專利名稱：一種電子式電壓互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電工儀器及高電壓裝備領(lǐng)域，涉及一種用于電力系統(tǒng)6kV至35kV電壓等級(jí)電壓測(cè)量的電子式電壓互感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電壓互感器主要有電磁式電壓互感器和電容式電壓互感器。近年來國內(nèi)外也出現(xiàn)了光學(xué)電壓互感器(OVT)、電阻或電容分壓的電子式電壓互感器等。電磁式電壓互感器絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大質(zhì)量中、造價(jià)高，易發(fā)生鐵磁諧振、磁飽和等現(xiàn)象。電容式電壓互感器由于帶有中間變壓器和補(bǔ)償電抗器、暫態(tài)響應(yīng)差、易于發(fā)生鐵 磁諧振。光學(xué)電壓互感器基本原理是利用光學(xué)材料的Pockels效應(yīng)、Kerr效應(yīng)以及逆壓電效應(yīng)等進(jìn)行電壓測(cè)量。但光學(xué)材料受溫度、機(jī)械振動(dòng)等因素影響較大，且造價(jià)較高?，F(xiàn)有的電阻或電容分壓的電子式電壓互感器通常難以保證組成高、低壓臂的電阻(或電容)溫度系數(shù)的一致性，其測(cè)量精度溫度影響嚴(yán)重，需要通過熱敏電阻、熱敏電容或電子元器件對(duì)二次輸出值進(jìn)行補(bǔ)償。盡管CN200910143450公開了一種將高壓臂和低壓臂制作在同一陶瓷管上的一體式分壓電阻以改善高低壓臂溫度系數(shù)的一致性，但由于分壓電阻受澆注(填充)材料等的影響，其測(cè)量精度仍依賴于熱敏電阻、移相電容的補(bǔ)償和調(diào)整，其線性度不理想，且加工制造工藝復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容提出了一種電子式電壓互感器，該互感器的特征在于電壓分壓器高壓臂(2)、信號(hào)電極(6)以及電壓分壓器低壓臂(7)順次連接組成的電壓分壓器(15)固定于開口向下、底部向上的絕緣杯(3)的內(nèi)腔且位于絕緣杯(3)的中軸線上，高壓導(dǎo)線(I)通過位于絕緣杯(3)底部的高壓出線孔(301)進(jìn)入絕緣杯(3)內(nèi)腔與分壓器高壓臂(2)的高壓電極(201)相連，信號(hào)輸出導(dǎo)線(12)通過用于封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)上的信號(hào)輸出導(dǎo)線出線孔(1301)進(jìn)入絕緣杯(3)內(nèi)腔與信號(hào)電極(6)相連，接地導(dǎo)線(9)通過用于封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)上的接地導(dǎo)線出線孔(1302)進(jìn)入絕緣杯(3)內(nèi)腔與分壓器低壓臂(7)的接地極(701)相連；位于絕緣杯(3)外的接地端屏蔽連接線(8) —端與附著在絕緣杯(3)外表面上的接地端屏蔽層(5)的接地端屏蔽層電極(501)相連，另一端與接地導(dǎo)線(9)相連；位于絕緣杯(3)外的信號(hào)輸出端屏蔽連接線(11) 一端與信號(hào)輸出端屏蔽層(10)的信號(hào)輸出端屏蔽層電極(101)相連，另一端與信號(hào)輸出導(dǎo)線(12)相連；在絕緣杯
(3)和封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)組成的屏蔽腔(14)外澆注外部帶裙邊的澆注體(4)并在澆注體(4)的頂部將高壓導(dǎo)線(I)引出到澆注體(4)外，在澆注體(4)的底部將信號(hào)輸出導(dǎo)線(12)和接地導(dǎo)線(9)引出到澆注體外，澆注體⑷的中軸線與屏蔽腔(14)的中軸線重合。