CN101074972A - 一种电容屏蔽式电阻传感器 - Google Patents

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Abstract

一种电容屏蔽式电阻传感器用于光电式电压互感器中，将高电压信号转换为低压信号，提供电力***的高电压的测量和继电保护。其特点是在电阻传感器的高压电阻柱外并联套装电容屏蔽层。电容屏蔽层是由若干个相互叠套又相互隔离的与高压电阻柱同心圆的筒状金属屏或半导电屏，沿轴向从上到下依次固定在绝缘介质中组成的，可以屏蔽掉因高压导体或大地与高压电阻柱之间的杂散电容造成的干扰电流，提高了电阻式电压传感器的不确定度，从而提高电压测量的准确度。电容屏蔽式电阻传感器体积小、重量轻、成本较低。

Description

一种电容屏蔽式电阻传感器
技术领域
属于高压电器领域，作为光电式电压互感器的电压传感器，采集高电压信号并转换为低压信号，用于高电压的测量和电力***的继电保护。
背景技术
现有技术的电压互感器有以下几种：(1)油纸绝缘的电磁式互感器和充SF6气体的电磁式互感器；(2)电磁式浇注绝缘电压互感器；(3)油纸绝缘的电容式电压互感器；(4)电子式电压互感器。
第(1)和第(3)种属于利用油纸作主要绝缘材料的电容式电压互感器和电磁式电压互感器和利用SF6作主要绝缘材料的电磁式电压互感器都不同程度地存在着渗漏、污染环境、维护工作量大、事故率较高，且体积大、重量重等问题。
第(2)种电磁式环氧树脂浇注绝缘的电压互感器，由于材料、结构及工艺等诸多原因，除了电压等级较低外，还存在着局部放电量及介质损失因数较大等问题。
第(1)和第(2)种属于电磁式电压互感器，所有的电磁式互感器都存在以下问题：①每台互感器都需要根据用户要求配置多个不同功能的二次绕组，为了防止铁芯饱和造成信号失真，铁心容量需做得较大，因此，体积大，重量重；②电磁式电压互感器的励磁电感和线路电容参数匹配不当很容易引起铁磁谐振，从而危害***安全。
最近，国外的500kV光电式互感器已进入我国，并已投入电网运行。国内有些公司也开发了电子式电压互感器并已投入试运行。由于光电式电子互感器将电信号转换成光信号并利用光纤传输至仪表或继电保护装置，具有轻便、快速反应信号、防干扰、成本低等许多优点，是高压电压互感器的发展方向，具有非常好的前景。
电子式电压互感器的电压传感器一般有电阻式或电容分压式两种，电容分压式电压传感器的高压电容需要有能承受高电压的，具有一定电容量的多个电容元件串并联组成，其绝缘结构和工艺比较复杂。测量电压的电阻式传感器一般有两种方案，一种方案是具有高阻值的高压电阻与具有低阻值的低压电阻串联，在低压电阻与地之间抽取电压信号，用电压信号乘以高压电阻与低压电阻的比值标示高电压数值。另一种方案是用测量流过高压电阻的电流值乘以高压电阻的阻值标示高电压的数值。为了解决电阻的发热问题，无论哪种方案，通常都会选择较大的电阻值，使流过高压电阻的电流被控制在0.5～1mA之间。在这种参数下，高压导体、邻近设备以及接地设备和大地对高压电阻的杂散电容造成干扰电流会影响电阻式传感器的不确定度，从而使电压测量的准确度难以达到要求。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术之不足，提供一种电容屏蔽式电阻传感器，与一般电阻式传感器不同点在于在高压电阻柱外并联套装一电容屏蔽层，可以屏蔽掉由于高压或地与电阻柱之间的杂散电容造成的干扰电流，保证了电阻传感器的不确定度度，从而保证了电压测量的准确度。
本发明所述的电容屏蔽式电阻传感器，包括置于中间的由若干个电阻元件3通过连接件6串连组成的高压电阻柱1，低压电阻2，均压罩7，底台8，硅橡胶伞裙11，测量引线10，测量端子12，由若干个相互叠套又相互隔离的与高压电阻柱1同心圆的筒状金属屏或半导电屏4，沿轴向从上到下依次固定在绝缘介质中组成圆筒状电容屏蔽层5，套装在高压电阻柱1的外面，均压罩7固定在电容屏蔽层5的顶端并与最上面的金属屏4a电连接，底台8固定在电容屏蔽层5的底部并与最下面的金属屏4b电连接，与均压罩7电连接的高压电阻柱1的另一端与低压电阻2的上端相连，并由此联接点通过测量引线10，与底台8面板上的测量端子12电连接，低压电阻2的下端与底台8电连接，并与底台8面板上的接地端子14电连接，硅橡胶伞裙11紧密固定在电容屏蔽层5的外表面，高压电阻柱1与电容屏蔽层5之间充填绝缘介质9。
所述的一种电容屏蔽式电阻传感器，由若干个与高压电阻柱1同心圆的金属屏或半导电屏4，沿轴向依次用浸树脂的纤维紧密缠绕，构成刚性圆筒状电容屏蔽层5。
所述的一种电容屏蔽式电阻传感器，其充填于高压电阻柱1与电容屏蔽层5之间绝缘介质9是气体、液体或固体的绝缘介质。
