CN116223873A - 一种高精度陡波分压器及陡波电压测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高精度陡波分压器及陡波电压测量方法，高精度陡波分压器包括支撑模块、高压臂模块和低压臂模块。支撑模块包括外筒、第一法兰和第二法兰，外筒有绝缘材料制成，第一法兰和第二法兰分别安装在外筒的两端开口处，并分别设有信号输入端口和信号输出端口。高压臂模块安装在外筒中，高压臂模块的输入端与信号输入端口连接。低压臂模块安装在外筒中，低压臂模块的输入端与高压臂模块的输出端连接，低压臂模块的输出端与信号输出端口连接。本申请中，低压臂置于分压器内部，低压臂输入与高压臂输出距离近，无杂散电感影响，测量准确度更高，从而为准确、可靠测量陡波电压提供技术支持。

Description

一种高精度陡波分压器及陡波电压测量方法

技术领域

本申请涉及高压分压器领域，尤其涉及一种高精度陡波分压器及陡波电压测量方法。

背景技术

陡波是波前时间小于雷电波的冲击电压。陡波电压试验在线路绝缘子检测中具有突出的重要作用，是保障绝缘子可靠运行的重要措施之一。对于存在内绝缘缺陷但无法用雷电冲击、操作冲击和工频试验方法发现的电气设备，施加一定陡度的陡波冲击电压，可有效发现因制造、运行老化等原因造成的缺陷。目前绝缘子的冲击耐受电压波形就是使用波前时间小于200ns的陡波电压。对这些陡波电压的测量，常见的是采用分压器测量的方法。目前常用的分压器有电阻分压器、电容分压器和阻容式分压器。电阻分压器内部电阻为纯电阻,结构简单，使用方便，测量精度高，稳定性好，被广泛采用。电容分压器因为相对普通电阻分压器的耐压强度大，不易击穿，一般用来测量交流高压。但由于电容的存在，其频响效应的响应时间比电阻分压器长，高频响应特性较电阻分压器差，所以在冲击电压的测量中，电容分压器和阻容式分压器比电阻分压器用的少。因此，在测量陡波电压时，应采用电阻分压器。

目前对于国内的陡波电压分压装置主要使用雷电全波进行校准，但生产商在使用过程中发现陡波电压和雷电全电压下分压装置存在刻度因数偏差较大的问题。由于测量陡波电压要求分压装置具有更优的高频响应特性，因此亟待研制高精度陡波电压分压器，对于准确、可靠测量陡波电压提供技术支持。

发明内容

本申请提供一种高精度陡波分压器及陡波电压测量方法，能够为准确、可靠测量陡波电压提供技术支持。

本申请的实施例提供了一种高精度陡波分压器，包括支撑模块、高压臂模块和低压臂模块。支撑模块包括外筒、第一法兰和第二法兰，外筒有绝缘材料制成，第一法兰和第二法兰分别安装在外筒的两端开口处，并分别设有信号输入端口和信号输出端口。高压臂模块安装在外筒中，高压臂模块的输入端与信号输入端口连接。低压臂模块安装在外筒中，低压臂模块的输入端与高压臂模块的输出端连接，低压臂模块的输出端与信号输出端口连接。

在其中一些实施例中，高压臂模块包括绕线棒、第一绕线棒连接件和第二绕线棒连接件。绕线棒由绝缘材料制成，绕线棒的中心线与外筒的中心线重合，绕线棒的周壁饶设有电阻丝。第一绕线棒连接件由导电材料制成，第一绕线棒连接件安装在绕线棒的第一端并与电阻丝连接，第一绕线棒连接件构成高压臂模块的输入端。第二绕线棒连接件由导电材料制成，第二绕线棒连接件安装在绕线棒的第二端并与电阻丝连接，第二绕线棒连接件构成高压臂模块的输出端。

