CN217181038U - 一种10kV电容式电压传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电压传感器，为解决目前10kV柱上断路器测量线路电压时采用的电磁式电压互感器，存在体积大、重量大，且故障率较高的技术问题，提供一种10kV电容式电压传感器，主要包括三个单相相序电压传感部件和一个零序电压传感部件，通过三个相序电压传感部件采集零序电压信号，正常运行情况下无信号输出，在线路出现单相接地，或者三相电压不平衡的情况下输出电压信号，故障率较低，每个电压传感部件中均采用了变压器，变压器一次侧和二次侧信号隔离，二次侧输出信号极性端不接地，有效提高了二次侧输出信号准确度，同时，解决了各电压传感部件的二次接地问题。
Description
技术领域
本实用新型属于电压传感器，具体涉及一种10kV电容式电压传感器。
背景技术
目前，10kV柱上断路器测量线路电压时，最常见的方式是采用电磁式电压互感器。但是，大多电磁式电压互感器体积大，重量大，仅输出线电压信号，而能采集零序电压信号的互感器体积和重量会进一步增加。另外，电磁式电压互感器的故障率也较高。
实用新型内容
本实用新型为解决目前10kV柱上断路器测量线路电压时采用的电磁式电压互感器，存在体积大、重量大，且故障率较高的技术问题，提供一种10kV电容式电压传感器。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种10kV电容式电压传感器，其特殊之处在于，包括A相相序电压传感部件、B相相序电压传感部件、C相相序电压传感部件、第一电容分压部件、第二电容分压部件、第三电容分压部件和零序电压传感部件；
所述零序电压传感部件包括变压器T4，变压器T4的一次侧串联电感L4，且并联低压电容C7，低压电容C7的负极接地；
所述第一电容分压部件包括相串联的电容高压臂C1和电容低压臂C2，电容高压臂C1的另一端与A相电源相连，电容低压臂C2的另一端与低压电容C7的正极相连；所述第二电容分压部件包括相串联的电容高压臂C3和电容低压臂C4，电容高压臂C3的另一端与B相电源相连，电容低压臂C4的另一端与低压电容C7的正极相连；所述第三电容分压部件包括相串联的电容高压臂C5和电容低压臂C6，电容高压臂C5的另一端与C相电源相连，电容低压臂C6的另一端与低压电容C7的正极相连；
所述A相相序电压传感部件包括变压器T1，变压器T1一次侧串联电感L1，变压器T1一次侧与电容低压臂C2并联；
所述B相相序电压传感部件包括变压器T2，变压器T2一次侧串联电感L2，变压器T2一次侧与电容低压臂C4并联；
所述C相相序电压传感部件包括变压器T3，变压器T3一次侧串联电感L3，变压器T3一次侧与电容低压臂C6并联；
电容高压臂C1、电容高压臂C3和电容高压臂C5的容值相同，电容低压臂C2、电容低压臂C4和电容低压臂C6的容值相同，变压器T1、变压器T2和变压器T3的电学参数相同，电感L1、电感L2和电感L3的电感量相同；
变压器T1、变压器T2、变压器T3和变压器T4的二次侧用于与外部终端连接。
进一步地，所述变压器T1、变压器T2和变压器T3均为采用坡莫合金铁芯的变压器。
进一步地，所述变压器T1、变压器T2和变压器T3的二次侧输出信号线性工作范围为2％-200％。
进一步地，所述电容高压臂C1、电容高压臂C3和电容高压臂C5均分别由五只电容串联组成。
进一步地，所述电容低压臂C2、电容低压臂C4和电容低压臂C6均分别由一只电容组成。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型10kV电容式电压传感器，主要包括三个单相相序电压传感部件和一个零序电压传感部件，通过三个相序电压传感部件采集零序电压信号，零序电压传感部件正常运行情况下无信号输出，在三个相序电压传感部件出现单相接地，或者三相电压不平衡的情况，零序电压传感部件输出电压信号，故障率较低。另外，本实用新型的传感器实现了相序、零序电压信号一体化输出，体积小且重量轻，便于使用。
2.本实用新型中每个电压传感部件中均采用了变压器，变压器一次侧和二次侧信号隔离，二次侧输出信号极性端不接地，有效提高了二次侧输出信号准确度，同时，解决了各电压传感部件的二次接地问题。
3.本实用新型各电压传感部件内的变压器可以均采用坡莫合金铁芯，输出信号线性工作范围达到2％-200％，充分满足了目前电压传感器的测量精度要求。
附图说明
图1为本实用新型10kV电容式电压传感器的电路连接示意图。
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，所描述的实施例并非对本实用新型的限制。
如图1所示，本实用新型提供了一种能够测量10kV柱上断路器线路电压的电容式电压传感器，实现了相序、零序电压信号的一体化输出，同时，该电压传感器可以制成体积小、重量轻的电压互感器，使用更加便捷，另外，经验证，本实用新型的电容式电压传感器故障率较低，使用成本低。
如图1所示，一种10kV电容式电压传感器，包括A相相序电压传感部件、B相相序电压传感部件、C相相序电压传感部件、第一电容分压部件、第二电容分压部件、第三电容分压部件和零序电压传感部件。
