[发明专利]等势腔精密高电压传感器

说明书

技术领域

本发明属于高压电力测量及继电器保护装置技术领域，涉及一种用于高压或特高压电压互感器的等势腔精密高电压传感器。

背景技术

目前，在高电压测量领域，由于电网容量及电压等级的不断提高，致使已在该领域大量使用的电磁式、电容式电压互感器的体积越来越大，造价越来越高，互感器要采用油或SF₆气体绝缘，带有环保和安全隐患，难以满足现代数字化电站对信号输出的要求。

近年来，国内外制造商已投入了大量人力、物力，进行新型电子式互感器的研发。现代电子式互感器取消了信号输出的功率要求，这为研制小型化、小功率电子式电压传感器提供了可能。小型化的电压传感器是电子式电压互感器的核心，迄今为止，本领域内对此虽也有多种技术方案报道，但总体而言其产品在测量精度、稳定性等方面仍存在有诸多不足。例如基于Pockels效应的光学传感器，由于温漂、抗震动、静态光强自然衰减等问题的困扰，需要附加多种补偿修正措施，兼之在制造和使用上的困难，至今该技术尚未能进入实用。

现有技术中，采用电元件实现电压传感的方案主要有电感、电容、电阻分压器的方案，这些方案因无有效的“场-路平衡”保护措施，故相应存在有抗内外干扰能力差、测量精度低等不足。例如据“中国高电压网”(ChinaHV.com)展示的2008年最新款产品，100kV～300kV的各型高压分压器，其直流测量误差为±0.5％，交流测量误差仅为±1.0％～±1.5％，远未达到国内电网对互感器的使用要求(优于0.2％)，因而不能直接用于电子式电压互感器，往往需要采用二次软件修正的方法弥补过大的误差，而软件修正的方法会导致产品在通用化、一致性和长期稳定性等方面存在缺陷。

发明内容

本发明的目的在于对现有技术方案存在的问题加以解决，提供一种可满足现代电子式电压互感器节能和小型化要求并能大幅度改善电压传感器抗干扰能力、提高耐压指标以及测量精度的等势腔精密高电压传感器。

为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的等势腔精密高电压传感器由外均压电阻体、内精密测量电阻体、取样电阻和多块带中心孔的均压极板组成，外均压电阻体设于高压接线端与地之间，各均压极板等间隔地分别连接在外均压电阻体的多级电位等分点处，形成多级串联等电势腔，内精密测量电阻体置于等电势腔中心，电阻体上的电位降落与空腔内电位降落保持一致，取样电阻接在测量电阻体与地之间，其两端引出线输出按比例缩小的电压信号。

本发明中的外均压电阻体是由多个阻值、功率、长度完全相同的电阻单元串联组成的电阻体，接入高压电路载流后各电阻单元串接点形成多级电压均分点，在空间上将电压均分成多个相同的电位段。

本发明中的均压极板由空心金属圆盘构成，各空心金属圆盘等间隔平行放置且分别与外均压电阻体的对应电位等分点连接，在外均压电阻体接入高压电路载流后，各均压极板间的空间就形成了多级电压均分的等势空腔，特别是在轴心区域形成理想的轴向均匀电位梯度。

本发明中的内精密测量电阻体由多个阻值、功率、长度完全相同的精密电阻单元串联组成，电阻串贯穿置入多级等势腔均压极板轴心位置的中心孔内，测量电阻体接入高压电路载流后，每个电阻体上的电位降落与等势腔内空间电位降落保持一致。由于测量电阻体放置在等势腔的轴心位置，其各单元的所在的电位段与对应的腔电位段对应一致，特别是要求电阻体上的阻值沿长度方向均匀分布，所以内测量电阻体上的电位分布与相邻的外空间电位完全一致，即电阻体上每一点与相接触的空间无电位差，这样就确保了测量电阻体不会产生外放电，也不受外场的干扰，可以精确测量。本发明所称的“等势腔”就是指测量电阻体上的电势与外空间电势相等的这种特殊腔体。

采用上述技术方案后，传感器实际工作时，如果在这种特殊腔体外有其它非测量电场的干扰，由于均压极板伸出较长的外沿，外场的电力线就会作用于均压环外沿，产生的微弱干扰作用仅影响外均压电阻体上微小的电压波动，又由于多级测量电阻体中间各串联接点与均压极板并无连接，仅为电场间的平衡耦合关系，所以非测量电场的干扰对测量电阻精度的影响极小，因而电压互感器就可在无干扰的环境下实现高精度测量。

与现有技术相比，本发明的结构合理、性能可靠、使用方便，可大幅度改善高压、特高压电压互感器测量精度，提高独立式互感器的工频耐压指标，利于互感器固体绝缘封装，不含油、SF₆气等非环保物质。采用本发明的设计方案可使产品实现节能和小型化，因而可作为现代电子式电压互感器理想的精密高电压传感器。

附图说明

图1是本发明所述等势腔精密高电压传感器的电路原理图。