專利名稱：一種應(yīng)用于10kV配電網(wǎng)的電容測電壓電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于IOkV配電網(wǎng)的電容測電壓電路裝置，屬于電壓傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前電力系統(tǒng)中，高電壓測量主要采用的是傳統(tǒng)的電磁式電壓互感器，這種互感器體積較大，比較笨重，對絕緣強度要求較高，而且容易產(chǎn)生鐵磁諧振，引起較大的激磁電流，造成電磁式電壓互感器的損壞。還有一種是電容式電壓互感器常用同心圓電容屏式或一節(jié)至多節(jié)套管式耦合電容器，無論是同心圓電容屏還是套管式耦合電容器，體積龐大，成本聞，不宜于IOkV電網(wǎng)上應(yīng)用，僅限于超聞壓電網(wǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出一種應(yīng)用于IOkV配電網(wǎng)的電容測電壓電路裝置，本發(fā)明適用于戶外IOkV配電網(wǎng)，與斷路器，接觸器等開關(guān)配套使用，它具有體積小、重量輕、成本低，耗能小等優(yōu)點。一種應(yīng)用于IOkV配電網(wǎng)的電容測電壓電路裝置，包括電容轉(zhuǎn)換裝置、電流互感器和后級調(diào)理電路；電容轉(zhuǎn)換裝置包括絕緣套管、銅網(wǎng)、導(dǎo)體和導(dǎo)電螺釘；絕緣套管為絕緣材料制成,絕緣套管的絕緣材料中間設(shè)有一圈環(huán)形的銅網(wǎng)，導(dǎo)電螺釘與銅網(wǎng)接觸，導(dǎo)體位于絕緣套管內(nèi)的中空部分，導(dǎo)體前端設(shè)有引線端子；導(dǎo)線通過引線端子穿過引線端子，導(dǎo)體導(dǎo)電，導(dǎo)體與銅網(wǎng)之間形成電容C，導(dǎo)電螺釘通過導(dǎo)線，與電流互感器原邊串聯(lián)，電流互感器副邊連接后級調(diào)理電路；后級調(diào)理電路為帶有負反饋電阻R的集成運算放大電路，電流互感器副邊的一端接在運算放大電路的負極輸入端，另一端與運算放大電路的正極輸入端一起接地，反饋電阻R并聯(lián)接在運算放大電路的負極輸入端和輸出端；電流I經(jīng)過反饋電阻R得到輸出電壓V；應(yīng)用于IOkV配電網(wǎng)時，IOkV配電網(wǎng)中的導(dǎo)線有三相，分別設(shè)為A相、B相和C相，則包括三個電容轉(zhuǎn)換裝置、三個電流互感器、三個后級調(diào)理電路，電流互感器分別為電流互感器CTa、電流互感器CTb、電流互感器CTc，三個電流互感器的原邊Y形連接，中性點N懸空，電流互感器CTa連接的后級調(diào)理電路中，負反饋電阻為Ra，電流為Ia，得到的電壓為Va ；電流互感器CTb連接的后級調(diào)理電路中，負反饋電阻為Rb，電流為Ib，得到的電壓為Vb ；電流互感器CTc連接的后級調(diào)理電路中，負反饋電阻為Re，電流為Ic，得到的電壓為Vc;電壓Va、電壓Vb、電壓Vc即為IOkV配電網(wǎng)A相、B相、C相的電壓；測量得到的電壓Va、電壓Vb、電壓Vc的相位超前IOkV配電網(wǎng)線路電壓相位90度。本發(fā)明的優(yōu)點在于(I)本發(fā)明體積小，成本低，重量輕，而且耗能??；
(2)本發(fā)明充分利用絕緣套管內(nèi)部的電容測量電壓，可有效地防止因采用電磁式電壓互感器而引起的系統(tǒng)鐵磁諧振。


圖I是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本發(fā)明的絕緣套管的剖面示意圖；圖3是本發(fā)明的絕緣套管的外形結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明電容轉(zhuǎn)換裝置安裝在斷路器上的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I 一絕緣套管 2—銅網(wǎng)3—導(dǎo)體4 一導(dǎo)電螺釘 5—引線端子 6 —電容轉(zhuǎn)換裝置
