CN115980433A - 一种套管式电压传感器、交流三相电压传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种套管式电压传感器、交流三相电压传感器，其中套管式电压传感器包括：套管，由上套管和下套管对接构成；套管触头座，设置在下套管远离上套管的一端；套管导电杆，一端与套管触头座连接，另一端延伸出上套管外；一次电容，设置在下套管内，一次电容与套管导电杆连接。该套管式电压传感器设计安装方便，套管触头座和套管导电杆的连接位置位于套管内，稳定性好，一次电容设置在套管内减小了整体结构的体积，不易受到干扰。

Description

一种套管式电压传感器、交流三相电压传感器

技术领域

本发明涉及配网自动化采样控制和保护技术领域，尤其涉及一种套管式电压传感器、交流三相电压传感器。

背景技术

为适应国家电网线损精细化管理的要求，实现配电网分线线损计量，需要对一次设备电流电压传感器提出新的要求，以满足计量精度的要求。随着电子技术的飞速发展，微机型继电保护装置逐步占据了主导地位，在继电保护和测量中，控制部分的能量流和信息流分离，因而监测设备不再需要高功率输出的互感器采样。同时由于电力工业的快速发展、电网情况也更加复杂，提高功率因数，改善电网质量的智能电流电压传感器被广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种套管式电压传感器、交流三相电压传感器，为解决现有的电压传感器结构不合理的问题。

为解决上述技术问题，根据一些实施例，本发明第一方面提供了一种套管式电压传感器，包括：

套管，由上套管和下套管对接构成；

套管触头座，设置在所述下套管远离所述上套管的一端；

套管导电杆，一端与所述套管触头座连接，另一端延伸出所述上套管外；

一次电容，设置在所述下套管内，所述一次电容与所述套管导电杆连接。

在一些实施例中，还包括屏蔽网，所述屏蔽网罩设在一次电容的外围。

在一些实施例中，所述套管和所述套管触头座之间设有密封环氧树脂。

在一些实施例中，所述一次电容为NP0陶瓷电容。

在一些实施例中，所述下套管为圆柱形筒体，所述上套管包括对接部和弯折部；

所述对接部与所述下套管对接，所述对接部沿远离所述下套管的方向截面面积逐渐减小；

所述弯折部沿着与所述下套管呈预设夹角的方向延伸，所述预设夹角大于或等于20°且小于或等于90°。

在一些实施例中，所述一次电容的外表面包括环形凹槽。起电场、磁场分布均匀作用。

本发明第二方面提供了一种交流三相电压传感器，包括A相电压传感器、B相电压传感器、C相电压传感器和信号转换装置；

所述A相电压传感器、所述B相电压传感器和所述C相电压传感器均采用权利要求1-4任一项所述的一种套管式电压传感器；

所述A相电压传感器、所述B相电压传感器和所述C相电压传感器均与所述信号转换装置连接；

所述A相电压传感器与所述信号转换装置连接，用于生成A相电压；

所述B相电压传感器与所述信号转换装置连接，用于生成B相电压；

所述C相电压传感器与所述信号转换装置连接，用于生成C相电压；

所述信号转换装置用于将所述A相电压传感器、所述B相电压传感器和所述C相电压传感器的剩余绕组电压合成为零序电压，零序电压接成开口三角，并将所述A相电压、所述B相电压、所述C相电压和所述零序电压分别输出。

在一些实施例中，所述信号转换装置包括三组二次电容，所述三组一次电容与相应组的二次电容，进行电容分压比，输出三组电压小信号，再通过三个相零序隔离变压器，分别用于输出所述A相电压、所述B相电压、所述C相电压和所述零序电压。

在一些实施例中，所述二次电容为NP0陶瓷电容。

在一些实施例中，所述多个并联的二次电容的容值不同。

本发明的实施例至少具有以下优点：套管式设计安装方便，套管触头座和套管导电杆的连接位置位于套管内，稳定性好，一次电容设置在套管内减小了整体结构的体积，不易受到干扰，凹槽一次电容电场、磁场分布均匀。产品局放小，屏蔽网滤去分布电容、杂散电容，产品抗干扰能力强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的套管式电压传感器的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的交流三相电压传感器的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的交流三相电压传感器的电路示意图。

图中，

套管，1；上套管，11；下套管，12；

套管触头座，2；

套管导电杆，3；

一次电容，4；

屏蔽网，5；

转换装置，6；

密封环氧树脂，7。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1是本发明一实施例提供的套管式电压传感器的结构示意图。如图1所示，本发明一实施例提供了一种套管式电压传感器，包括套管1、套管触头座2、套管导电杆3和屏蔽网5。套管1，由上套管11和下套管12对接构成；套管触头座2，设置在下套管12远离上套管11的一端；套管导电杆3，一端与套管触头座2连接，另一端延伸出上套管11外；一次电容4，设置在下套管12内，一次电容4与套管导电杆3连接。一次电容4为NP0陶瓷电容。屏蔽网5罩设在一次电容4的外围。套管1和套管触头座2之间设有密封环氧树脂7。

