CN204256014U - 一种分压器及其分压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种分压电路，包括高压电容组、高压电阻组、低压电容和低压电阻，其中，所述高压电容组包括多个电容量相同的相互串联的高压电容，所述高压电阻组包括多个电阻值相同的相互串联的高压电阻；所述高压电容组与高压电阻组并联连接，形成第一并联电路，所述第一并联电路的一端作为高压端，用于接收接入分压器的高压，另一端作为输出端，用于输出经过分压后的低压；所述低压电容与低压电阻并联连接，形成第二并联电路；所述第二并联电路的一端与所述输出端连接，另一端接地作为接地端。同时，本实用新型还提供一种包括上述分压电路的分压器。

Description

一种分压器及其分压电路

技术领域

本实用新型涉及电力工业中电压测量领域，特别涉及以一种分压器及其分压电路。

背景技术

分压器是高电压测量的专用仪器仪表，根据测量对象可分为交流分压器、直流分压器和冲击分压器。交流分压器用于测量交流高压，直流分压器用于测量直流高压，冲击分压器用于测量冲击(包括雷电冲击和操作冲击)高压。

分压电路作为分压器的核心部分之一，位于分压器本体之中，将接入分压器的高压进行分压并输出低压，分压器将分压电路输出的低压再通过低压信号出线端子输出到外部，从而测量出测点的高压。

在电力系统中，一般采用电容式电压互感器来测量交流高压，其结构包括电容分压器和电磁单元，其中的电容分压器中的分压电路使用相互串联的电容来进行分压，由于电容的“通交流，阻直流”特性，使得电容分压器可以准确测量出交流高压而无法准确测量出直流高压。而在电力系统中，直流高压则一般采用电阻分压器来测量，电阻分压器中的分压电路由多个串联连接的电阻来组成，由于电阻分压器其对地杂散电容的存在，使得电阻分压器可以准确地测量出直流高压而无法准确测量出交流高压，且由于热容量的限制，电阻分压器一般只能测量雷电冲击高压而难以用于测量操作冲击高压。

同时，在一般的输电工程中，在工程启动调试的过程中往往需要测试换流站内的多个测点的电压，在某些故障的情况下，一些测点除了出现操作冲击还可能会出现交流高压与直流高压相叠加的状况，由于电容式电压互感器无法准确测量出直流高压，而电阻分压器无法准确测量出交流高压和操作冲击高压，这便使得这些叠加的高压无法仅仅通过单一的电容式电压互感器或电阻分压器来被准确测出，若使用电容式电压互感器或电阻分压器来对这些叠加的高压进行测量，将会导致被测出的高压数值与测点的真实高压数值间存有极大的误差，严重的可能还会导致测量设备的损坏甚至电力系统的故障。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种分压器及其分压电路，以解决现有技术中，无法既可准确测量交流高压又可准确测量直流高压，同时可准确测量出直流电压与交流电压的相叠高压的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

一种用于分压器的分压电路，包括高压电容组、高压电阻组、低压电容和低压电阻，其中，

所述高压电容组包括至少一个电容量相同的相互串联的高压电容，所述高压电阻组包括至少一个电阻值相同的相互串联的高压电阻；

所述高压电容组与高压电阻组并联连接，形成第一并联电路；第一并联电路的一端作为高压端，另一端作为输出端；

所述低压电容与低压电阻并联连接，形成第二并联电路；第二并联电路的一端与所述输出端连接，另一端接地作为接地端。

其中，所述高压电容为高频无感电容。

其中，所述高压电阻为锰铜电阻或金属膜电阻。

其中，所述分压电高压电容的电容量C₁、高压电阻的电阻值R₁、低压电容的电容量C₂和低压电阻的电阻值R₂满足：

R₁*C₁＝R₂*C₂。

一种分压器，包括：分压器本体、上述分压电路、高压接线端和端子箱；其中，

所述分压电路，位于所述分压器本体的内部，包括高压端和输出端；

所述高压接线端，位于分压器本体的顶端，与分压电路的高压端相连；

所述端子箱，位于分压器本体的外部，包括低压信号出线端子和接地端子，所述低压信号出线端子与分压电路的输出端相连，所述接地端子接地。

其中，所述分压器本体包括：均压帽，所述均压帽位于均匀分布在分压器本体顶部的电场之中。

其中，所述端子箱还包括：端子箱密封盖板，所述端子箱密封盖板位于所述端子箱的外部，当分压器进行接线时所述端子箱密封盖板打开，当分压器进行测量时所述端子箱密封盖板闭合。