零序电压传感部件包括变压器T4，变压器T4的一次侧串联电感L4，且并联低压电容C7，低压电容C7的负极接地。第一电容分压部件包括相串联的电容高压臂C1和电容低压臂C2，电容高压臂C1的另一端与A相电源相连，电容低压臂C2的另一端与低压电容C7的正极相连。第二电容分压部件包括相串联的电容高压臂C3和电容低压臂C4，电容高压臂C3的另一端与B相电源相连，电容低压臂C4的另一端与低压电容C7的正极相连。第三电容分压部件包括相串联的电容高压臂C5和电容低压臂C6，电容高压臂C5的另一端与C相电源相连，电容低压臂C6的另一端与低压电容C7的正极相连。
A相相序电压传感部件包括变压器T1，变压器T1一次侧串联电感L1，变压器T1一次侧与电容低压臂C2并联。B相相序电压传感部件包括变压器T2，变压器T2一次侧串联电感L2，变压器T2一次侧与电容低压臂C4并联。C相相序电压传感部件包括变压器T3，变压器T3一次侧串联电感L3，变压器T3一次侧与电容低压臂C6并联。
本实用新型通过三个相序电压传感部件采集零序电压信号，零序电压传感部件正常运行情况下无信号输出，在三个相序电压传感部件出现单相接地，或者三相电压不平衡的情况，零序电压传感部件输出电压信号。
作为一种优选方案，各相序电压传感部件中的变压器均采用坡莫合金铁芯，输出信号的线性度范围为2％-200％，能够满足目前电压传感器的测量精度要求。各相序电压传感部件中的变压器和零序电压传感部件中的变压器，一次侧和二次侧信号隔离，二次侧输出信号极性端不接地，能够提高二次侧输出信号的准确度，同时，还能够解决传感器的二次接地问题。
在本实用新型的一个实施例中，电容高压臂C1、电容高压臂C3和电容高压臂C5均分别由五只电容串联组成，电容低压臂C2、电容低压臂C4和电容低压臂C6均分别由一只电容组成，组成电容高压臂的各单只电容容值约为20nF，组成电容低压臂的单只电容容值约为4000nF，第一电容分压部件、第二电容分压部件和第三电容分压部件的输出电压为5.774V。
以变压器T1为例，变压器T1采用坡莫合金铁芯材料，进入线性工作区域电压在0.05V左右，输出信号在0V～7V，支持测量2％-200％点的母线电压，用于采样保护。可将变压器T1与断路器一体化融合，内置于断路器极柱内部，测量精度高，测量信号采用模拟量信号输出的方式传输给终端。
本实用新型10kV电容式电压传感器的测量原理为：
当线路通电时，三相高压输入到各电容分压部分的输入端电容高压臂C1、电容高压臂C3和电容高压臂C5，通过各电容分压部件中的电容高压臂和各电容低压臂分压，在电容低压臂C2、电容低压臂C4和电容低压臂C6两端输出电压信号，电感L1、电感L2和电感L3用于补偿回路电流，使变压器T1、变压器T2和变压器T3工作于线性区域内，变压器T1、变压器T2和变压器T3将电容低压臂信号转换为标准相电压小信号输出，供给终端。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种10kV电容式电压传感器，其特征在于：包括A相相序电压传感部件、B相相序电压传感部件、C相相序电压传感部件、第一电容分压部件、第二电容分压部件、第三电容分压部件和零序电压传感部件；
所述零序电压传感部件包括变压器T4，变压器T4的一次侧串联电感L4，且并联低压电容C7，低压电容C7的负极接地；
所述第一电容分压部件包括相串联的电容高压臂C1和电容低压臂C2，电容高压臂C1的另一端与A相电源相连，电容低压臂C2的另一端与低压电容C7的正极相连；所述第二电容分压部件包括相串联的电容高压臂C3和电容低压臂C4，电容高压臂C3的另一端与B相电源相连，电容低压臂C4的另一端与低压电容C7的正极相连；所述第三电容分压部件包括相串联的电容高压臂C5和电容低压臂C6，电容高压臂C5的另一端与C相电源相连，电容低压臂C6的另一端与低压电容C7的正极相连；
所述A相相序电压传感部件包括变压器T1，变压器T1一次侧串联电感L1，变压器T1一次侧与电容低压臂C2并联；
所述B相相序电压传感部件包括变压器T2，变压器T2一次侧串联电感L2，变压器T2一次侧与电容低压臂C4并联；
所述C相相序电压传感部件包括变压器T3，变压器T3一次侧串联电感L3，变压器T3一次侧与电容低压臂C6并联；
电容高压臂C1、电容高压臂C3和电容高压臂C5的容值相同，电容低压臂C2、电容低压臂C4和电容低压臂C6的容值相同，变压器T1、变压器T2和变压器T3的电学参数相同，电感L1、电感L2和电感L3的电感量相同；
变压器T1、变压器T2、变压器T3和变压器T4的二次侧用于与外部终端连接。
2.如权利要求1所述一种10kV电容式电压传感器，其特征在于：所述变压器T1、变压器T2和变压器T3均为采用坡莫合金铁芯的变压器。
3.如权利要求1或2所述一种10kV电容式电压传感器，其特征在于：所述变压器T1、变压器T2和变压器T3的二次侧输出信号线性工作范围为2％-200％。
4.如权利要求3所述一种10kV电容式电压传感器，其特征在于：所述电容高压臂C1、电容高压臂C3和电容高压臂C5均分别由五只电容串联组成。
5.如权利要求4所述一种10kV电容式电压传感器，其特征在于：所述电容低压臂C2、电容低压臂C4和电容低压臂C6均分别由一只电容组成。
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