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明是一種應(yīng)用于IOkV配電網(wǎng)的電容測電壓電路裝置，如圖I所示,包括電容轉(zhuǎn)換裝置6、電流互感器和后級調(diào)理電路。電容轉(zhuǎn)換裝置6如圖2、3所示，包括絕緣套管I、銅網(wǎng)2、導(dǎo)體3和導(dǎo)電螺釘4 ；絕緣套管I為絕緣材料制成，材料可以采用環(huán)氧樹脂，絕緣套管I的絕緣材料中間設(shè)有一圈環(huán)形的銅網(wǎng)2，導(dǎo)電螺釘4與銅網(wǎng)2接觸，導(dǎo)體3位于絕緣套管I內(nèi)的中空部分，導(dǎo)體3前端設(shè)有引線端子5 ;絕緣套管I的外形采用傘群，增加爬電距離，增強絕緣強度。導(dǎo)線通過引線端子5穿過引線端子5，導(dǎo)體3導(dǎo)電，導(dǎo)體3與銅網(wǎng)2之間形成電容C，導(dǎo)電螺釘4通過導(dǎo)線，與電流互感器原邊串聯(lián)，電流互感器副邊連接后級調(diào)理電路。后級調(diào)理電路為帶有負反饋電阻R的集成運算放大電路，電流互感器副邊的一端接在運算放大電路的負極輸入端，另一端與運算放大電路的正極輸入端一起接地，反饋電阻R并聯(lián)接在運算放大電路的負極輸入端和輸出端。電流I經(jīng)過反饋電阻R得到輸出電壓V。應(yīng)用于IOkV配電網(wǎng)時，IOkV配電網(wǎng)中的導(dǎo)線有三相，分別設(shè)為A相、B相和C相，則包括三個電容轉(zhuǎn)換裝置6、三個電流互感器、三個后級調(diào)理電路，如圖I所示，電流互感器分別為電流互感器CTa、電流互感器CTb、電流互感器CTc，三個電流互感器的原邊Y形連接，中性點N懸空，電流互感器CTa連接的后級調(diào)理電路中，負反饋電阻為Ra，電流為Ia，得到的電壓為Va。電流互感器CTb連接的后級調(diào)理電路中，負反饋電阻為Rb，電流為Ib，得到的電壓為Vb。電流互感器CTc連接的后級調(diào)理電路中，負反饋電阻為Re，電流為Ic，得到的電壓為Vc。電壓Va、電壓Vb、電壓Vc即為IOkV配電網(wǎng)A相、B相、C相的電壓。以A相為例，根據(jù)運算放大電路(簡稱運放)“虛短”的工作原理，運放的輸入阻抗幾乎為零，運放負極輸入端的電位與正極輸入端的電位相等，也就是電流互感器的副邊輸出幾乎為零。則電流互感器工作在激磁電流很小的狀態(tài)。根據(jù)運放“虛斷”的工作原理，電流互感器的大部分電流經(jīng)過負反饋電阻Ra形成輸出電壓Va Va = IaXRa。測量得到的輸出電壓V的相位超前IOkV配電網(wǎng)線路電壓相位90度。由于IOkV配電網(wǎng)上的電是交流電，交流電就有相位的問題。本發(fā)明中Ca、Cb、Ce的容量為幾十皮法量級，在50Hz的頻率下，電容的阻抗為幾十兆歐姆，相對于電流互感器的阻值大很多，則可以認為，這個負載是純?nèi)菪载撦d，容性負載的電流相位超前電壓相位90度。也就是經(jīng)過電流互感器原邊的電流相位超前于線路電壓相位90度。經(jīng)過電流互感器和后級調(diào)理電路后，相位關(guān)系幾乎不變，那么最后得到的輸出電壓的相位超前于線路電壓相位90度。具體實施本發(fā)明時候，可以將電容轉(zhuǎn)換裝置6安裝在斷路器上，如圖4所示，具體為電容轉(zhuǎn)換裝置6裝在斷路器上的，是斷路器輸入輸出的引線部分，起到電氣隔離的作用。這種電容轉(zhuǎn)換裝置6總共六個，三個為輸入端，三個為輸出端。輸入與輸出之間是斷路器的觸頭部分(也就是開關(guān))，平時輸入端是和IOkV線路連在一起的，也就是通過和線路連在一起的三個絕緣套管測量線路電壓。輸出端是連在負載上的。