專利名稱：以氧化鋅電阻作為分壓器件的電壓傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及以氧化鋅電阻作為分壓器件的電壓傳感器。
背景技術：
目前應用在電力系統(tǒng)中的電壓傳感器有電磁式電壓互感器、容性電壓互感器。其中，電磁式電壓互感器主要用于35kV以下電壓等級系統(tǒng)，由于電磁式電壓互感器容易發(fā)生鐵磁諧振，IlOkV以上電壓等級系統(tǒng)采用容性電壓互感器。電磁式電壓互感器為小容量變壓器，線性性能好，受溫度變化影響小，造價合理，故在35kV以下電壓等級中廣泛使用。但是鐵芯極易與系統(tǒng)對地電容發(fā)生諧振，造成事故，而IlOkV以上電壓等級系統(tǒng)采用容性電壓互感器，容性電壓互感器其實也是電磁式電壓互感器，是改變其結(jié)構(gòu)使得對某一頻率(如50Hz)以下呈容性，僅僅為了克服電磁式電壓互感器容易與系統(tǒng)對地電容發(fā)生諧振的缺陷，但是其內(nèi)部的電容、電感元件有時也會相互發(fā)生諧振而爆炸，且受溫度變化影響大，造價高，由于造價高只能用于高電壓等級的系統(tǒng)中。上述兩類電壓互感器都是電磁感應的電壓互感器，無法測量系統(tǒng)中的直流電壓分量，也無法準確測量暫態(tài)電壓分量，也無法測量雷擊電壓。故障率高是上述兩種電壓互感器共有的缺點，且不能適應電力系統(tǒng)數(shù)字化的發(fā)展。常規(guī)電阻分壓的方式因電阻在過電壓工作下發(fā)熱嚴重而損壞，且發(fā)熱后電阻影響阻值變化無法做到準確分壓，適應不了電力系統(tǒng)測量系統(tǒng)電壓的要求。對于氧化鋅避雷器的在線監(jiān)測，已有技術是通過監(jiān)測避雷器的泄漏電流大小來判斷氧化鋅避雷器的好壞，氧化鋅避雷器的泄漏電流極小，微安級的電流量很難測量，實現(xiàn)很困難，目前市場上還沒有氧化鋅避雷器在線監(jiān)測產(chǎn)品。對于雷擊計數(shù)器，目前都是根據(jù)避雷器放電電流電磁感應實施雷擊計數(shù)，當雷擊能量較小時避雷器放電電流很小，而無法實施準確計數(shù)，更不能測量雷擊電壓及系統(tǒng)暫態(tài)過電壓，也不能對內(nèi)部過電壓實施計數(shù)。

實用新型內(nèi)容本實用新型是為避免上述現(xiàn)有技術所存在的不足之處，提供一種以氧化鋅電阻作為分壓器件的電壓傳感器，以其作為電壓互感器可靠性高、故障率低、精度高，不會發(fā)生諧振；并用于實現(xiàn)氧化鋅避雷器的在線監(jiān)測。本實用新型為解決技術問題采用如下技術方案本實用新型以氧化鋅電阻作為分壓器件的電壓傳感器，其特點是串聯(lián)連接的氧化鋅電阻A和氧化鋅電阻B構(gòu)成分壓檢測支路，以所述檢測支路跨接在被測電源與地之間，氧化鋅電阻B—端接地，以氧化鋅電阻B的端電壓為檢測輸出信號。本實用新型電壓傳感器作為電壓測量單元的應用，其特點是設置所述檢測支路的一毫安參考電壓大于被測電源回路中同電壓等級氧化鋅避雷器的一毫安參考電壓，使所述檢測支路不泄放雷擊電流。[0011]本實用新型電壓傳感器作為氧化鋅避雷器在線監(jiān)測單元的應用的特點也在于設置線上被監(jiān)測氧化鋅避雷器M為所述監(jiān)測支路中的氧化鋅電阻A，并設置氧化鋅電阻B的標稱放電電流大于所述線上被監(jiān)測氧化鋅避雷器M的標稱放電電流，在所述氧化鋅電阻B的端電壓升高達到設定值且維持時，判斷氧化鋅避雷器M已損壞。工作原理1、用于替代現(xiàn)有的電壓互感器氧化鋅電阻工作電壓小于一毫安參考電壓情況下，氧化鋅電阻為線性電阻特性，故可以作為分壓器件，分壓的電壓與外部施加的電壓呈正比關系；氧化鋅的阻值很高，氧化鋅電阻工作電壓小于一毫安參考電壓情況下漏電流為微安級極小，氧化鋅電阻不會因此發(fā)熱而損壞；且氧化鋅材料受溫度變化影響較小，因此其分壓精度高，受環(huán)境變化影響小。