就会发生闪络现象(即污秽闪络现象)，严重时会导致空心绝缘子与内部阻容元件间发生击穿故障，使直流电压互感器出现永久性损坏。

2)轴向温度梯度大且温升高，导致直流电压测量精度低：

直流电压互感器空心绝缘子采用单支绝缘子结构，绝缘子由复合材料套管和位于顶部与底部的两个金属法兰组成。复合材料比热小，散热性能差；金属法兰比热大，散热性能好。意味着现有结构的直流电压互感器散热性能差，导致发热元件(即电阻)产生的热量随着绝缘介质汇集到空心绝缘子内部的上端，使得直流电压互感器空心绝缘子内部上端和下端出现较大的温度梯度，视电压等级的不同，温差可达50K或60K以上。电阻元件在不同温度下其阻值将发生改变，温度变化越大，阻值偏移越大，进而使电阻分压器的分压比发生变化，带来测量误差，影响直流电压测量精度。同时，过高的温升将对直流电压互感器内部的电阻及电容元件的工作稳定性产生影响，使元件寿命大大减少甚至永久损坏。现有直流电压互感器允许最高环境温度为40℃。

3)无法实现对于宽频电压信号的准确测量，具体体现在：

3-1)不具备高频电压信号(3kHz-200kHz以上)的测量能力：

现有技术中的直流电压互感器的电路拓扑结构是将高压臂每级电阻元件R₁与电容元件C_1n并联组成若干阻容并联单元，随后将阻容并联单元串联组成阻容分压器，构成直流电压互感器的一次本体。在此将该拓扑结构称为阻容并联拓扑结构。采用阻容并联拓扑结构的直流电压互感器可以对直流电压、低频交流电压信号(3kHz以内)进行测量，但是无法测量高频电压信号。

为实现柔性直流电网的超高速保护，相对于常规直流工程，柔性直流电网系统需要电压、电流互感器具有200kHz以上的截止频率，25us以下的响应时间。电压变化率和幅值的准确测量对于柔性直流电网实现快速、可靠、准确保护至关重要。宽测量范围、快速传变特性、低延迟时间的电压互感器能够对系统额定参数和故障参数进行宽范围测量，并具有较为准确测量精度，较低的延迟特性，能够准确测量到发生故障后的行波过程。根据国家标准(GB/T26217-2010)，直流电压互感器截至频率(-3dB)仅为3kHz，响应时间250us。上述对于频率特性的要求已无法满足柔性直流电网快速保护的要求。

3-1)低频电压信号(0Hz-3kHz)的测量精度低：

由于直流电压互感器高压臂与周围的接地体或带电体之间存在杂散电容，在高电压作用下，杂散电容电流流出或流入高压臂，导致电压测量误差。这种误差称为附加误差，附加误差随着电压等级的增高而加大。

交流电网中使用的电容式电压互感器通过显著增大电容量的措施来减少杂散电容对于测量精度的影响。但对于直流电压互感器，由于其原理与交流电压互感器不同，电气性能要求也不同，因此电容量不允许取值过大，导致低频电压信号的测量精度低(误差可达30％)，无法用于直流电网中低频电压信号的准确测量，更无法应用于交流电网的电压计量与保护。

发明内容

为了至少克服上述现有技术中一次绝缘可靠性低、电压测量精度低以及无法实现宽频电压信号的准确测量的不足之一，本发明提供一种含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，包括空心绝缘子、金属法兰、固定法兰、阻容均压组件、高压臂、低压臂和底座；高压臂与低压臂串联后，设置于空心绝缘子内部；空心绝缘子两端安装金属法兰，空心绝缘子顶端的金属法兰与一次系统连接，其底端的金属法兰通过底座接地，低压臂输出端与二次系统连接；金属法兰的内壁安装固定法兰，阻容均压组件两端分别与固定法兰连接；高压臂包括多级串联的阻容混联拓扑单元，低压臂包括一级阻容混联拓扑单元，该宽频电压互感器一次绝缘可靠性高，电压测量精度高，能够实现宽频电压信号的准确测量。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，包括空心绝缘子、金属法兰、固定法兰、阻容均压组件、高压臂、低压臂和底座；