本发明的实施例提供的套管式电压传感器，套管式设计安装方便，套管触头座2和套管导电杆3的连接位置位于套管1内，稳定性好，一次电容4设置在套管1内减小了整体结构的体积，不易受到干扰。

在一些实施例中，下套管12为圆柱形筒体，上套管11包括对接部和弯折部；

对接部与下套管12对接，对接部沿远离下套管12的方向截面面积逐渐减小；

弯折部沿着与下套管12呈预设夹角的方向延伸，预设夹角大于或等于20°且小于或等于90°。一次电容4的外表面包括环形凹槽。

图2是本发明一实施例提供的交流三相电压传感器的结构示意图。如图2所示，本发明实施例提供了一种交流三相电压传感器，包括A相电压传感器、B相电压传感器、C相电压传感器和信号转换装置6；A相电压传感器、B相电压传感器和C相电压传感器均采用权利要求1-4任一项的一种套管式电压传感器；A相电压传感器、B相电压传感器和C相电压传感器均与信号转换装置6连接；A相电压传感器与信号转换装置6连接，用于生成A相电压；B相电压传感器与信号转换装置6连接，用于生成B相电压；C相电压传感器与信号转换装置6连接，用于生成C相电压；信号转换装置6用于将A相电压传感器、B相电压传感器和C相电压传感器的剩余绕组电压合成为零序电压，零序电压接成开口三角并将A相电压、B相电压、C相电压和零序电压分别输出。信号转换装置6包括三组并联的二次电容，三组并联的二次电容分别用于输出A相电压、B相电压、C相电压和合成零序电压。二次电容可以为NP0陶瓷电容。三组并联的二次电容的容值不同。

本发明实施例提供的交流三相电压传感器为三相电压、相零序一体化的套管式交流传感器能够满足向配电终端FTU/DTU提供电压采集信号。能够满足电压采样、测量、保护、零序的多种功能要求。电压传感器融合在套管1内，既方便安装，又节省了空间。

具体地，本发明实施例提供的交流三相电压传感器中的一次电容4包封均在套管1内，采用高温陶瓷电容作为分压，因陶瓷电容本身的耐高温特性，采用环氧树脂加硅胶套管1形成外壳后，放入高温陶瓷电容，在陶瓷电容外包裹屏蔽，屏蔽掉高压场强的影响，用常温环氧树脂混合料真空灌封，粘合成整体，保证了陶瓷电容原有特性不受影响，绝缘性能好，局部放电量少的特点，无铁心，重量轻、无铁磁饱和现象、无内置电子器件、高可靠长寿命、设计寿命可达15年、绝缘固封、绝缘性能好、局放不大于5pC、优质元件温漂小、线性度好、耐候性强、模拟小信号输出、功耗低、带载能力满足FTU需求。

本发明一二次电容均采用NP0陶瓷电容作为分压，一二次电容的材料与产品结构一致，保证了一二次电压分压比的相位差一致，同时采用不同容量的二次电容并联做为微调二次电容的容值，微调二次电容为二次主电容容值的千分级，保证了产品的比值差在常规检测时可控在0.05％，从而保证了产品在—40℃至+70℃工作时精度严格控制在0.2％，再通过CVT原理，隔离变压器，分压出相序和零序电压信号，这样产品的比值差、相位差、抗干扰能力均得到保证。

本发明所述的A相、B相、C相电路中的一二次电压部分均采用NP0陶瓷电容双组输出电压小信号，温漂系数小，在-40℃至+70℃工作时，误差范围不变，抗干扰能力强；输出在整个测量范围内呈线性。

本发明主绝缘部分采用定制的上下套管12，环氧树脂外壳同陶瓷电容用常温环氧树脂混合料灌封，粘合成整体，实行组合式集成化生产模式，方便了生产，大大提高了劳动生产率，可以快速、保质完成生产任务，大大缩短了生产时间，符合新时代的快速生产节奏，满足用户的交货期。

本发明重量轻、体积小、安装节省空间，减少现场接线，结构简洁，性能优越。是将现有技术中独立结构的单相零序电压互感器、单相电压互感器与现有技术中独立结构的单相电压放电线圈全部组合在一起。通过内部线路的设计，屏蔽电磁场，在保证采样数据的精度和可靠的同时，完成所有测量、保护信号的在线监测和自诊断。同时增加零序保护的作用，提供三相序电压信号。

本发明是一种高压、新型测量、保护用传感器，适用于ZW68断路器配套使用。该传感器功能强大，小信号输出无须二次转换，可直接通过A/D转换接入二次设备，符合“电网电气设备的控制和保护及状态检修、电能计量、电能质量测量”等电力工业各个领域“数字化、智能化、网络化”发展的需要。测量范围宽，克服了传统电磁式取样装置的频带窄、响应慢等缺点。小电压信号取样从根本上消除了电力系统运行中的重大故障隐患，最大程度地保障了人员和设备的安全。