在其中一些实施例中，第二绕线棒连接件的背离绕线棒的一侧安装有高压臂支撑件，高压臂支撑件由导电材料制成，高压臂支撑件支撑在低压臂模块，并与低压臂模块的输入端连接。

在其中一些实施例中，高压臂支撑件与低压臂模块之间安装有低压臂输入绝缘件。

在其中一些实施例中，高压臂支撑件的外周围设有屏蔽件。

在其中一些实施例中，第一法兰的背离高压臂模块的一侧安装有第一均压环，第一均压环的中心线与外筒的中心线重合。

在其中一些实施例中，第二绕线棒连接件与高压臂支撑件之间安装有第二均压环，第二均压环的中心线与外筒的中心线重合。

在其中一些实施例中，第二均压环的靠近第二绕线棒连接件的一侧和靠近高压臂支撑件的一侧均安装有均压环绝缘件。

在其中一些实施例中，低压臂模块包括低压臂筒、第一低压臂盖板、第二低压臂盖板、低压臂本体和低压臂电缆。低压臂筒的中心线与外筒的中心线重合。第一低压臂盖板和第二低压臂盖板分别安装在在低压臂筒的两端开口处，第二低压臂盖板安装在第二法兰。低压臂本体安装在低压臂筒中，低压臂本体的输入端穿过第一低压臂盖板构成低压臂模块的输入端。低压臂电缆的一端与低压臂本体的输出端连接，另一端穿过第二低压臂盖板构成低压臂模块的输出端。

本申请的实施例提供了一种陡波电压测量方法，包括以下步骤：提供上述高精度陡波分压器。向高精度陡波分压器的内部充满变压器油。将陡波电压发生器与高精度陡波分压器的信号输出端口连接，将高精度陡波分压器的信号输出端口与测量结构连接，使得陡波电压发生器输出的陡波电压信号经高精度陡波分压器分压为二次电压信号后传输至测量结构，测量结构对二次电压信号进行采集和计算分析。

根据本申请的实施例提供的一种高精度陡波分压器，包括支撑模块、高压臂模块和低压臂模块。支撑模块包括外筒、第一法兰和第二法兰，外筒有绝缘材料制成，第一法兰和第二法兰分别安装在外筒的两端开口处，并分别设有信号输入端口和信号输出端口。高压臂模块安装在外筒中，高压臂模块的输入端与信号输入端口连接。低压臂模块安装在外筒中，低压臂模块的输入端与高压臂模块的输出端连接，低压臂模块的输出端与信号输出端口连接。本申请中，低压臂置于分压器内部，低压臂输入与高压臂输出距离近，无杂散电感影响，测量准确度更高，从而为准确、可靠测量陡波电压提供技术支持。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请实施例中高精度陡波分压器的结构示意图；

图2为本申请实施例中陡波电压测量系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参阅图1，本申请的实施例提供了一种高精度陡波分压器1，包括支撑模块、高压臂模块和低压臂模块。

支撑模块包括外筒100、第一法兰101和第二法兰102。

外筒100有绝缘材料制成，如环氧材料。外筒100为圆筒状结构。外筒100的中心线为竖直延伸。上述外筒100将分压器本体套在其内部，对于200kV冲击电压而言，外筒100高度为1.3m，足够保证外筒100不发生过电压闪络。

第一法兰101安装在外筒100的上端开口处。第一法兰101的中心设有分压器1的信号输入端口。

第二法兰102安装在外筒100的下端开口处。第二法兰102的中心设有分压器1的信号输出端口。

高压臂模块安装在外筒100中，高压臂模块的输入端向上设置，并与信号输入端口连接，高压臂模块的输出端向下设置。高压臂模块包括绕线棒110、第一绕线棒连接件111和第二绕线棒连接件112。

绕线棒110由绝缘材料制成，如尼龙材料。绕线棒110为圆棒状结构。绕线棒110的中心线与外筒100的中心线重合。绕线棒110的周壁上饶设有电阻丝，如阻值大小为2kΩ的卡玛丝电阻丝。

第一绕线棒连接件111由导电材料制成，如铜制。

第一绕线棒连接件111通过螺丝安装在绕线棒110的上端，并与电阻丝连接。上述条件下，第一绕线棒连接件111构成高压臂模块的输入端。第一绕线棒连接件111与第一法兰101之间通过弹簧触指连接，保证电位接触良好，弹簧触指固定在第一法兰101的突出部内部。

第二绕线棒连接件112由导电材料制成，如铜制。第二绕线棒连接件112通过螺丝安装在绕线棒110的下端，并与电阻丝连接。上述条件下，第二绕线棒连接件112构成高压臂模块的输出端。

第二绕线棒连接件112的下侧安装有高压臂支撑件103。高压臂支撑件103通过旋入至第二绕线棒连接件112的内部，保证高压臂支撑件103与第二绕线棒连接件112接触良好。高压臂支撑件103由导电材料制成，如铜制。高压臂支撑件103支撑在低压臂模块，并与低压臂模块的输入端连接。低压臂模块的输出端通过旋入至高压臂支撑件103的内部，保证信号传输过程不与分压器1外壳和大地接触。