所述高压臂与低压臂串联后，设置于空心绝缘子内部；

所述空心绝缘子两端安装金属法兰，所述空心绝缘子顶端的金属法兰与一次系统连接，其底端的金属法兰通过底座接地，所述低压臂输出端与二次系统连接；

所述金属法兰的内壁安装固定法兰，所述阻容均压组件两端分别与固定法兰连接；

所述高压臂包括多级串联的阻容混联拓扑单元，所述低压臂包括一级阻容混联拓扑单元。优选的，所述阻容混联单元包括测量电容组件、阻尼电阻组件和测量电阻组件，所述测量电容组件与阻尼电阻组件串联后，与测量电阻组件并联。

所述测量电容组件包括一个或多个串联的测量电容元件；

所述阻尼电阻组件包括多个串联的阻尼电阻单元，所述阻尼电阻单元包括多个并联的阻尼电阻元件；

所述测量电阻组件包括多个并联的测量电阻单元，所述测量电阻单元包括多个并联的测量电阻元件。

所述阻尼电阻元件和测量电阻元件均采用同轴等间距布置方式。

优选的，所述阻容均压组件包括n个阻容均压单元，所述阻容均压单元包括并联的均压电阻元件和均压电容元件。

优选的，所述阻容均压组件与阻容混联拓扑单元通过位于金属法兰端面的密封圈密封于空心绝缘子内部。

优选的，所述阻容混联拓扑单元与阻容均压组件之间以及阻容混联拓扑单元与固定法兰之间均充满绝缘介质，所述绝缘介质采用绝缘油或绝缘气体。

优选的，所述空心绝缘子的数量由工况电压等级要求确定。

优选的，若实际工况要求宽频电压互感器测量精度为0.2级，则每个空心绝缘子内部设置1个阻容均压组件；

若实际工况要求所述宽频电压互感器测量精度高于0.2级，则在每个空心绝缘子内部设置2个或2个以上阻容均压组件，所述阻容均压组件并联于固定法兰之间。

优选的，所述空心绝缘子设有一个或至少两个。

优选的，所述空心绝缘子的数量为至少两个时，至少两个空心绝缘子依次串联，每个空心绝缘子两端安装金属法兰，所述阻容均压组件两端分别与固定法兰连接；

所述高压臂一端通过第一个空心绝缘子顶端的金属法兰与一次系统连接，所述低压臂输出端通过电缆与二次系统连接。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器包括空心绝缘子、金属法兰、固定法兰、阻容均压组件、、阻容混联拓扑单元和底座，空心绝缘子两端安装金属法兰，空心绝缘子顶端的金属法兰与一次系统连接，其底端的金属法兰与底座连接；金属法兰的内壁安装固定法兰，阻容均压组件两端分别与固定法兰连接；阻容混联拓扑单元两端分别通过金属法兰与一次系统和二次系统连接，该宽频电压互感器一次绝缘可靠性高，电压测量精度高，能够实现宽频电压信号的准确测量；

本发明中金属法兰数量较现有技术增加了2N-2个(N代表空心绝缘子数量)，空心绝缘子数量越多，金属法兰的数量则越多。金属法兰材料的比热远远大于空心绝缘子材料，空心绝缘子数量的增多有利于迅速散热，降低电压互感器内部温升，减小了电阻的阻值偏移，提高了直流电压测量精度，显著拓宽电压互感器产品使用温度范围(-40℃至+70℃)，提高宽频电压互感器的运行可靠性；

本发明不仅具有直流电压、低频电压信号、高频电压信号的测量能力，且显著减小了电阻的阻值偏移，测量带宽可达2MHz以上，直流电压测量精度可达0.1级，响应时间小于25us；