本发明所述的另一种电容屏蔽式电阻传感器，包括置于中间的由若干个电阻元件3通过连接件6串连组成的高压电阻柱1，绝缘支座13，均压罩7，底台8，硅橡胶伞裙11，测量引线10，测量端子12，由若干个相互叠套又相互隔离的与高压电阻柱1同心圆的筒状金属屏4，沿轴向从上到下依次固定在绝缘介质中组成圆筒状电容屏蔽层5，套装在高压电阻柱1的外面，均压罩7固定在电容屏蔽层5的顶端并与最上面的金属屏4a电连接，底台8固定在电容屏蔽层5的底部并与最下面的金属屏4b电连接，与均压罩7电连接的高压电阻柱1的下端被绝缘支座13机械固定在底台4上，并通过测量引线10与底台8面板上的测量端子12电连接，底台8面板上的接地端子14牢固连接于底台8上，硅橡胶伞裙11紧密固定在电容屏蔽层5的外表面，高压电阻柱1与电容屏蔽层5之间充填绝缘介质9。
与现有技术比较，本发明具有以下优点：
1、有无油、无瓷、无气、防火、防爆、防污闪，维护工作量小，安全可靠性高等优点；
2、与用电容分压器作为电压传感器实现电子式电压互感器比较，电容屏蔽式电阻传感器元件体积小、重量轻、成本低。
3、与一般电阻式传感器比较，电容屏蔽式电阻传感器可以将杂散的电容电流屏蔽掉，限制了高压电场对电阻分压器的干扰，大大提高电阻传感器的准确度，从而保证了电压测量的准确度和继电保护装置动作的可靠性。
4、电容屏蔽式电阻传感器是由电阻串联而成，不会如电磁式互感器那样因铁芯饱和造成测量误差，因此，无论是大电流或小电流都能准确无误地反映，无论是驱动仪表或者是驱动继电保护装置只需使用一串电阻即可，不必像电磁式互感器那样使用多个二次绕组。
5、使用电容屏蔽式电阻传感器测量电压可以克服电磁式电压互感器引起电力***铁磁谐振过电压的缺点，也可以克服电容式电压互感器低压回路的铁磁谐振；
附图说明
图1为电容屏蔽式电阻传感器示意图，是利用高压电阻和低压电阻串连分压，采集低压电阻对地的电压信号；
图2为另一种电容屏蔽式电阻传感器的示意图，是采集流过高压电阻的电流信号。
具体实施方式
参见图1，其中示出本发明的电容屏蔽式电阻传感器的第一种实施例，(例如，110kV电容屏蔽式电阻传感器)。包括置于中间的由若干个电阻元件3(例如，20个金属膜电阻)通过连接件6(例如，固定在电阻元件上的螺纹结构件)串连组成的高压电阻柱1(例如，总电阻值为200MΩ)，低压电阻2(例如，20kΩ金属丝电阻)，均压罩7(例如，铝制半球形均压罩)，底台8(例如，不锈钢底台)，硅橡胶伞裙11，测量引线10，测量端子12，由若干个相互叠套又相互隔离的与高压电阻柱1同心圆的筒状金属屏或半导电屏4(例如，20个铝箔屏)，沿轴向从上到下依次固定在绝缘介质中组成圆筒状电容屏蔽层5(例如，用浸环氧树脂的玻璃丝依次缠绕铝箔，呈圆筒状，干燥固化后)套装在高压电阻柱1的外面，均压罩7固定装配在电容屏蔽层5的顶端并与最上面的金属屏4a电连接，底台8固定装配在电容屏蔽层5的底部并与最下面的金属屏4b电连接，与均压罩7电连接的高压电阻柱1的下端与低压电阻2的上端相连，并由此联接点通过测量引线10，与底台8面板上的测量端子12电连接，低压电阻2的下端与底台8电连接，并与底台8面板上的接地端子14电连接，硅橡胶伞裙11紧密固定(例如，整体注塑)在电容屏蔽层5的外表面，高压电阻柱1与电容屏蔽层5之间充填绝缘介质9(例如，绝缘油或SF6气体)。
参见图1，所述的电容屏蔽式电阻传感器，其若干个(例如，20个金属陶瓷电阻)与高压电阻柱1同心圆的金属屏或半导电屏4，沿轴向依次用浸树脂的纤维紧密缠绕，构成刚性圆筒状电容屏蔽层5(例如，用浸环氧树脂的玻璃纤维依次分别包绕铝箔并经干燥固化后呈刚性圆筒状电容屏蔽层)。
参见图1，所述的一种电容屏蔽式电阻传感器，其充填于高压电阻柱1与电容屏蔽层5之间的绝缘介质9是气体、液体或固体的绝缘介质(例如，绝缘油或SF6气体)。
参见图2，其中示出本发明的电容屏蔽式电阻传感器的第一种实施例，(例如，110kV电容屏蔽式电阻传感器)。包括置于中间的由若干个电阻元件3(例如20个金属陶瓷电阻)通过连接件6(例如固定在电阻元件上的螺纹结构件)串连组成的高压电阻柱1(例如总电阻值为110MΩ)，绝缘支座13(例如用环氧树脂或尼龙制成的支撑件)，均压罩7(例如铝制半球形均压罩)，底台8(例如不锈钢底台)，硅橡胶伞裙11，测量引线10，测量端子12，由若干个相互叠套又相互隔离的与高压电阻柱1同心圆的筒状金属屏4(例如，20个铝箔屏)，沿轴向从上到下依次固定在绝缘介质中组成圆筒状电容屏蔽层5(例如，用浸环氧树脂的玻璃丝依次缠绕铝箔，呈圆筒状，干燥固化后)，套装在高压电阻柱1的外面，均压罩7固定在电容屏蔽层5的顶端并与最上面的金属屏4a电连接，底台8固定在电容屏蔽层5的底部并与最下面的金属屏4b电连接，与均压罩7电连接的高压电阻柱1的另一端被绝缘支座13机械固定在底台8上，并通过测量引线10与底台8面板上的测量端子12电连接，底台8面板上的接地端子14牢固连接于底台8上，硅橡胶伞裙11紧密固定在电容屏蔽层5的外表面(例如，整体注塑)，高压电阻柱1与电容屏蔽层5之间充填绝缘介质9(例如，绝缘油或SF6气体)。
需要指出的是，上述实施例仅为说明和理解本发明，而并非是对本发明的限定，本发明的保护范围，应由各权利要求的技术方案确定。