由于氧化鋅的阻值很高，氧化鋅電阻工作電壓小于一毫安參考電壓情況下漏電流為微安級極小，因此功率極小，是現(xiàn)有電壓互感器功耗的百分之一以下。氧化鋅避雷器在系統(tǒng)中運行的經(jīng)驗表明，氧化鋅避雷器的損壞的原因是制造缺陷及超限泄放雷擊電流，在無制造缺陷及超限泄放雷擊電流時，氧化鋅避雷器非常穩(wěn)定，故障率極低。因而以氧化鋅電阻作為分壓器件的電壓傳感器可靠性非常高，故障率也極低。采用氧化鋅電阻分壓，其結(jié)構(gòu)非常簡單，體積小重量輕，安裝空間小，且易于制造?？朔爽F(xiàn)有電壓互感器制造復雜、造價高、體積大、笨重、安裝空間大的缺點。氧化鋅電阻作為分壓器件的電壓傳感器的氧化鋅電阻為電阻特性，因此不會與系統(tǒng)對地電容發(fā)生諧振，也不會內(nèi)部發(fā)生諧振，克服了電磁式電壓互感器與系統(tǒng)對地電容發(fā)生諧振的缺點，同時也克服了容性電壓互感器內(nèi)部發(fā)生諧振的缺點。氧化鋅電阻分壓對于交流電壓信號、直流電壓信號都能實施分壓，氧化鋅電阻B的端電壓與施加在所述檢測支路的電壓呈線性關系，故氧化鋅電阻作為分壓器件的電壓傳感器不僅可以測量交流電壓信號，同時也能測量直流電壓信號及暫態(tài)電壓信號，克服了已有電壓互感器不能測量直流電壓信號和不能準確測量暫態(tài)電壓信號的缺點。為防止雷擊時氧化鋅分壓電阻早于避雷器動作，氧化鋅分壓電阻的一毫安參考電壓要大于同電壓等級的氧化鋅避雷器的一毫安參考電壓，同時在雷擊時氧化鋅分壓電阻不泄放雷擊電流。如圖1所示，氧化鋅電阻A的電阻為RA，氧化鋅電阻B的電阻為RB，氧化鋅電阻A與氧化鋅電阻B串聯(lián)構(gòu)成分壓檢測支路，測量單元C與氧化鋅電阻B并聯(lián)，測量單元C的輸入阻抗為Zi，測量單元C測量的電壓是Zi與RB并聯(lián)后與RA串聯(lián)的分壓值。參數(shù)設置時要考慮測量單元輸入端可能出現(xiàn)的最大電壓要小于其最大耐受電壓，防止測量單元損壞。2、用于監(jiān)測氧化鋅避雷器氧化鋅避雷器的損壞表現(xiàn)為其氧化鋅避雷器電阻值的下降，氧化鋅避雷器電阻值下降到一定程度后就會損壞。設置被測氧化鋅避雷器M為所述監(jiān)測支路中的氧化鋅電阻A，測量單元C與氧化鋅電阻B構(gòu)成在線監(jiān)測裝置ZX ;被測氧化鋅避雷器M的電阻值下降，即所述的氧化鋅電阻A的阻值下降，就會導致氧化鋅電阻A的分壓減小，氧化鋅電阻B的的分壓就會升高，氧化鋅電阻B的電壓不斷升高，當氧化鋅電阻B的電壓升高到設定的值后并維持(區(qū)別于雷擊時短暫的電壓升高和系統(tǒng)內(nèi)部暫態(tài)過電壓的升高)，就可以判斷被測氧化鋅避雷器M損壞，在線監(jiān)測裝置ZX發(fā)出告警被測避雷器M損壞。為防止氧化鋅電阻B雷擊時損壞，因此氧化鋅電阻B的標稱放電電流要設置大于被測氧化鋅避雷器M的標稱放電電流。上述兩種應用中，氧化鋅電阻B的端電壓與施加在所述檢測支路的電壓呈線性關系，所述氧化鋅電阻作為分壓器件的電壓傳感器就能夠檢測雷擊電壓及暫態(tài)電壓，就能對雷擊及內(nèi)部操作過電壓實施準確計數(shù)與測量記錄?？朔艘延屑夹g的計數(shù)器計數(shù)不準確、不能測量雷擊電壓及內(nèi)部過電壓、不能對內(nèi)部過電壓計數(shù)的缺陷。與已有技術相比，通過以上分析，以氧化鋅電阻作為分壓器件的電壓傳感器有益效果體現(xiàn)在1、用于替代現(xiàn)有的電壓互感器①易于制造、造價低、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕；可靠性高，故障率低；功耗極小，僅是現(xiàn)有電壓互感器的百分之一以下的功耗；其安裝空間小，對于中壓系統(tǒng)可以安裝在任何柜體中，省略電壓互感器柜。