本发明显著降低了自身内部温升，与现有技术中的直流电压互感器相比，温升降低了50％以上，提高运行可靠性，延长元件使用寿命；

本发明提供的宽频电压互感器使用环境温度范围与现有技术中的直流电压互感器相比，拓宽至-40℃至+70℃；

本发明显著减小了径向(水平方向)空心绝缘子与阻容分压器的电位差，改善了空心绝缘子局部的电场分布，有效避免空心绝缘子外侧发生闪络，以及空心绝缘子与内部阻容混联拓扑单元、阻容均压组件间发生击穿故障，显著提高了宽频电压互感器污秽耐受等级，提高了一次绝缘可靠性；

本发明中的阻容混联拓扑单元处于完善的屏蔽状态，最大程度减小附加误差，提高了直流电压测量精度和宽频电压信号的测量精度；

本发明显著降低了电阻表面的电场强度，有效抑制电阻表面的电晕放电，提高了电阻的绝缘可靠性；

本发明显著降低了电阻元件的电感，从而减小系统谐振，提高了电压互感器对于高频电压信号的测量精度；

本发明提供的宽频电压互感器既适用于交流系统，也可以适用于直流系统；

本发明应用范围广，具体应用范围涵盖直流输电工程、交流输/配电工程、高速铁路电网及任何具有宽频电压信号测量需求的领域和场合。

附图说明

图1是现有技术中直流电压互感器原理示意图；

图2是现有技术中直流电压互感器整体结构示意图；

图3是本发明实施例中阻容混联拓扑单元结构图；

图4是本发明实施例中阻容均压组件结构图；

图5是本发明实施例中含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器结构图；

图6是本发明实施例中阻容混联拓扑单元在选取4种阻值的阻尼电阻时电压互感器的响应波形示意图；

图7是本发明实施例中表示电阻数量为1时电阻元件周围的电场分布示意图；

图8是本发明实施例中表示电阻数量为2时电阻元件周围的电场分布示意图；

图9是本发明实施例中表示电阻数量为4时电阻元件周围的电场分布示意图；

图中，1-金属法兰，2-空心绝缘子，3-阻容均压单元，4-固定法兰，5-阻容混联拓扑单元，6-绝缘介质，7-底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供了一种含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，其具体结构图如图5所示，其包括空心绝缘子2、金属法兰1、固定法兰4、阻容均压组件、高压臂、低压臂和底座7。

其中高压臂与低压臂串联后，设置于空心绝缘子2内部，空心绝缘子2两端安装金属法兰1，空心绝缘子2顶端的金属法兰与一次系统连接，其底端的金属法兰通过底座7接地，低压臂输出端与二次系统连接；

金属法兰1的内壁安装固定法兰4，阻容均压组件两端分别与固定法兰4连接；高压臂包括多级串联的阻容混联拓扑单元，低压臂包括一级阻容混联拓扑单元。

上述的空心绝缘子2可以设有一个，也可以设有至少两个，具体如下：

1)空心绝缘子2的数量为一个时，该空心绝缘子2两端安装金属法兰1(共2个金属法兰)，金属法兰1的内壁安装固定法兰4(即设有2个固定法兰4)，阻容均压组件两端分别与固定法兰4连接，阻容混联拓扑单元5两端分别通过两个金属法兰1与一次系统和二次系统连接。

2)空心绝缘子2的数量为至少两个时，至少两个空心绝缘子依次串联，每个空心绝缘子两端安装金属法兰1，金属法兰1的内壁安装固定法兰4，阻容均压组件两端分别与固定法兰4连接；高压臂一端通过第一个空心绝缘子顶端的金属法兰与一次系统连接，低压臂输出端通过电缆与二次系统连接。