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于IOkV配電網(wǎng)的電容測電壓電路裝置，其特征在于，包括電容轉(zhuǎn)換裝置、電流互感器和后級調(diào)理電路； 電容轉(zhuǎn)換裝置包括絕緣套管、銅網(wǎng)、導(dǎo)體和導(dǎo)電螺釘； 絕緣套管為絕緣材料制成，絕緣套管的絕緣材料中間設(shè)有一圈環(huán)形的銅網(wǎng)，導(dǎo)電螺釘與銅網(wǎng)接觸，導(dǎo)體位于絕緣套管內(nèi)的中空部分，導(dǎo)體前端設(shè)有引線端子； 導(dǎo)線通過引線端子穿過引線端子，導(dǎo)體導(dǎo)電，導(dǎo)體與銅網(wǎng)之間形成電容C，導(dǎo)電螺釘通過導(dǎo)線，與電流互感器原邊串聯(lián)，電流互感器副邊連接后級調(diào)理電路； 后級調(diào)理電路為帶有負反饋電阻R的集成運算放大電路，電流互感器副邊的一端接在運算放大電路的負極輸入端，另一端與運算放大電路的正極輸入端一起接地，反饋電阻R并聯(lián)接在運算放大電路的負極輸入端和輸出端；電流I經(jīng)過反饋電阻R得到輸出電壓V ; 應(yīng)用于IOkV配電網(wǎng)時，IOkV配電網(wǎng)中的導(dǎo)線有三相，分別設(shè)為A相、B相和C相，則包括三個電容轉(zhuǎn)換裝置、三個電流互感器、三個后級調(diào)理電路，電流互感器分別為電流互感器CTa,電流互感器CTb、電流互感器CTc，三個電流互感器的原邊Y形連接，中性點N懸空，電流互感器CTa連接的后級調(diào)理電路中，負反饋電阻為Ra，電流為Ia，得到的電壓為Va ;電流互感器CTb連接的后級調(diào)理電路中，負反饋電阻為Rb，電流為Ib，得到的電壓為Vb ；電流互感器CTc連接的后級調(diào)理電路中，負反饋電阻為Re，電流為Ic，得到的電壓為Vc ;電壓Va、電壓Vb、電壓Vc即為IOkV配電網(wǎng)A相、B相、C相的電壓； 測量得到的電壓Va、電壓Vb、電壓Vc的相位超前IOkV配電網(wǎng)線路電壓相位90度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用于IOkV配電網(wǎng)的電容測電壓電路裝置，其特征在于，所述的絕緣套管的材料采用環(huán)氧樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用于IOkV配電網(wǎng)的電容測電壓電路裝置，其特征在于，所述的絕緣套管的外形采用傘群。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用于IOkV配電網(wǎng)的電容測電壓電路裝置，其特征在于，應(yīng)用時，將電容轉(zhuǎn)換裝置安裝在斷路器上，具體為 電容轉(zhuǎn)換裝置裝在斷路器上的，是斷路器輸入輸出的引線部分，電容轉(zhuǎn)換裝置總共六個，三個為輸入端，三個為輸出端；輸入與輸出之間是斷路器的觸頭部分，輸入端和IOkV線路連在一起，輸出端連在負載上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于10kV配電網(wǎng)的電容測電壓電路裝置，包括電容轉(zhuǎn)換裝置、電流互感器和后級調(diào)理電路；電容轉(zhuǎn)換裝置包括絕緣套管、銅網(wǎng)、導(dǎo)體和導(dǎo)電螺釘；導(dǎo)電螺釘通過導(dǎo)線，與電流互感器原邊串聯(lián)，電流互感器副邊連接后級調(diào)理電路，后級調(diào)理電路為帶有負反饋電阻R的集成運算放大電路，測量得到電壓的相位超前10kV配電網(wǎng)線路電壓相位90度；本發(fā)明體積小，成本低，重量輕，而且耗能小，而且，本發(fā)明充分利用絕緣套管內(nèi)部的電容測量電壓，可有效地防止因采用電磁式電壓互感器而引起的系統(tǒng)鐵磁諧振。
文檔編號G01R19/00GK102928645SQ201210396210
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者武建文, 韓愛芝, 蘇宗海, 劉守明, 張之昊, 史宏偉, 張保衛(wèi), 李松濤, 何新華 申請人:北京航空航天大學(xué)