CN110850139B - 电压测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电压测量装置，包括：第一金属外壳；与所述第一金属外壳相连的绝缘盆子；设置于所述第一金属外壳的内部、且一端与所述绝缘盆子的中心导体导电连接、另一端与所述第一金属外壳绝缘连接的分压器高压臂；设置于所述第一金属外壳上的充气接头，所述充气接头用于使所述第一金属外壳内部处于绝缘状态；第二金属外壳；设置于所述第二金属外壳的内部的分压器低压臂，所述分压器低压臂与所述分压器高压臂导电连接；设置于所述第二金属外壳内部，用于测量所述分压器低压臂的电压的电压采集器。

Description

电压测量装置

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种电压测量装置。

背景技术

电压测量装置，是电力系统中不可缺少的一种关键设备。其主要是用来测量系统测量点的电压，为系统的控制和保护提供电压的状态数据。

目前常用的电压测量装置，采用复合绝缘套管将其内部的部件与外界绝缘。但是，受电压测量装置所处环境的影响，复合绝缘套管会受环境中的污秽侵蚀，会使其绝缘性能降低，影响装置的长期运行。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明提出一种电压测量装置，以解决因复合绝缘套管受污秽侵蚀，绝缘性能降低，而导致的装置无法长期运行的问题。

为解决上述问题，现提出的方案如下：

一种电压测量装置，其特征在于，包括：

第一金属外壳；

与所述第一金属外壳相连的绝缘盆子；

设置于所述第一金属外壳的内部、且一端与所述绝缘盆子的中心导体导电连接、另一端与所述第一金属外壳绝缘连接的分压器高压臂；

设置于所述第一金属外壳上的充气接头，所述充气接头用于使所述第一金属外壳内部处于绝缘状态；

第二金属外壳；

设置于所述第二金属外壳的内部的分压器低压臂，所述分压器低压臂与所述分压器高压臂导电连接；

设置于所述第二金属外壳内部，用于测量所述分压器低压臂的电压的电压采集器。

优选的，所述分压器高压臂和所述分压器低压臂均可设置为：纯电阻、纯电容或者由电阻和电容组成的阻容结构。

优选的，所述分压器高压臂包括：金属膜陶瓷管电阻、金属膜电阻、绕线电阻或螺旋电阻。

优选的，所述第一金属外壳包括：与所述绝缘盆子连接的金属躯壳；和，与所述金属躯壳连接的法兰，所述法兰用于绝缘连接所述分压器高压臂。

优选的，所述分压器高压臂的一端通过导电法兰连接所述绝缘盆子的中心导体，另一端通过绝缘座连接所述第一金属外壳。

优选的，所述第一金属外壳上还设置有防爆片。

优选的，所述分压器高压臂通过接线盘与所述分压器低压臂导电连接。

优选的，所述第二金属壳包括接线盒。

优选的，所述充气接头还连接有气体密度计。

优选的，所述第一金属外壳和所述绝缘盆子的连接处还设置有密封圈。

在本发明提供的电压测量装置中，分压器高压臂设置于第一金属外壳内，分压器低压臂设置于第二金属外壳内，相对于现有技术的电压测量装置中的复合绝缘套管，所述第一金属外壳和所述第二金属外壳，由于是金属材料制作而成，可以免受环境中的污秽侵蚀，避免因采用复合绝缘套管作为电压测量装置的保护外壳，在其受污秽侵蚀后绝缘性能降低导致影响长期运行的问题。并且，所述第一金属外壳上设置有充气接头，气室充入绝缘气体后，可以使第一金属外壳内部处于绝缘状态，实现了所述第一金属外壳内的分压器高压臂的绝缘要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的电压测量装置的结构示意图；

图2是本发明另一实施例公开的分压器为纯电阻时的工作原理图；

图3为本发明另一实施例公开的分压器为阻容时的工作原理图。

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。

本申请实施例提出一种电压测量装置，以解决因复合绝缘套管受污秽侵蚀，绝缘性能降低，而导致的装置无法长期运行的问题。

本申请实施例公开了一种电压测量装置，如图1所示，其外壳包括：绝缘盆子1、与绝缘盆子1相连接的第一金属外壳6以及第二金属外壳；其中：

第一金属外壳6可接地，其内部设置有分压器高压臂7，分压器高压臂7一端与绝缘盆子1的中心导体2导电连接、另一端与第一金属外壳6绝缘连接。可选地，分压器高压臂7的一端通过导电法兰5连接绝缘盆子1的中心导体2，另一端通过绝缘座8连接第一金属外壳6。其中，导电法兰5的凸起端通过屏蔽法兰3安装于绝缘盆子1的中心导体2，具体的，屏蔽法兰3的两端通过螺栓等部件将屏蔽法兰3安装于绝缘盆子1的中心导体2；导电法兰5的另一端，也可以通过螺栓等部件装设于分压器高压臂7上。在导电法兰5的凸起端口与屏蔽法兰3的连接处还可以设置几个弹簧触指4。