阻容均压组件与阻容混联拓扑单元5通过位于金属法兰1端面的密封圈密封于空心绝缘子2内部。

空心绝缘子2的具体数量由工况电压等级要求确定，一个或至少两个空心绝缘子2内部充满绝缘介质6，绝缘介质6可以采用绝缘油或绝缘气体。

空心绝缘子2内部设置的阻容均压组件的数量具体分为以下两种情况：

1)若实际工况要求宽频电压互感器测量精度为0.2级，则每个空心绝缘子2内部设置1个阻容均压组件；

2)若实际工况要求所述宽频电压互感器测量精度高于0.2级，则在每个空心绝缘子2内部设置2个或2个以上阻容均压组件，阻容均压组件并联于固定法兰4之间。

阻容混联拓扑单元5结构图如图3所示，图3中，最下端的一级称之为低压臂，之上若干级构成高压臂，低压臂包括测量电阻组件R₂，测量电容组件C₂，阻尼电阻组件R₄，其中的R₂包括R_2a、R_2b，其中的R₄包括R_4a和R_4b；高压臂具体包括测量电阻组件R₁，测量电容组件C₁，阻尼电阻组件R₃，其中的R₁包括测量电阻元件R_11a、R_11b、R_12a、R_12b、…、R_1Ma、R_1Mb，其中的C₁包括测量电容元件C₁₁、C₁₂、…、C_1M，其中的R₃包括阻尼电阻元件R_31a、R_31b、R_32a、R_32b、…、R_3Ma、R_3Mb。R₁＝R_11a//R_11b+R_12a//R_12b+...+R_1Ma//R_1Mb，C₁＝C₁₁∥C₁₂∥...∥C_1M，R₃＝R_31a//R_31b+R_32a//R_32b+...+R_3Ma//R_3Mb。一次电压U_p作用于高压臂，低压臂输出电压U_s用于连接二次系统。

阻容混联拓扑单元5包括测量电容组件、阻尼电阻组件和测量电阻组件，测量电容组件与阻尼电阻组件串联后，与测量电阻组件并联；

阻容混联拓扑单元5中阻容混联单元的数量由工况电压等级要求、系统参数设置、电阻选型确定。对于一个阻容混联单元，测量电阻元件并联的数量由电压互感器的额定电流值、电压互感器内部温升、阻容混联单元电场分布及电压互感器电压测量精度要求确定。阻尼电阻元件并联的数量由系统参数设置、电压互感器内部温升、测量电容元件性能要求、阻容混联单元电场分布及电压互感器电压测量精度要求确定。

阻尼电阻组件包括至少两个并联的阻尼电阻元件，测量电阻组件包括至少两个并联的测量电阻元件。

阻容均压组件结构图如图4所示，图4中，C₃₁、C₃₂、…、C_3n为均压电容元件，R₅₁、R₅₂、…、R_5n为均压电容元件，阻容均压组件包括n个阻容均压单元3，阻容均压单元3包括并联的均压电阻元件和均压电容元件。

本发明实施例提供的高精度、快速响应、高可靠性、免现场效验的宽频电压互感器主要基于如下三项技术：

1)宽频电压测量技术：

根据波过程理论及波阻抗匹配技术，本发明提出如图3所示的阻容混联拓扑单元5，阻容混联拓扑单元5包括M个依次串联的阻容混联单元，阻容混联单元包括测量电容元件、阻尼电阻组件和测量电阻组件，测量电容元件与阻尼电阻组件串联后，与测量电阻组件并联。在进行高频电压信号测量时，测量回路会产生严重的谐振，给测量结果带来较大误差。本发明通过在电容回路中串联阻尼电阻，可以有效抑制谐振，保证电压互感器对于高频电压信号的准确测量。本发明实施例的阻容混联拓扑单元在选取4种阻值的阻尼电阻时电压互感器的响应波形示意图如图6所示，不同线条表示阻尼电阻值不同，从图6可以看出随着阻值的增加，震荡逐渐减小。采用阻容混联拓扑单元5的电压互感器具有对直流电压、低频交流电压、高频电压信号的测量能力，实现了对于电压信号的宽频、快速测量，测量带宽可达2MHz以上，响应时间小于25us，拓宽了电压互感器应用领域和应用场合(可应用于传统直流输电工程、柔性直流输电工程、交流输/配电工程、高速铁路电网及任何具有宽频电压信号测量需求的领域和场合)。