高压臂支撑件103与低压臂模块之间安装有低压臂输入绝缘件120，以保持绝缘。

高压臂支撑件103的外周围设有屏蔽件130。

第一法兰101的上侧安装有第一均压环140，第一均压环140的中心线与外筒100的中心线重合。

第二绕线棒连接件112与高压臂支撑件103之间安装有第二均压环141，第二均压环141的中心线与外筒100的中心线重合。上述第二均压环141起到补充分压器本体对地泄漏电流的作用。

第二均压环141的上侧和下侧均安装有均压环绝缘件131。各均压环绝缘件131均为中心线与第二均压环141的中心线重合的环状结构。上述均压环绝缘件131安装完成后，将第二均压环141安装在第二绕线棒连接件112下侧。

低压臂模块安装在外筒100中，并位于高压臂模块的下方，低压臂模块的输入端向上设置，并与高压臂模块的输出端连接，低压臂模块的输出端向下设置，并与信号输出端口连接。低压臂模块包括低压臂筒150、第一低压臂盖板151、第二低压臂盖板152、低压臂本体153和低压臂电缆154。

低压臂筒150为圆筒状结构。低压臂筒150的中心线与外筒100的中心线重合。

第一低压臂盖板151安装在在低压臂筒150的上端开口处。第一低压臂盖板151供高压臂支撑件103支撑设置。

第二低压臂盖板152安装在在低压臂筒150的下端开口处。第二低压臂盖板152安装在第二法兰102上。

低压臂本体153安装在低压臂筒150中，低压臂本体153的输入端向上设置，并穿过第一低压臂盖板151构成低压臂模块的输入端，低压臂本体153的输出端向下设置。低压臂电缆154的一端与低压臂本体153的输出端连接，另一端穿过第二低压臂盖板152构成低压臂模块的输出端。

另外，上述低压臂本体153的内部的电阻(50Ω的阻尼电阻)固定方式采用鼠笼型固定方式，这种方式可以增大单个电阻的绝缘耐受程度，减少单个电阻带来的误差。

综上所述，本申请采用的弹簧触指连接结构实现紧密接触，保证电压信号的准确传导。第二均压环141与第二绕线棒连接件112保持绝缘，电位悬浮，避免第二均压环141接入电路从而导致的波形震荡。低压臂置于分压器1内部，低压臂输入与高压臂输出距离近，无杂散电感影响，测量准确度更高。本申请的高精度陡波分压器1，可准确测量200kV及以下电压等级的陡冲击电压。

参阅图2，本申请的实施例还提供了一种陡波电压测量方法，包括以下步骤：

步骤一、提供上述高精度陡波分压器1。

上述步骤的高精度陡波分压器1中，第一法兰101的突出部包裹住第一绕线棒连接件111，突出部内部的弹簧触指与第一绕线棒连接件111紧密接触，保证电压信号的准确传导。第二均压环141与第二绕线棒连接件112能够保持绝缘，避免传统分压器1下均压环接入电路从而导致的波形震荡。低压臂置于分压器1内部，低压臂输入与高压臂输出距离近，无杂散电感影响，测量准确度更高。

步骤二、向高精度陡波分压器1的内部充满变压器油。

上述步骤保证分压器1不会因为内部场强过大发生气体击穿。

步骤三、将陡波电压发生器2与高精度陡波分压器1的信号输出端口连接，将高精度陡波分压器1的信号输出端口与测量结构3连接，使得陡波电压发生器2输出的陡波电压信号经高精度陡波分压器1分压为二次电压信号后传输至测量结构3，测量结构3对二次电压信号进行采集和计算分析。

上述步骤中，测量结构3通常为数字示波器或数据采集卡和二次测量软件组合形成的测量结构3，可进行波形的复现和参数的计算。

下面结合具体实施例进行说明：

实施例

(1)按照图1所示结构组装高精度陡波分压器1，其中，第一法兰101通过弹簧触指与高压臂紧密接触。第二均压环141与信号传输回路保持绝缘。低压臂与高压臂保持较近的距离。高压臂电阻和低压臂电阻分别为2kΩ和10Ω，此时，高精度陡波分压器1的分压比为k＝2000/10＝200，高精度陡波分压器1最高可测量200kV陡冲击电压。