上述電壓分壓器高壓臂⑵為高壓電阻或高壓電容，電壓分壓器低壓臂(7)為與高壓臂同材質(zhì)、同工藝的電阻或電容；上述絕緣杯(3)的材料為玻璃、陶瓷或者高分子材料,絕緣杯(3)的形狀為圓形或正多邊形杯；上述接地端屏蔽層(5)和信號(hào)輸出端屏蔽層(10)既可以是金屬導(dǎo)電層、也可以是導(dǎo)電膠或半導(dǎo)電材料制成的半導(dǎo)電層；上述接地端屏蔽層(5)和信號(hào)輸出端屏蔽層(10)之間用絕緣區(qū)隔開，沒有任何將二者連接的導(dǎo)電體或半導(dǎo)電體；上述接地端屏蔽層(5)和信號(hào)輸出端屏蔽層(10)通過涂膠、粘貼、噴涂、電鍍、印刷或者燒結(jié)的方式附著在絕緣杯(3)的外表面上；上述密封端蓋(13)的材料為玻璃、陶瓷或者高分子材料；上述信號(hào)輸出導(dǎo)線出線孔(1301)和接地導(dǎo)線出線孔(1302)在信號(hào)輸出導(dǎo)線(12)和接地導(dǎo)線(9)線徑較小的情況下可合并為一個(gè)出線孔；上述屏蔽腔(14)內(nèi)腔應(yīng)抽真空或填充絕緣氣體(如氮?dú)?、六氟化硫、干燥空?。這種電子式電壓互感器將電壓分壓器(15)置于屏蔽腔(14)內(nèi)，屏蔽腔(14)內(nèi)抽真空或填充介電常數(shù)對(duì)溫度不敏感的絕緣氣體，即電壓分壓器(15)與屏蔽層之間的空間為介電常數(shù)對(duì)溫度不敏感的絕緣氣體或真空，避免了互感器的比差(比值誤差)和角差(相位誤差)受絕緣材料溫度系數(shù)的影響；同時(shí)，組成屏蔽腔(14)的絕緣杯(3)外表面附著有接地端屏蔽層(5)和信號(hào)輸出端屏蔽層(10)，大大減少了外界分布電容和雜散電容的影響。由于電壓分壓器(15)與接地端屏蔽層(5)之間存在雜散電流，會(huì)導(dǎo)致沿高壓電極(201)往接地極(701)方向，流經(jīng)電壓分壓器(15)的電流會(huì)逐漸減少，即流經(jīng)電壓分壓器高壓臂(2)的等效電流會(huì)大于流經(jīng)電壓分壓器低壓臂(7)的等效電流，從而引起角差和比差變化。為了減少這種影響，本實(shí)用新型在組成屏蔽腔(14)的絕緣杯(3)外表面上設(shè)計(jì)了相應(yīng)的信號(hào)輸出端屏蔽層(10)來收集雜散電流補(bǔ)充到流經(jīng)電壓分壓器低壓臂(7)的電流中。

圖I為本實(shí)用新型電子式電壓互感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型電子式電壓互感器電壓分壓器示意圖；圖3為本實(shí)用新型電子式電壓互感器屏蔽腔示意圖；圖4為本實(shí)用新型電子式電壓互感器絕緣杯上屏蔽層展開示意圖之一；圖5為本實(shí)用新型電子式電壓互感器另外一種絕緣杯上屏蔽層展開示意具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施案例來進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)該理解，這些實(shí)施案例僅用于說明本實(shí)用新型而不是用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外，還應(yīng)理解，在閱讀本說明之后，技術(shù)人員可對(duì)本實(shí)用新型作各種形式的改動(dòng)或修改，但這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施案例I本實(shí)用新型電子式電壓互感器具體實(shí)施案例I如圖I、圖2、圖3和圖4所示。[0025]實(shí)施案例I總體結(jié)構(gòu)如圖I所示，采用了氣體(真空)屏蔽腔結(jié)構(gòu)。電壓分壓器高壓臂(2)、信號(hào)電極￠)以及電壓分壓器低壓臂(7)順次連接組成的電壓分壓器(15)固定于開口向下、底部向上的絕緣杯(3)的內(nèi)腔且位于絕緣杯(3)的中軸線上，高壓導(dǎo)線(I)通過位于絕緣杯(3)底部的高壓出線孔(301)進(jìn)入絕緣杯(3)內(nèi)腔與電壓分壓器高壓臂
(2)的高壓電極(201)相連，信號(hào)輸出導(dǎo)線(12)通過用于封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋
(13)上的信號(hào)輸出導(dǎo)線出線孔(1301)進(jìn)入絕緣杯(3)內(nèi)腔與信號(hào)電極(6)相連，接地導(dǎo)線