②不會發(fā)生諧振，克服電磁式電壓互感器容易與系統(tǒng)對地電容發(fā)生諧振的缺點及克服了容性電壓互感器內(nèi)部元件發(fā)生諧振的缺點；其測量精度高，性能穩(wěn)定，克服了容性電壓互感器造價高、測量精度受環(huán)境影響大的缺點。③可測量被測系統(tǒng)中的直流電壓、準確測量系統(tǒng)暫態(tài)電壓、雷擊電壓，并能對雷擊及內(nèi)部過電壓計數(shù)。2、用于監(jiān)測氧化鋅避雷器①可靠性高，故障率低；實現(xiàn)了氧化鋅避雷器的在線監(jiān)測。②不僅能對雷擊準確計數(shù)，還能對內(nèi)部過電壓過電壓進行計數(shù)，能夠記錄雷擊電壓及內(nèi)部過電壓的值。
圖1本實用新型中氧化鋅電阻分壓的電壓傳感器原理圖。
具體實施方式
具體實施中，以氧化鋅電阻作為分壓器件的電壓傳感器的電路結(jié)構(gòu)為以串聯(lián)連接的氧化鋅電阻A和氧化鋅電阻B構(gòu)成分壓檢測支路，以檢測支路跨接在被測電源與地之間，氧化鋅電阻B —端接地，以氧化鋅電阻B的端電壓為檢測輸出信號，即通過檢測氧化鋅電阻B的端電壓從而獲得被測電源電壓。以氧化鋅電阻作為分壓器件的電壓傳感器作為電壓測量單元設置檢測支路的一毫安參考電壓大于被測電源回路中同電壓等級氧化鋅避雷器的一毫安參考電壓，使檢測支路不泄放雷擊電流。以氧化鋅電阻作為分壓器件的電壓傳感器作為氧化鋅避雷器設置線上被監(jiān)測氧化鋅避雷器M為所述監(jiān)測支路中的氧化鋅電阻A，并設置氧化鋅電阻B的標稱放電電流大于所述線上被監(jiān)測氧化鋅避雷器M的標稱放電電流，在氧化鋅電阻B的端電壓升高達到設定值且維持時，判斷氧化鋅避雷器M已損壞。實施例1 :應用于IOkV電壓互感器以IOkV為例，IOkV系統(tǒng)避雷器一毫安參考電壓不小于23kV，如圖1，氧化鋅電阻A(電阻為Ra)和氧化鋅電阻B (電阻為Rb)串聯(lián)構(gòu)成分壓檢測支路，C為測量單元與氧化鋅電阻B并聯(lián)，C的輸入阻抗為Zi ;設置該檢測支路的一毫安參考電壓設置為50kV，遠大于IOkV避雷器23kV的一毫安參考電壓，并且大于避雷器泄放5kA雷擊電流殘壓40kV，保障了雷擊時氧化鋅分壓電阻不會泄放雷擊電流，且測量單元C的輸入端在雷擊時不會出現(xiàn)超過其最大耐受電壓。氧化鋅電阻A和氧化鋅電阻B的總電阻(Ra+Rb)為1. OX IO5兆歐，設置(RA+RB):Rb =1000:1, Rb=IOO兆歐，RA=9. 99X IO4兆歐；測量單元C的輸入電阻為Zi=2000兆歐，最大測量電壓50V，電壓測量精度范圍O 20，最大耐壓為2000V。Rb與Zi并聯(lián)后的電阻為95. 24兆歐，當系統(tǒng)相對地電壓為5. 77kV時，測量單元C測量的電壓是5. 50V,當系統(tǒng)相對地電壓為IOkV時，測量單元C測量的電壓是9. 52V。IOkV系統(tǒng)最大耐受尖峰電壓為75kV,系統(tǒng)出現(xiàn)的過電壓都要小于該電壓,對于75kV沖擊電壓時，測量單元C輸入端的最大電壓為71. 43V遠小于其最大耐受電壓2000V。同時可測量系統(tǒng)的內(nèi)部過電壓及雷擊電壓，并對內(nèi)部過電壓及雷擊記錄。實施例2 :應用于35kV電壓互感器以35kV為例，35kV系統(tǒng)避雷器一毫安參考電壓不小于72kV，如圖1，氧化鋅電阻A (電阻SRa)和氧化鋅電阻B (電阻為Rb)串聯(lián)構(gòu)成分壓檢測支路，C為測量單元與氧化鋅電阻B并聯(lián)，C的輸入阻抗為Zi ;設置該檢測支路的一毫安參考電壓設置為150kV，遠大于35kV避雷器72kV的一毫安參考電壓，并且大于避雷器泄放5kA雷擊電流殘壓140kV，保障了雷擊時氧化鋅分壓電阻不會泄放雷擊電流，且測量單元C的輸入端在雷擊時不會出現(xiàn)超過其最大耐受電壓。