第一金属外壳6上还设置有充气接头17，通过充气接头17充入绝缘气体用于使第一金属外壳6内部处于绝缘状态。

第二金属外壳内部设置有分压器低压臂15，分压器低压臂15与分压器高压臂7导电连接。第二金属外壳内部还设置有电压采集器14，电压采集器14用于测量分压器低压臂7的电压。

本实施例中，绝缘盆子1和第一金属外壳6组成了一个封闭的气室，分压器高压臂7位于该封闭的气室内，可以保证分压器高压臂7与外界环境隔绝。并且，由于第一金属外壳和第二金属外壳，是金属材料制作而成，可以免受环境中的污秽侵蚀，避免因采用复合绝缘套管作为电压测量装置的保护外壳，在其受污秽侵蚀后绝缘性能降低导致影响长期运行的问题。第一金属外壳6上设置有充气接头，可以使第一金属外壳6处于绝缘状态，实现了第一金属外壳6内的分压器高压臂7的绝缘要求。

绝缘盆子的中心导体2、分压器高压臂6和分压器低压臂15组成一个电气回路。在使用电压测量装置测量电压时，中心导体2与待测点导电连接，中心导体2的电压即为待测电压U。电压采集器14采集分压器低压臂15两端的电压U_out。利用分压器低压臂15两端的电压U_out和为待测电压U的关系，可以计算得到待测电压U。

具体的，分压器高压臂7具有阻抗Z₁，分压器低压臂14具有阻抗Z₂。分压器低压臂15两端的电压U_out和为待测电压U的关系U＝U_out×(Z₁+Z₂)÷Z₂。并且，在待测电压U的实际计算过程中，由于分压器高压臂7的阻抗要远远大于分压器低压臂14的阻抗，因此，上述计算工作可以简化成：U＝U_out×Z₁÷Z₂。

电压采集器14采集到分压器低压臂15两端的电压后，需要将其发送至外部设备，如此，外部设备才可利用分压器低压臂15两端的电压U_out和为待测电压U的关系，可以计算得到待测电压U。具体的，电压采集14将分压器低压臂15两端的电压发送至低通滤波电路，由其进行过滤，低通滤波电路再将过滤后的信号发送至A/D采样单元，该A/D采样单元将其接收的信号转换成数字信号，再发送至用于计算待测电压U的设备。

可选地，本申请的另一个实施例中，同样参见图1，第一金属外壳6包括金属躯壳20和法兰9；金属躯壳20可通过螺栓等部件与绝缘盆子1连接，法兰9也可以通过螺栓等部件与金属躯壳20连接，且还用于通过绝缘部件与分压器高压臂7绝缘连接。

为了保证第一金属外壳6与绝缘盆子1连接的密封性，在第一金属外壳6和绝缘盆子1的连接处可以设置密封圈。具体的，在将第一金属外壳6设置为金属躯壳和法兰的情况下，如图1所示，密封圈18设置于绝缘盆子1和金属躯壳20的连接处，还设置于金属躯壳6和法兰9的连接处。

电压测量装置中，绝缘盆子1和第一金属外壳6组成的封闭的气室，分压器高压臂7位于该封闭的气室内。在电压测量装置的启动初期，第一金属外壳6上设置的充气接头17接入真空机，利用真空机将封闭的气室内的水分和空气抽出，使气室处于负压状态。然后，再通过充气接头17向气室内注入诸如六氟化硫等绝缘气体。利用绝缘气体进一步提高封闭气室的绝缘性能。保证分压器高压臂7在绝缘的环境中工作。

可选地，参见图1，充气接头17还可以连接气体密度计19，在通过充气接头17向气室内注入绝缘气体的过程，气体密度计19测量注入绝缘气体的量。通过观测气体密度计19的数值，判断气室内的绝缘气体的充气量。在向气室内注入绝缘气体的充气量达到额定值时，停止注入绝缘气体。

可选地，参见图1，第一金属外壳上还设置有防爆片12，在通过充气接头17向气室内注入绝缘气体，若气室内的气压达到一定上限时，防爆片破空，防止气室内气压多大导致的出现爆炸。具体的，防爆片12可以设置于法兰9上，且位于法兰9的外表面。

电压测量装置可用于测试直流电压，具体的，在电压测量装置测量直流电压的情况下，分压器高压臂7和分压器低压臂15均设置为纯电阻结构。如图2所示，分压器高压臂7的电阻R₁，分压器低压臂的电阻R₂，且R₁远大于R₂。在电压测量装置的中心导体2接入待测电压后，流经分压器高压臂7和分压器低压臂15的电流值可认为是U/R₁，分压器低压臂15两端电压值U_out为R₂×U/R₁。电压采集器14测量分压器低压臂两端的电压值U_out，可以利用U＝U_out÷R₂×R₁，计算得到待测电压。

可选地，分压器高压臂在设置为纯电阻结构的情况下，分压器高压臂具体可以采用金属膜陶瓷管电阻、金属膜电阻、绕线电阻或螺旋电阻等多种形式的电阻。这种结构的电阻在径向方向上，表面电场强度小，在轴向方向上，电压可以均匀的从高压逐步降到与地相同的电压。并且，电阻在使用过程中，电阻的局部放电量小，起晕电压低。