Claims (4)

1、一种电容屏蔽式电阻传感器，包括置于中间的由若干个电阻元件(3)通过连接件(6)串连组成的高压电阻柱(1)，低压电阻(2)，均压罩(7)，底台(8)，硅橡胶伞裙(11)，测量引线(10)，测量端子(12)，其特征在于：由若干个相互叠套又相互隔离的与高压电阻柱(1)同心圆的筒状金属屏或半导电屏(4)沿轴向从上到下依次固定在绝缘介质中组成圆筒状电容屏蔽层(5)，套装在高压电阻柱(1)的外面，均压罩(7)固定在电容屏蔽层(5)的顶端并与最上面的金属屏(4a)电连接，底台(8)固定在电容屏蔽层(5)的底部并与最下面的金属屏(4b)电连接，与均压罩(7)电连接的高压电阻柱(1)的下端与低压电阻(2)的上端相连，并由此联接点通过测量引线(10)，与底台(8)面板上的测量端子(12)电连接，低压电阻(2)的下端与底台(8)电连接，并与底台(8)面板上的接地端子(14)电连接，硅橡胶伞裙(11)紧密固定在电容屏蔽层(5)的外表面，高压电阻柱(1)与电容屏蔽层(5)之间充填绝缘介质(9)。
2、权利要求1所述的一种电容屏蔽式电阻传感器，其特征在于：若干个与高压电阻柱(1)同心圆的金属屏或半导电屏(4)沿轴向依次用浸树脂的纤维紧密缠绕构成刚性圆筒状电容屏蔽层(5)。
3、权利要求1所述的一种电容屏蔽式电阻传感器，其特征在于：充填于高压电阻柱(1)与电容屏蔽层(5)之间绝缘介质(9)是气体、液体或固体的绝缘介质。
4、一种电容屏蔽式电阻传感器，包括置于中间的由若干个电阻元件(3)通过连接件(6)串连组成的高压电阻柱(1)，绝缘支座(13)，均压罩(7)，底台(8)，硅橡胶伞裙(11)，测量引线(10)，测量端子(12)，其特征在于：由若干个相互叠套又相互隔离的与高压电阻柱(1)同心圆的筒状金属屏(4)沿轴向从上到下依次固定在绝缘介质中组成圆筒状电容屏蔽层(5)，套装在高压电阻柱(1)的外面，均压罩(7)固定在电容屏蔽层(5)的顶端并与最上面的金属屏(4a)电连接，底台(8)固定在电容屏蔽层(5)的底部并与最下面的金属屏(4b)电连接，与均压罩(7)电连接的高压电阻柱(1)的下端被绝缘支座(13)机械固定在底台(4)上，并通过测量引线(10)与底台(8)面板上的测量端子(12)电连接，底台(8)面板上的接地端子(14)牢固连接于底台(8)上，硅橡胶伞裙(11)紧密固定在电容屏蔽层(5)的外表面，高压电阻柱(1)与电容屏蔽层(5)之间充填绝缘介质(9)。
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