其中，所述端子箱还包括：信号线出线孔，所述信号线出线孔位于端子箱的下部，端子箱中的信号线从所述信号线出线孔引出。

其中，所述分压器本体还包括：硅橡胶绝缘护套，将分压器本体的外表面完全包裹。

其中，所述分压器本体还包括：三角底座，所述三角底座包括滑轮，所述滑轮包括锁止结构。

基于上述技术方案，本实用新型实施例提供的分压器，通过分压电路中相互并联连接的高压电容组和高压电阻组，以及低压电容和低压电阻，无论分压器接入交流高压、直流高压或是交流高压和直流高压的叠加高压，分压电路中的高压电容组及低压电容均对接入的高压进行交流分压，得第一低压，分压电路中的高压电阻组及低压电阻均对接入的高压进行直流分压，得第二低压，最后从分压电路的输出端输出第一低压和第二低压的叠加低压。若分压器接入为交流高压，由于本实用新型实施例提供的分压电路中增大了分压器的纵向电容，减少了分压器对地杂散电容的影响，因此，相比电阻分压器，交流高压在经本实用新型实施例提供的分压电路中分压后，分压电路的输出端将得到准确的输出电压；若分压器接入为直流高压，经分压电路中分压后，分压电路的输出端得到的第一低压将几乎为零，即分压电路的输出端输出的第一低压和第二低压的叠加低压可认为即为第二低压，从低压端输出只包含直流低压的第一低压和第二低压的叠加低压，而高压电阻组和低压电阻对第二低压的获取与电阻分压器对直流高压的测量相同，也可准确地测量直流高压，因此，本实用新型实施例提供的分压电路的输出端将得到准确的输出电压；若分压器接入为交流高压和直流高压的叠加高压，经分压电路中分压后，分压电路的输出端得到的电压值均明显大于零的第一低压和第二低压，分压电路的输出端输出此第一低压和第二低压的叠加低压，从低压端输出既包含交流低压又包含直流低压的第一低压和第二低压的叠加低压中。如此，可使基于该分压电路的分压器既可以准确测量交流高压，又可以准确直流高压，还可以准确测量交流高压和直流高压的叠加高压。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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为本实用新型实施例提供的分压电路的连接示意图；

图2为本实用新型实施例提供的分压器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例提供的分压电路的连接示意图，该分压电路可以通过高压电容组和低压电容来对交流高压进行分压，可以通过高压电阻组和低压电阻来对直流高压进行分压。

在本实用新型实施例中，该分压电路包括高压电容组C1、高压电阻组R1、低压电容C2和低压电阻R2，其中，高压电容组C1包括至少一个电容量相同的相互串联的高压电容C11、C12、C12…C1n，所述高压电阻组R1包括至少一个电阻值相同的相互串联的高压电阻R11、R12、R13…R1m；其中，n与m均为不小于1的自然数，且n与m的取值可相同可不同。

高压电容组C1中串联连接的高压电容的具体数量n与单个高压电容C1n的耐压水平和寄生参数相关。串联的高压电容的数目越多，在对高压进行分压时每个高压电容所承受的电压便越低，因此对单个高压电容的耐压要求就越低，从这方面来看，串联连接的高压电容的数量越多越好；然而，串联连接的高压电容越多，要求分压器能提供的安装空间便越大，使得制作分压器的成本越高，同时，串联连接的高压电容越多，分压器的寄生电感也会越大，这将严重影响都设备的测量精度。因此，串联所需的高压电容也并非无条件的越多越好，串联的高压电容的具体数量n应该在保证单个高压电容在其耐压范围内，且设备的测量精度在一定的允许范围内的前提下才越多越好。高压电阻组R1中串联连接的高压电阻的具体数量m的确定与高压电容组C1中串联连接的高压电容的具体数量n的确定相同，也与单个高压电阻R1m的耐压水平和寄生参数相关。