2)多级阻容均压技术：

本发明实施例采用了多级级联的阻容均压组件，阻容均压组件包括n个阻容均压单元3，阻容均压单元3包括并联的均压电阻元件和均压电容元件。使用多节串联空心绝缘子代替现有的单支空心绝缘子，每节空心绝缘子内部并联安装阻容均压单元3，阻容均压单元3两端分别与对应空心绝缘子两端的固定法兰4连接，则与各节空心绝缘子并联的阻容均压单元3从上到下也是串联关系，与阻容混联拓扑单元5共同密封于空心绝缘子内。阻容均压单元3与处于同一节空心绝缘子内的阻容混联拓扑单元5没有电气连接。由于阻容均压组件封装于空心绝缘子内部，不受外部污秽环境影响，放置于其内部的电阻元件可将各节空心绝缘子的轴向(垂直方向)直流电位进行箝位，使空心绝缘子在轴向上具有较为均匀的电位分布。通过采用多级级联的阻容均压组件有效减小了径向(水平方向)上空心绝缘子与阻容混联拓扑单元5的电位差，进而改善了空心绝缘子局部的电场分布，有效避免空心绝缘子外侧发生闪络，以及空心绝缘子与内部阻容分压器、阻容均压电容器间发生击穿故障，显著提高了宽频电压互感器产品污秽耐受等级。

本发明实施例采用了多级级联技术，用多支较短的空心绝缘子取代单支较长的空心绝缘子，则金属法兰数量较现有技术增加了2N-2个(N代表空心绝缘子数量)，即金属法兰有2N个。空心绝缘子数量越多，金属法兰的数量则越多。金属法兰材料的比热远远大于空心绝缘子材料，空心绝缘子数量的增多有利于迅速散热，降低电压互感器内部温升，减小了电阻的阻值偏移，提高了直流电压测量精度，显著拓宽电压互感器产品使用温度范围(-40℃至+70℃)，提高宽频电压互感器的运行可靠性。

3)附加误差消减技术：

直流电压互感器高压臂与周围的接地体或带电体之间存在空间杂散电容，在低频及高频交流电压作用下，杂散电容电流流出或流入高压臂，导致电压测量误差。这种误差称为附加误差，附加误差随着电压等级的增高而加大。

本发明实施例采用多级级联阻容均压组件，在每节空心绝缘子两端并联阻容均压组件，阻容均压组件包括n个阻容均压单元3，阻容均压单元3包括并联的均压电阻元件和均压电容元件。均压电阻元件的作用是使电压互感器空心绝缘子轴向电位均匀分布。均压电容元件的作用有两点：①防止均压电阻元件受各种暂态过电压(包括雷电过电压)的影响而导致均压电阻元件损坏；②利用均压电容元件可以阻断从阻容分压组件通过杂散电容流出或流入的电流。阻容混联拓扑单元5与阻容均压组件之间没有任何电气连接。对地的电容电流和空心绝缘子表面的泄漏电流均由阻容均压组件提供，不经过阻容混联拓扑单元5，使阻容混联拓扑单元5处于完善的屏蔽状态，最大程度减小附加误差，保证低频、高频交流电压信号测量的高精度。阻容混联拓扑单元5包括M个依次串联的阻容混联单元，阻容混联单元包括测量电容元件、阻尼电阻组件和测量电阻组件，测量电容元件与阻尼电阻组件串联后，与测量电阻组件并联。

在设计过程中，阻尼电阻元件与测量电阻元件均通过多只电阻并联来实现，各电阻均同轴等间距布置。采用多只电阻元件并联设计具有如下优点：

2-1)采用N只电阻并联设计，相对于单只电阻设计，若流过该支路总电流值不变，则流过每只电阻的电流值减小为原来的1/N，每只电阻的热损耗显著减小。同时，N只电阻的表面积远远大于单只电阻，表面积增加即散热面积增加，显著降低电阻温升，从而减小电阻阻值偏移，提高电压互感器的测量精度。

假设流过测量电阻组件的电流为I，测量电阻组件的电阻为R，测量电阻组件由2只测量电阻元件并联组成，测量电阻组件的功率为P₁＝I²R。另可知流过一只测量电阻元件的电流为一只测量电阻元件的电阻为2R，则单只测量电阻元件的功率为由上面推导可知，并联电阻数量越多，则单只电阻的功率(热损耗)越小，则该电阻表面温升越小；同时，并联电阻数量越多，则散热面积越大，越有利于降低电阻表面温升。