氧化鋅電阻A和氧化鋅電阻B的總電阻(Ra+Rb)為3.0X105兆歐，設置(RA+RB):Rb =1000:1, Rb=3OO兆歐，Ra=2. 997X IO5兆歐;測量單元C的輸入電阻為Zi=2000兆歐，最大測量電壓50V，電壓測量精度范圍O 20，最大耐壓2000V。Rb和Zi并聯(lián)后的電阻為260. 87兆歐，當系統(tǒng)相對地電壓為20. 2kV時，測量單元C測量的電壓是17. 57V，當系統(tǒng)相對地電壓為35kV時，測量單元C測量的電壓是30. 44V。35kV系統(tǒng)最大耐受尖峰電壓為262. 5kV，系統(tǒng)出現(xiàn)的過電壓都要小于該電壓，對于262. 5kV沖擊電壓時，測量單元C輸入端的最大電壓為228. 91V遠小于其最大耐受電壓2000V。同時可測量系統(tǒng)的內(nèi)部過電壓及雷擊電壓，并對內(nèi)部過電壓及雷擊記錄。實施例3 :應用于IOkV避雷器監(jiān)測以IOkV氧化鋅避雷器監(jiān)測為例，IOkV氧化鋅避雷器M設為氧化鋅電阻A、在線監(jiān)測裝置ZX分壓氧化鋅電阻為氧化鋅電阻B，氧化鋅電阻B的電阻為5兆歐。氧化鋅電阻A和氧化鋅電阻B的總電阻(Ra+Rb)為5.0X104兆歐，設置(RA+RB):RB =10000:1, RB=5兆歐，RA=49995兆歐；在線監(jiān)測裝置ZX中測量單元C的輸入電阻為Zi=2000兆歐，最大測量電壓50V，電壓測量精度范圍O 20，最大耐壓2000V。所述檢測支路的端電壓最大為氧化鋅避雷器M泄放雷擊電流5kA的殘壓為42kV，也就是說測量單元C的最大端電壓小于其最大耐受電壓2000V。Rb與Zi并聯(lián)后的電阻為4. 99兆歐，整個檢測支路承受的是相電壓5. 77kV，測量單元C測量的電壓是O. 577V。當氧化鋅避雷器的損壞表現(xiàn)在其電阻不斷下降，當氧化鋅避雷器電阻下降30%就判斷氧化鋅避雷器損壞，即測量單元C測量的電壓> O. 824V并長時間維持(例如維持時間大于I個小時以上)，就判斷氧化鋅避雷器M損壞。同時，可測量系統(tǒng)的內(nèi)部過電壓及雷擊電壓，并對內(nèi)部過電壓及雷擊記數(shù)。
權(quán)利要求1.一種以氧化鋅電阻作為分壓器件的電壓傳感器，其特征是串聯(lián)連接的氧化鋅電阻 A和氧化鋅電阻B構(gòu)成分壓檢測支路，以所述檢測支路跨接在被測電源與地之間，氧化鋅電阻B —端接地，以氧化鋅電阻B的端電壓為檢測輸出信號。
專利摘要本實用新型公開了一種以氧化鋅電阻作為分壓器件的電壓傳感器，其特征是串聯(lián)連接的氧化鋅電阻A和氧化鋅電阻B構(gòu)成分壓檢測支路，以檢測支路跨接在被測電源與地之間，氧化鋅電阻B一端接地，以氧化鋅電阻B的端電壓為檢測輸出信號。本實用新型氧化鋅電阻分壓的電壓傳感器也可用于監(jiān)測氧化鋅避雷器，其易于制造、造價低、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，克服電磁式電壓互感器容易鐵磁諧振、功耗大的缺點，克服了容性電壓互感器造價高、功耗大、測量精度受環(huán)境影響大缺點，且故障率低，并能數(shù)字信號輸出，有利于電力系統(tǒng)數(shù)字化的發(fā)展需求。
文檔編號G01R31/00GK202837377SQ20122054665
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者張安斌 申請人:合肥溢鑫電力科技有限公司