高压电容组C1与高压电阻组R1并联连接，形成第一并联电路，所述第一并联电路的一端作为高压端P1，另一端作为输出端P2；低压电容C2与低压电阻R2并联连接，形成第二并联电路，所述第二并联电路的一端与输出端P2连接，另一端接地作为接地端GND。

其中，高压端P1用于接收接入分压器上的高压，输出端P2用于输出经过分压后的低压，接地端GND用于将分压电路接地。其中，高压端P1接收的高压包括交流高压、直流高压和交流高压与直流高压的叠加高压，当高压端P1接收的高压为交流高压，即接收的高压中只包含交流高压时，输出端P2输出的低压也仅仅包含交流低压，即输出端P2输出端的低压为交流低压；当高压端P1接收的高压为直流高压，即接收的高压只包含直流高压时，输出端P2输出的低压也仅仅包含直流低压，即输出端P2输出端的低压为直流低压；当高压端P1接收的高压为交流高压与直流高压的叠加高压，即当高压端P1接收的高压中既包含交流高压又包含直流高压时，输出端P2输出的低压则既包含交流低压又包含直流低压，即输出端P2输出端的低压为交流低压与直流低压的叠加低压。而将分压电路进行接地，可保证系统及与之相连的仪表能够可靠运行，并保证仪表的测量和控制精度，同时，可防止线路因绝缘损坏带电而危及到人身安全。

另外，需要指出的是，无论分压器接入交流高压、直流高压或是交流高压和直流高压的叠加高压，分压电路中的高压电容组C1及低压电容C2均对接入的高压进行交流分压，得第一低压，分压电路中的高压电阻组R1及低压电阻R2均对接入的高压进行直流分压，得第二低压，最后从分压电路的输出端P2输出第一低压和第二低压的叠加低压。当高压端P1接收的高压为交流高压时，由分压电路中的高压电容组C1及低压电容C2起到主要分压作用，分压后得到的第二低压几乎为零；当高压端P1接收的高压为直流高压时，由分压电路中的高压电阻组R1及低压电阻R2起到主要分压作用；当高压端P1接收的高压为交流高压与直流高压的叠加高压，即高压端P1接收的高压既包含交流高压又包含直流高压时，高压电容组C1及低压电容C2和高压电阻组R1及低压电阻R2同时工作，分别对叠加高压中的交流高压和直流高压进行分压，第一低压和第二低压被叠加后由分压电路的输出端P2输出。可见，本实施例中的分压电路既可以实现对交流高压的准确测量，又可以实现对直流高压的准确测量，同时，还可以实现对交流高压和直流高压的叠加高压准确测量。

将高压电容组C1与高压电阻组R1进行并联连接，将低压电容C2与低压电阻R2进行并联连接，增大了分压器的纵向电容，使分压器既可以进行雷电冲击高压的准确测量又可进行操作冲击高压的准确测量；同时，改善了分压器上的电位分布，减少了对地杂散电容对分压器的影响，提高了分压器的响应特性。

具体的，所述高压电容为高频无感电容。高频无感电容的卷绕工艺为无感式卷绕结构，在高频工作下，高频无感电容的电感极小，因此高压电容对高频信号的阻力极小，如此，可进一步增强分压器的测量精度。

具体的，所述高压电阻为锰铜电阻或金属膜电阻。金属膜电阻的体积小、噪声低、稳定性好、精度高，可有效提高分压器的测量精度和稳定性，同时，由于其较小的体积，当使用较多的金属膜电阻时，要求分压器提供的安装空间也不会太大，从侧面有效降低了制作分压器所需成本。

因此，本实用新型实施例提供的分压器可以在大于20kHz的频率下仍然对测量信号做出正确响应，除了准确测量交直流叠加高压外，还能准确测量冲击高压。

另外，需要特别注意的是，为了使分压器能够对交流高压、直流高压及两者的叠加高压进行有效、准确地测量，需要分压电路对交流高压和直流高压具有相同的分压比，因此，分压电路中的高压电容组C1的总电容量C₁、高压电阻组R1的总电阻值R₁、低压电容C2的电容量C₂和低压电阻R2的电阻值R₂应该满足关系式：