(9)通過用于封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)上的接地導(dǎo)線出線孔(1302)進(jìn)入絕緣杯⑶內(nèi)腔與電壓分壓器低壓臂(7)的接地極(701)相連；位于絕緣杯(3)外的接地端屏蔽連接線(8) —端與附著在絕緣杯(3)外表面上的接地端屏蔽層(5)的接地端屏蔽層電極 (501)相連，另一端與接地導(dǎo)線(9)相連；位于絕緣杯⑶外的信號(hào)輸出端屏蔽連接線(11)一端與信號(hào)輸出端屏蔽層(10)的信號(hào)輸出端屏蔽層電極(101)相連,另一端與信號(hào)輸出導(dǎo)線(12)相連；在絕緣杯(3)和封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)組成的屏蔽腔(14)外澆注外部帶裙邊的澆注體(4)并在澆注體(4)的頂部將高壓導(dǎo)線(I)引出到澆注體(4)夕卜，在澆注體⑷的底部將信號(hào)輸出導(dǎo)線(12)和接地導(dǎo)線(9)引出到澆注體外，澆注體⑷的中軸線與屏蔽腔(14)的中軸線重合。如圖2所示，本實(shí)用新型電子式電壓互感器的電壓分壓器(15)由分壓器高壓臂
(2)、信號(hào)電極(6)以及電壓分壓器低壓臂(7)順次連接組成，其基本工作原理是電壓分壓器高壓臂(2)的高壓電極(201)通過高壓導(dǎo)線(I)與一次高壓端子連接，電壓分壓器低壓臂(7)的接地極(701)通過接地導(dǎo)線(9)與一次地連接，信號(hào)電極(6)則會(huì)產(chǎn)生與一次電壓成正比的二次低電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次電壓的測(cè)量。如圖3所示，本實(shí)用新型電子式電壓互感器的屏蔽腔(14)由開口向下的底部帶高壓出線孔(301)的絕緣杯(3)和封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)組成；絕緣杯(3)外表面涂覆有接地端屏蔽層(5)和信號(hào)輸出端屏蔽層(10);密封端蓋(13)上有信號(hào)輸出導(dǎo)線出線孔(1301)和接地導(dǎo)線出線孔(1302)。圖4為本實(shí)用新型電子式電壓互感器絕緣杯(3)外表面附著的屏蔽層展開示意圖之一，圖中信號(hào)輸出端屏蔽層(10)位于接地端屏蔽層(5)下方，二者之間通過未涂覆任何導(dǎo)電材料或半導(dǎo)電材料的絕緣帶隔離；接地端屏蔽層(5)上有接地端屏蔽層電極(501);信號(hào)輸出端屏蔽層(10)上有信號(hào)輸出端屏蔽層電極(101)。本實(shí)用新型電子式電壓互感器的電壓分壓器(15)處于屏蔽腔(14)內(nèi)的絕緣氣體或真空環(huán)境中，由于絕緣氣體(或真空)介電常數(shù)受環(huán)境影響很小，所以電壓分壓器(15)與屏蔽層之間的分布電容受環(huán)境影響很??；并且分壓器的高壓臂(2)與低壓臂(7)為采用同種材料和工藝制備的電阻或電容，因而擁有相近的阻抗溫度系數(shù)，其比差受溫度影響極小。本實(shí)用新型電子式電壓互感器在絕緣杯(3)外表面上設(shè)計(jì)了相應(yīng)的信號(hào)輸出端屏蔽層(10)收集雜散電流補(bǔ)充到流經(jīng)電壓分壓器低壓臂(7)的電流。通過這一設(shè)計(jì)，大大減少減少由于雜散電流的存在導(dǎo)致流經(jīng)高壓臂(2)的等效電流大于流經(jīng)低壓臂(7)的等效電流而引起的比差和角差。因此，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的電子式互具有良好的穩(wěn)定性，易于批量生產(chǎn)。實(shí)施案例2[0033]本實(shí)用新型電子式電壓互感器具體實(shí)施案例2如圖I、圖2、圖3和圖5所示。實(shí)施案例2與實(shí)施案例I的區(qū)別在于實(shí)施案例I的信號(hào)輸出端屏蔽層(10)位于接地端屏蔽層(5)下方，二者 之間通過未涂覆任何導(dǎo)電材料或半導(dǎo)電材料的絕緣區(qū)隔離；而實(shí)施案例2的信號(hào)輸出端屏蔽層(10)嵌于接地端屏蔽層(5)內(nèi)，二者之間通過未涂覆任何導(dǎo)電材料或半導(dǎo)電材料的絕緣環(huán)隔離，如圖5所示。