(2)向高精度陡波分压器1的内部充满变压器油。

(3)按照图2将陡波电压发生器2与高精度陡波分压器1的信号输出端口连接，通过外部电缆将高精度陡波分压器1的信号输出端口与测量结构3连接，将高精度陡波分压器1的外壳接地，使得陡波电压发生器2输出的陡波电压信号经高精度陡波分压器1分压为二次电压信号后传输至测量结构3，测量结构3对二次电压信号进行采集和计算分析。

结果：

陡冲击电压峰值设置为100kV，时间参数为0.1/50μs。升压后，可于测量结构3见到陡冲击电压信号，陡冲击电压峰值、时间参数均与理论值接近。

综上可知，本申请提供了一种高精度陡波分压器1及采用该高精度陡波分压器1的陡波电压测量方法，填补了目前高精度陡波分压器1设计安装方法与使用方法的空缺，基于以上高精度陡波分压器1及陡波电压测量方法，可实现陡冲击电压的精确测量。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度陡波分压器，其特征在于，包括：

支撑模块，包括外筒、第一法兰和第二法兰，所述外筒有绝缘材料制成，所述第一法兰和所述第二法兰分别安装在所述外筒的两端开口处，并分别设有信号输入端口和信号输出端口；

高压臂模块，安装在所述外筒中，所述高压臂模块的输入端与所述信号输入端口连接；

低压臂模块，安装在所述外筒中，所述低压臂模块的输入端与所述高压臂模块的输出端连接，所述低压臂模块的输出端与所述信号输出端口连接。

2.如权利要求1所述的高精度陡波分压器，其特征在于，高压臂模块包括：

绕线棒，由绝缘材料制成，所述绕线棒的中心线与所述外筒的中心线重合，所述绕线棒的周壁饶设有电阻丝；

第一绕线棒连接件，由导电材料制成，所述第一绕线棒连接件安装在所述绕线棒的第一端并与所述电阻丝连接，所述第一绕线棒连接件构成所述高压臂模块的输入端；

第二绕线棒连接件，由导电材料制成，所述第二绕线棒连接件安装在所述绕线棒的第二端并与所述电阻丝连接，所述第二绕线棒连接件构成所述高压臂模块的输出端。

3.如权利要求1所述的高精度陡波分压器，其特征在于，

所述第二绕线棒连接件的背离所述绕线棒的一侧安装有高压臂支撑件，所述高压臂支撑件由导电材料制成，所述高压臂支撑件支撑在所述低压臂模块，并与所述低压臂模块的输入端连接。

4.如权利要求3所述的高精度陡波分压器，其特征在于，

所述高压臂支撑件与所述低压臂模块之间安装有低压臂输入绝缘件。

5.如权利要求3所述的高精度陡波分压器，其特征在于，

所述高压臂支撑件的外周围设有屏蔽件。

6.如权利要求1所述的高精度陡波分压器，其特征在于，

第一法兰的背离所述高压臂模块的一侧安装有第一均压环，所述第一均压环的中心线与所述外筒的中心线重合。

7.如权利要求3所述的高精度陡波分压器，其特征在于，

所述第二绕线棒连接件与所述高压臂支撑件之间安装有第二均压环，所述第二均压环的中心线与所述外筒的中心线重合。

8.如权利要求7所述的高精度陡波分压器，其特征在于，

所述第二均压环的靠近所述第二绕线棒连接件的一侧和靠近所述高压臂支撑件的一侧均安装有均压环绝缘件。

9.如权利要求1-8任一所述的高精度陡波分压器，其特征在于，低压臂模块包括：

低压臂筒，其中心线与所述外筒的中心线重合；

第一低压臂盖板和第二低压臂盖板，分别安装在在所述低压臂筒的两端开口处，所述第二低压臂盖板安装在所述第二法兰；

低压臂本体，安装在所述低压臂筒中，所述低压臂本体的输入端穿过所述第一低压臂盖板构成所述低压臂模块的输入端；

低压臂电缆，其一端与所述低压臂本体的输出端连接，另一端穿过所述第二低压臂盖板构成所述低压臂模块的输出端。

10.一种陡波电压测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供权利要求1-9任一所述的高精度陡波分压器；

向所述高精度陡波分压器的内部充满变压器油；

将陡波电压发生器与所述高精度陡波分压器的信号输出端口连接，将所述高精度陡波分压器的信号输出端口与测量结构连接，使得陡波电压发生器输出的陡波电压信号经所述高精度陡波分压器分压为二次电压信号后传输至所述测量结构，所述测量结构对所述二次电压信号进行采集和计算分析。

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