R₁*C₁＝R₂*C₂；

即：R₁:R₂＝C₂:C₁。

具体的，可以设定分压电路的测量分压比为2000:1，即R₁:R₂＝2000:1，C₂:C₁＝2000:1；更为具体的，可以设置高压电容组C1中高压电容数目为400个，每个高压电容的电容量为0.1uF，设置高压电阻组R1中高压电阻的数目为800个，每个高压电阻的电阻值为2MΩ，设置低压电容C2的电容量为0.5_uF，设置低压电阻R2的电阻值为0.8MΩ。

如果需要改变分压电路的分压比，可以通过改变高压电容组C1中所串联高压电容的数目n或通过改变其中C11、C12、C13…C1n的电容量从而来改变其总电容量C₁来实现，也可以通过改变高压电阻组R1中所串联高压电阻的数目m或通过改变其R11、R12、R13…R1m的电阻值从而改变其总电阻值来实现，亦可以通过改变低压电容C2的电容量或通过改变低压电阻R2的电阻值来实现。

优选的，为了不降低分压器的绝缘水平和热容量，一般通过改变低压电容C2的电容量与改变低压电阻R2的电阻值来实现本实用新型分压电路中分压比的改变。例如，当需要将分压电路测量时的分压比从2000:1更改为1000:1，即R₁:R₂＝1000:1，C₂:C₁＝1000:1时，只需要将分压电路中的低压电容C2的电容量C₂更改为0.25uF，且将低压电阻R2的电阻值R₂更改为1.6MΩ即可。

图2为本实用新型实施例提供的一种分压器的结构示意图，该分压器包括：分压器本体1、上述的分压电路、高压接线端4和端子箱5。

其中，分压电路位于分压器的分压器本体1的内部，用于将接入分压器的高压进行分压并输出低压；所述分压器本体1具体为一种空心复合绝缘子，在此空心复合绝缘子中，除了包含分压电路中高压电容组C1、高压电阻组R1、低压电容C2、低压电阻R2等大量电容电阻器件外，还包含了大量的绝缘油，这些绝缘油将所述空心复合绝缘子内部填满。

高压接线端4位于分压器本体1的顶端，与分压电路中的高压端P1相连，分压器进行测量时，高压接线端4与外部的高压测点相连，将测点的高压接入分压器；端子箱5位于分压器本体1的外壁表面，包括低压信号出线端子51和接地端子52，低压信号出线端子51与分压电路的输出端P2相连，用于将分压电路输出的低压进行输出，接地端子52则与外部接地。

优选的，在分压器本体1的顶部具有均压帽3，均压帽3用于均匀分布在分压器顶部的电场，防止电晕的产生。

优选的，可以在端子箱5的外部安装一个端子箱密封盖板53，具体的，端子箱密封盖板53与端子箱5之间可以通过栓接的方式进行连接，端子箱密封盖板53的大小应略大于端子箱5，使端子箱密封盖板53闭合时，端子箱密封盖板53可完全遮挡住端子箱5外表面。当分压器进行接线时，将端子箱密封盖板53打开，端子箱5的外表面露出，分压器可正常接线；当分压器未进行接线时，则将端子箱密封盖板53闭合，使端子箱5的外表面被完全遮挡住，以防止雨水等一些物质进入端子箱5，使端子箱5在使用时更安全。

优选的，在端子箱5的内还包括信号出线孔54，当需要将端子箱5中的信号线，如测量线和接地线等进行引出时，可通过信号出现孔54将信号线引出。

优选的，可以在分压器本体1的外部套上一个硅橡胶绝缘护套2，将分压器本体1完全包裹住，以加强分压器的外绝缘和分压器的防污能力，使分压器可以在户外长期运行。

优选的，在分压器本体1的底部设有三角底座6，由于三角底座6的三个支点间可连成一个三角形，而三角形具有稳定性，且三角底座6的三个支点总能确定一个平面，如此便使得三角底座6即便在地面高低不平的地方也能被平稳放置，防止分压器倒伏；