權(quán)利要求1.一種電子式電壓互感器，其特征在于電壓分壓器高壓臂(2)、信號(hào)電極￠)以及電壓分壓器低壓臂(7)順次連接組成的電壓分壓器(15)固定于開口向下、底部向上的絕緣杯(3)的內(nèi)腔且位于絕緣杯(3)的中軸線上，高壓導(dǎo)線(I)通過位于絕緣杯(3)底部的高壓出線孔(301)進(jìn)入絕緣杯(3)內(nèi)腔與電壓分壓器高壓臂(2)的高壓電極(201)相連，信號(hào)輸出導(dǎo)線(12)通過用于封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)上的信號(hào)輸出導(dǎo)線出線孔(1301)進(jìn)入絕緣杯(3)內(nèi)腔與信號(hào)電極(6)相連，接地導(dǎo)線(9)通過用于封閉絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)上的接地導(dǎo)線出線孔(1302)進(jìn)入絕緣杯(3)內(nèi)腔與電壓分壓器低壓臂(7)的接地極(701)相連；位于絕緣杯(3)外的接地端屏蔽連接線(8) —端與附著在絕緣杯(3)外表面上的接地端屏蔽層(5)的接地端屏蔽層電極(501)相連，另一端與接地導(dǎo)線(9)相連；位于絕緣杯(3)外的信號(hào)輸出端屏蔽連接線(11) 一端與信號(hào)輸出端屏蔽層(10)的信號(hào)輸出端屏蔽層電極(101)相連，另一端與信號(hào)輸出導(dǎo)線(12)相連；在絕緣杯(3)和封閉 絕緣杯(3)杯口的密封端蓋(13)組成的屏蔽腔(14)外澆注外部帶裙邊的澆注體(4)并在澆注體(4)的頂部將高壓導(dǎo)線(I)引出到澆注體(4)外，在澆注體(4)的底部將信號(hào)輸出導(dǎo)線(12)和接地導(dǎo)線(9)引出到澆注體外，澆注體(4)的中軸線與屏蔽腔(14)的中軸線重合。
2.如權(quán)利要求I所述電子式電壓互感器，其特征在于所述電壓分壓器高壓臂(2)為高壓電阻或高壓電容，電壓分壓器低壓臂(7)為與高壓臂同材質(zhì)、同工藝的電阻或電容。
3.如權(quán)利要求I所述電子式電壓互感器，其特征在于所述絕緣杯(3)的材料為玻璃、陶瓷或者高分子材料，絕緣杯(3)的形狀為圓形或正多邊形杯。
4.如權(quán)利要求I所述電子式電壓互感器，其特征在于所述接地端屏蔽層(5)和信號(hào)輸出端屏蔽層(10)為金屬導(dǎo)電層、導(dǎo)電膠或半導(dǎo)電材料制成的半導(dǎo)電層。
5.如權(quán)利要求4所述電子式電壓互感器，其特征在于所述接地端屏蔽層(5)和信號(hào)輸出端屏蔽層(10)之間用絕緣區(qū)隔開，沒有任何將二者連接的導(dǎo)電體或半導(dǎo)電體。
6.如權(quán)利要求5所述電子式電壓互感器，其特征在于所述接地端屏蔽層(5)和信號(hào)輸出端屏蔽層(10)通過涂膠、粘貼、噴涂、電鍍、印刷或者燒結(jié)的方式附著在絕緣杯(3)的外表面上。
7.如權(quán)利要求I所述電子式電壓互感器，其特征在于所述密封端蓋(13)的材料為玻璃、陶瓷或者高分子材料。
8.如權(quán)利要求I所述電子式電壓互感器，其特征在于所述信號(hào)輸出導(dǎo)線出線孔(1301)和接地導(dǎo)線出線孔(1302)在信號(hào)輸出導(dǎo)線(12)和接地導(dǎo)線(9)線徑較小的情況下可合并為一個(gè)出線孔。
9.如權(quán)利要求I所述電子式電壓互感器，其特征在于所述屏蔽腔(14)內(nèi)腔應(yīng)抽真空或填充絕緣氣體。
專利摘要提出了一種電子式電壓互感器，該互感器的特征在于電壓分壓器高壓臂、信號(hào)電極以及電壓分壓器低壓臂順次連接組成的電壓分壓器固定于絕緣杯的內(nèi)腔且位于絕緣杯的中軸線上，高壓導(dǎo)線通過高壓出線孔與電壓分壓器高壓臂的高壓電極相連，信號(hào)輸出導(dǎo)線通過信號(hào)輸出導(dǎo)線出線孔與信號(hào)電極相連，接地導(dǎo)線通過接地導(dǎo)線出線孔電壓分壓器低壓臂的接地極相連；接地端屏蔽連接線一端與接地端屏蔽層相連，另一端與接地導(dǎo)線相連；信號(hào)輸出端屏蔽連接線一端與信號(hào)輸出端屏蔽層相連，另一端與信號(hào)輸出導(dǎo)線相連；在絕緣杯和封閉絕緣杯杯口的密封端蓋組成的屏蔽腔外澆注帶裙邊的澆注體并在澆注體的頂部將高壓導(dǎo)線引出到澆注體外，在澆注體的底部將信號(hào)輸出導(dǎo)線和接地導(dǎo)線引出到澆注體外。
文檔編號(hào)H01F27/36GK202502889SQ20112056545
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者陳永山, 陳秀峰, 陳芳 申請(qǐng)人:陳永山, 陳芳