2-2)将N只电阻以同轴方式并联布置，相对于单只电阻，电阻周围的电场分布更加均匀(图7、8、9分别表示电阻数量为1、2和4时电阻元件周围的电场分布)，减小了电阻表面电荷密度，因此降低了电阻表面的电场强度，有效抑制电阻表面的电晕放电，提高了电阻的绝缘可靠性。

2-3)在高频工况下，电路中的电感与电容将发生谐振，电感值越大谐振越严重。将M只电阻元件以同轴方式并联布置(参考图9，此时电阻元件数量为4)，相对于单只电阻元件，相当于增大了电阻元件的半径，使电阻的电感显著降低，从而减小系统谐振，提高了电压互感器对于高频电压信号的测量精度。

电阻的电感与半径的关系为其中，L为电阻的电感；l为电阻长度；R为电阻半径；μ₀为真空导磁率。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (11)

1.一种含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，其特征在于，包括空心绝缘子、金属法兰、固定法兰、阻容均压组件、高压臂、低压臂和底座；

所述高压臂与低压臂串联后，设置于空心绝缘子内部；

所述空心绝缘子两端安装金属法兰，所述空心绝缘子顶端的金属法兰与一次系统连接，其底端的金属法兰通过底座接地，所述低压臂输出端与二次系统连接；

所述金属法兰的内壁安装固定法兰，所述阻容均压组件两端分别与固定法兰连接；

所述高压臂包括多级串联的阻容混联拓扑单元，所述低压臂包括一级阻容混联拓扑单元。

2.根据权利要求1所述的含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，其特征在于，所述阻容混联单元包括测量电容组件、阻尼电阻组件和测量电阻组件，所述测量电容组件与阻尼电阻组件串联后，与测量电阻组件并联。

3.根据权利要求2所述的含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，其特征在于，所述测量电容组件包括一个或多个串联的测量电容元件；

所述阻尼电阻组件包括多个串联的阻尼电阻单元，所述阻尼电阻单元包括多个并联的阻尼电阻元件；

所述测量电阻组件包括多个并联的测量电阻单元，所述测量电阻单元包括多个并联的测量电阻元件。

4.根据权利要求3所述的含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，其特征在于，所述阻尼电阻元件和测量电阻元件均采用同轴等间距布置方式。

5.根据权利要求1所述的含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，其特征在于，所述阻容均压组件包括多个阻容均压单元，所述阻容均压单元包括并联的均压电阻元件和均压电容元件。

6.根据权利要求1所述的含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，其特征在于，所述阻容均压组件与阻容混联拓扑单元通过位于金属法兰端面的密封圈密封于空心绝缘子内部。

7.根据权利要求1所述的含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，其特征在于，所述阻容混联拓扑单元与阻容均压组件之间以及阻容混联拓扑单元与固定法兰之间均充满绝缘介质，所述绝缘介质采用绝缘油或绝缘气体。

8.根据权利要求1所述的含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，其特征在于，所述空心绝缘子的数量由工况电压等级要求确定。

9.根据权利要求1所述的含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，其特征在于，若实际工况要求宽频电压互感器测量精度为0.2级，则每个空心绝缘子内部设置1个阻容均压组件；

若实际工况要求所述宽频电压互感器测量精度高于0.2级，则在每个空心绝缘子内部设置2个或2个以上阻容均压组件，所述阻容均压组件并联于固定法兰之间。

10.根据权利要求1-7任一所述的含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，其特征在于，所述空心绝缘子设有一个或至少两个。

11.根据权利要求8所述的含有阻容混联拓扑单元的宽频电压互感器，其特征在于，所述空心绝缘子的数量为至少两个时，至少两个空心绝缘子依次串联，每个空心绝缘子两端安装金属法兰，所述阻容均压组件两端分别与固定法兰连接；

所述高压臂一端通过第一个空心绝缘子顶端的金属法兰与一次系统连接，所述低压臂输出端通过电缆与二次系统连接。