图3是本发明一实施例提供的交流三相电压传感器的电路示意图。如图3所示电压传感器采用CVT电容分压原理，图中，C1a-A相高压臂阻抗；C2a-A相低压臂阻抗；C1b-B相高压臂阻抗；C2b-B相低压臂阻抗；C1c-C相低压臂阻抗；C2c-C相低压臂阻抗；La-A相补偿电抗器；TVa-A相电压调节器；Lb-B相补偿电抗器；TVb-B相电压调节器；Lc-C相补偿电抗器；TVc-C相电压调节器。本实施例用三台接地的电容式电压互感器输出三相电压信号，零序电压信号由三相零序电压绕组的电压输出叠加产生。具体实施时，本发明高压电容共三个为电压的一次电容4，分别输出三相一次电压。低压采用信号转换装置6，分成四路输出，为三个相序加一个零序，五芯屏蔽双绞线输出二次信号，同时五芯屏蔽双绞线的外圈整体屏蔽层做接地。保证了产品的二次信息抗干扰能力强。另外一二次电容材料与结构的一致性，降低分布电容作用，保证电压输出信号相位差很小。保证了产品在—40℃至+70℃工作时，产品误差范围几乎不变。

本发明通过内部线路的智能组合，融合了三相电压采样、测量、保护、零序的多功能要求。应用于配电设备一二次融合ZW68柱上开关。真正做到一二次深度融合作用。

本发明整个产品内部零部件有序排列，智能组合，避开电磁场干扰，同时输出四路电压小信号，互不干扰。功能比三台相序电压互感器加三台零序电压互感器加三台放电线圈还强大，性能更优越。

本发明达到如下使用性能：

1.环境温度：-40℃∽+70℃。

2.海拔高度：不超过2000m。

3.环境空气中无明显灰尘、烟、腐蚀性气体、蒸汽或盐等污秽.。

4.相对湿度：24h内测得的相对湿度平均值不得超过95％。

5.电压一体化传感器允许在1.2倍的额定电压下长期运行。

本发明用环氧树脂外壳、陶瓷电容用常温环氧树脂混合料整体粘合，通过信号转换装置，输出电压信号，不仅节能而且环保，解决了新时代环保问题，为保护环境，人类健康作出贡献。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种套管式电压传感器，其特征在于，包括：

套管，由上套管和下套管对接构成；

套管触头座，设置在所述下套管远离所述上套管的一端；

套管导电杆，一端与所述套管触头座连接，另一端延伸出所述上套管外；

一次电容，设置在所述下套管内，所述一次电容与所述套管导电杆连接。

2.根据权利要求1所述的一种套管式电压传感器，其特征在于，还包括屏蔽网，所述屏蔽网罩设在一次电容的外围。

3.根据权利要求1所述的一种套管式电压传感器，其特征在于，所述套管和所述套管触头座之间设有密封环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的一种套管式电压传感器，其特征在于，所述一次电容包括NP0陶瓷电容。

5.根据权利要求1所述的一种套管式电压传感器，其特征在于，所述下套管为圆柱形筒体，所述上套管包括对接部和弯折部；

所述对接部与所述下套管对接，所述对接部沿远离所述下套管的方向截面面积逐渐减小；

所述弯折部沿着与所述下套管呈预设夹角的方向延伸，所述预设夹角大于或等于20°且小于或等于90°。

6.根据权利要求1所述的一种套管式电压传感器，其特征在于，所述一次电容的外表面包括环形凹槽。

7.一种交流三相电压传感器，其特征在于，包括A相电压传感器、B相电压传感器、C相电压传感器和信号转换装置；

所述A相电压传感器、所述B相电压传感器和所述C相电压传感器均采用权利要求1-4任一项所述的一种套管式电压传感器；

所述A相电压传感器、所述B相电压传感器和所述C相电压传感器均与所述信号转换装置连接；

所述A相电压传感器与所述信号转换装置连接，用于生成A相电压；

所述B相电压传感器与所述信号转换装置连接，用于生成B相电压；

所述C相电压传感器与所述信号转换装置连接，用于生成C相电压；

所述信号转换装置用于将所述A相电压传感器、所述B相电压传感器和所述C相电压传感器的剩余绕组电压合成为零序电压，零序电压接成开口三角，并将所述A相电压、所述B相电压、所述C相电压和所述零序电压分别输出。

8.根据权利要求7所述的一种交流三相电压传感器，其特征在于，所述信号转换装置包括三个相零序电压隔离变压器、一片印刷线路板、三组二次电容，通过一二次电容分压比，再经三个相零序电压隔离变压器分别用于输出所述A相电压、所述B相电压、所述C相电压和所述零序电压。

9.根据权利要求8所述的一种交流三相电压传感器，其特征在于，所述二次电容为NP0陶瓷电容。

10.根据权利要求8所述的一种交流三相电压传感器，其特征在于，所述三组二次电容的容值不同。

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