在实际应用过程中，分压器高压臂以及分压器低压臂可以采用单个高阻值的电阻串，或者，可以采用并联的两个电阻串构成。

可选地，本申请的另一个实施例中，电压测量装置中，分压器高压臂7和分压器低压臂15均设置为由电阻和电容组成的阻容结构。具体的，多组电阻与电容并联，然后再串联，在电压测量装置的高压端受到冲击电压时，电容起到均布电压，起到保护电阻的作用。

如图3所示，分压器高压臂具有电阻值R₁和电容值C₁；分压器低压臂具有电阻值R₂和电容值C₂。R₁远大于R₂，C₁远小于C₂。利用分压器高压臂的电阻值R₁和电容值C₁，计算得到分压器高压臂的阻抗Z₁，且利用分压器低压臂的电阻值R₂和电容值C₂，计算得到分压器低压臂的阻抗Z₂。

中心导体接入待测电压后，由于R₁远大于R₂，C1远小于C₂，所以Z₁远大于Z₂，通过分压器的电流值可认为是U/Z₁，分压器低压臂两端电压值U_out为Z₂*U/Z₁，通过直接测量分压器低压臂两端的电压值U_out，根据公式U＝U_out÷Z₂×Z₁计算得到待测电压U。

电压测量装置还可用于测量交流电压。因此，在利用电压测量装置测量交流电压的测量时，分压器高压臂7和分压器低压臂15均设置为纯电容结构。

分压器高压臂7的电容C₁，分压器低压臂15的电容C₂，C₂远大于C₁。绝缘盆子的中心导体2为交流电压U，分压器低压臂15两端的电压值U_out为C₁×U/C₂。电压采集器14测量分压器低压臂两端的电压值U_out，可以利用U＝U_out×C2÷C1，计算得到交流电压U。

电压测量装置中，第一金属外壳和第二金属外壳可以相互独立设置，但位于第一金属外壳内的分压器高压臂与位于第二金属外壳内的分压器低压臂导电连接。同样参见图1，分压器高压臂7通过接线盘13与分压器低压臂15导电连接。具体的，分压器高压臂7在底端设置有中间抽头10，中间抽头10通过连接线接入接线盘13，同样，分压器低压臂15也接入接线盘13。并且，连接线除了接入接线盘13，还需要连接地线11。

可选地，第二金属外壳可以为接线盒16，如图1所示，接线盒16可以通过螺栓等部件固定在第一金属外壳6上。一般情况下，接线盒16固定于金属躯壳20上。

可选地，用于连接分压器高压臂7和分压器低压臂15的接线盘13，可设置于接线盒16上，实现了第一金属外壳和第二金属外壳的固定连接。接线盘16还可以实现第二金属外壳和第一金属外壳内的封闭气室相互隔离。并且，接线盘13和接线盒16也构成了一个封闭空间，该空间用于设置分压器低压臂15和电压采集器14，可以起到对分压器低压臂15和电压采集器14的保护作用。

专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种电压测量装置，其特征在于，包括：

第一金属外壳；

与所述第一金属外壳相连的绝缘盆子；

设置于所述第一金属外壳的内部、且一端与所述绝缘盆子的中心导体导电连接、另一端与所述第一金属外壳绝缘连接的分压器高压臂；

设置于所述第一金属外壳上的充气接头，所述充气接头用于使所述第一金属外壳内部处于绝缘状态；

第二金属外壳；

设置于所述第二金属外壳的内部的分压器低压臂，所述分压器低压臂与所述分压器高压臂导电连接；

设置于所述第二金属外壳内部，用于测量所述分压器低压臂的电压的电压采集器；

其中，所述第一金属外壳包括：

与所述绝缘盆子连接的金属躯壳；和，与所述金属躯壳连接的法兰，所述法兰用于绝缘连接所述分压器高压臂。

2.根据权利要求1所述的电压测量装置，其特征在于，所述分压器高压臂和所述分压器低压臂均设置为：纯电阻、纯电容或者由电阻和电容组成的阻容结构。

3.根据权利要求1所述的电压测量装置，其特征在于，所述分压器高压臂包括：金属膜陶瓷管电阻、金属膜电阻、绕线电阻或螺旋电阻。

4.根据权利要求1所述的电压测量装置，其特征在于，所述分压器高压臂的一端通过导电法兰连接所述绝缘盆子的中心导体，另一端通过绝缘座连接所述第一金属外壳。

5.根据权利要求1所述的电压测量装置，其特征在于，所述第一金属外壳上还设置有防爆片。

6.根据权利要求1所述的电压测量装置，其特征在于，所述分压器高压臂通过接线盘与所述分压器低压臂导电连接。

7.根据权利要求1所述的电压测量装置，其特征在于，所述第二金属外壳包括接线盒。

8.根据权利要求1所述的电压测量装置，其特征在于，所述充气接头还连接有气体密度计。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的电压测量装置，其特征在于，所述第一金属外壳和所述绝缘盆子的连接处还设置有密封圈。

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