优选的，由于分压器的重量较大，不便于移动，因此，可以在三角底座6的底部的每个支点设置一个滚轮，由滚轮的滚动带动分压器来移动。

优选的为了防止所述分压器在使用过程中或放置在不平稳的地面处时发生随意滚动的现象，还可以在滚轮上设置锁止结构。

优选的，分压器本体1底部的三角底座6的三个支架上分别有三个支撑底座。支撑底座顶部为柱状螺杆，螺杆上具有螺纹，三角底座6的每个支架上均具有螺纹孔，支撑底座通过其上螺杆与支架上的螺纹孔与支架铰接相连；支撑底座的底座为圆盘，用于增大支撑面积。当分压器移动时，拧紧支撑底座的顶部螺杆，支撑底座离开地面；当分压器固定时，拧松支撑底座顶部螺杆，支撑底座撑起分压器，因此即使分压器放在高低不平的地方，分压器本提仍能保持水平，防止倒扶。

为了更好的使用本实用新型实施例中的分压器，使分压器最好地实现其功能，表1给出了本实用新型实施例中的分压器的一些应用条件：

本实用新型实施例提供的分压器的应用条件

表1

表2给出了本实用新型实施例的分压器的一些性能指标：

本实用新型实施例提供的分压器的性能指标

表2

由于本实用新型提供的分压器用于在于高压的环境中，因此，为了人身的安全，在使用本实用新型提供的分压器前，应遵守相关的安全用电规则，检测设备的部件是否完损无缺，切勿使用已经损坏的仪器；在分压器连接被测品前，还应该确认被测品是处于断电状态；在分压器接线时应该先连接公共测试导线，而后再连接带电的测试导线；在使用分压器进行测量时还应确保操作准确；在分压器使用完成后，确认仪表上电压的读数为零了之后再进入现场拆线，并在拆线时，先拆除带电的测试导线，再拆除公共测试导线。

另外，为了进一步确保本实用新型实施例提供的分压器的测量精度，在分压器进行测量时应该在其周围至少保留大于分压器一倍高度的空余空间，并尽可能地使分压器远离所有的导电体。在使用完分压器后还应该注意分压器表面的清洁，并将分压器置于阴凉干燥通风处存储。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。

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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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 (10)

1.一种用于分压器的分压电路，其特征在于，包括高压电容组、高压电阻组、低压电容和低压电阻，其中，所述高压电容组包括至少一个电容量相同的相互串联的高压电容，所述高压电阻组包括至少一个电阻值相同的相互串联的高压电阻；

所述高压电容组与高压电阻组并联连接，形成第一并联电路；第一并联电路的一端作为高压端，另一端作为输出端；

所述低压电容与低压电阻并联连接，形成第二并联电路；第二并联电路的一端与所述输出端连接，另一端接地作为接地端。

2.根据权利要求1所述的分压电路，其特征在于，所述高压电容为高频无感电容。

3.根据权利要求1所述的分压电路，其特征在于，所述高压电阻为锰铜电阻或金属膜电阻。

4.根据权利要求1所述的分压电路，其特征在于，所述分压电高压电容的电容量C₁、高压电阻的电阻值R₁、低压电容的电容量C₂和低压电阻的电阻值R₂满足：

R₁*C₁＝R₂*C₂。

5.一种分压器，其特征在于，包括：分压器本体、权利要求1至4中任一项所述的分压电路、高压接线端和端子箱；其中，

所述分压电路，位于所述分压器本体的内部，包括高压端和输出端；

所述高压接线端，位于分压器本体的顶端，与分压电路的高压端相连；

所述端子箱，位于分压器本体的外部，包括低压信号出线端子和接地端子，所述低压信号出线端子与分压电路的输出端相连，所述接地端子接地。

6.根据权利要求5所述的分压器，其特征在于，所述分压器本体包括：均压帽，所述均压帽位于均匀分布在分压器本体顶部的电场之中。

7.根据权利要求5所述的分压器，其特征在于，所述端子箱还包括：端子箱密封盖板，所述端子箱密封盖板位于所述端子箱的外部，当分压器进行接线时所述端子箱密封盖板打开，当分压器进行测量时所述端子箱密封盖板闭合。

8.根据权利要求5所述的分压器，其特征在于，所述端子箱还包括：信号线出线孔，所述信号线出线孔位于端子箱的下部，端子箱中的信号线从所述信号线出线孔引出。

9.根据权利要求5所述的分压器，其特征在于，所述分压器本体还包括：硅橡胶绝缘护套，将分压器本体的外表面完全包裹。

10.根据权利要求5所述的分压器，其特征在于，所述分压器本体还包括：三角底座，所述三角底座包括滑轮，所述滑轮包括锁止结构。