一種無源電子式電壓互感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子式電壓互感器的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無源電子式電壓互感 器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國家堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的提出，智能變電站已經(jīng)正式走進(jìn)電力系統(tǒng)，為電力事業(yè) 提供服務(wù)。其中電壓互感器是電力系統(tǒng)中進(jìn)行電能計量和繼電保護(hù)的基本測量設(shè)備之一， 其準(zhǔn)確度及可靠性與電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行密切相關(guān)。隨著輸配電網(wǎng)朝著高電 壓、大容量方向發(fā)展，電力系統(tǒng)在監(jiān)測、控制及保護(hù)等方面的自動化和智能化要求的不斷提 高，電子式電壓互感器有效克服了傳統(tǒng)電磁式電壓互感器的缺點，具有體積小、重量輕、造 價低、暫態(tài)性能好、無鐵磁諧振、無磁飽和現(xiàn)象、優(yōu)良的絕緣性能等優(yōu)點，可W適應(yīng)電力系統(tǒng) 數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的需要。
[0003] 根據(jù)傳感元件的傳感機(jī)理，電子式電壓互感器可分為光學(xué)電壓互感器、電阻分壓 電壓互感器和電容分壓電壓互感器H類。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，在電子式電壓互感器 產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中發(fā)現(xiàn)，光學(xué)電壓互感器的傳感元件穩(wěn)定性較差，溫度、外磁場、感應(yīng)靈敏度、可 靠性及成本等問題均制約著該類互感器的實用化發(fā)展。采用分壓原理的的電子式電壓互感 器一次側(cè)與二次回路之間缺乏有效的電氣隔離，同時，電容分壓的電子式電壓互感器存在 電荷滯留造成的暫態(tài)問題；電阻分壓的電子式電壓互感器存在分壓電阻值易受外界溫度影 響及應(yīng)用電壓等級不高等問題。
[0004] 因此，亟需研制一種新型電子式電壓互感器，W降低制造成本和提高電網(wǎng)的穩(wěn)定 性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新型無源電子式電壓互感器，能有效克服現(xiàn) 有電子式電壓互感器的缺陷，高壓側(cè)無需供電，不存在磁飽和問題，并且具有成本低、響應(yīng) 速度快、測量線性度好、測量動態(tài)范圍寬、測量精度高、暫態(tài)性能好、可靠性高和穩(wěn)定性好等 優(yōu)點。
[0006] 為了實現(xiàn)送一目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
[0007] -種無源電子式電壓互感器，包括電容分壓器、全光纖電流互感器和數(shù)據(jù)處理單 元；通過采用全光纖電流互感器測量電容分壓器的泄露電流間接進(jìn)行電壓的檢測；
[0008] -、電容分壓器包括高壓端子、上蓋、金屬膨脹器、絕緣傘裙、絕緣套筒、高壓電容、 低壓電容、絕緣介質(zhì)、第一信號輸出端子、接地端子、底蓋、第二信號輸出端子、底座；
[0009] 高壓端子通過焊接的方式固定在上蓋的正上方，用于施加高電壓；絕緣套筒內(nèi)部 設(shè)置固定在上蓋正下方的金屬膨脹器，并連接有高壓電容和低壓電容，低壓電容的輸出端 通過金屬銅絲從第一信號輸出端子穿出，并纏繞N面在電流傳感環(huán)圈的外殼上，金屬銅絲 的另一端連接至接地端子上，并安裝在底座上；絕緣套筒的下端設(shè)有底蓋，底蓋安裝在底座 上，內(nèi)部充滿絕緣介質(zhì)；外絕緣的絕緣傘裙采用高溫硫化型娃橡膠制成，在絕緣套筒外用模 具高溫壓制而成，W保證電容分壓器的絕緣性能；
[0010] 二、全光纖電流互感器包括電流傳感環(huán)圈、保偏光纜和電氣單元；
[0011] 電流傳感環(huán)圈由依次連接的A/4光纖波片、傳感光纖、反射鏡H部分組成；所述 電流傳感環(huán)圈用來敏感穿過其中的電流周圍形成的閉合磁場，在兩束偏振光間形成相位 差；
[0012] 電氣單元包括光源、禪合器、起偏器、相位調(diào)制器、光電探測器、數(shù)字閉環(huán)信號處理 單元；光源的尾纖W 0°烙接禪合器的輸入端，禪合器的兩個輸出端分別連接光電探測器 和起偏器的輸入端，相位調(diào)制器的輸入端W 45°對軸烙接起偏器的輸出端；保偏光纜的兩 端分別W 0°烙接相位調(diào)制器的輸出端和W 45°對軸烙接A/4光纖波片；
[0013] 光電探測器連接至數(shù)字閉環(huán)信號處理單元的輸入端，數(shù)字閉環(huán)信號處理單元的一 個輸出端與相位調(diào)制器構(gòu)成數(shù)字閉環(huán)，對輸出信號進(jìn)行處理，解調(diào)出被測電流；數(shù)字閉環(huán)信 號處理單元的另一輸出端連接至數(shù)據(jù)處理單元，解調(diào)出被測電壓，通過保偏光纜從第二信 號輸出端子將電壓信息輸出給外接終端設(shè)備。
[0014] 進(jìn)一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中電容分壓器為W下兩種 分壓器中的一種：串聯(lián)電容分壓器、同軸電容分壓器。
[0015] 進(jìn)一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中電容分壓器采用串聯(lián)電 容分壓器時，在電流傳感環(huán)圈的外殼上纏繞的金屬銅絲的面數(shù)N > 300。
[0016] 進(jìn)一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中電容分壓器采用同軸電 容分壓器時，在電流傳感環(huán)圈的外殼上纏繞的金屬銅絲的面數(shù)N > 15000。
[0017] 進(jìn)一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中絕緣介質(zhì)為W下兩種材 料中的一種；環(huán)氧樹脂膠、SF6氣體。
[0018] 進(jìn)一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中絕緣介質(zhì)采用環(huán)氧樹脂 膠時，環(huán)氧樹脂膠的機(jī)械拉斷強(qiáng)度大于60MPa，沖擊強(qiáng)度大于5. 5KJ/m2,介電常數(shù)大于2,體 積電阻率大于3. OOX IQi2Q .m。
[0019] 進(jìn)一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中制備絕緣傘裙的高溫硫 化型娃橡膠性能指標(biāo)滿足如下要求：抗撕裂強(qiáng)度大于SkN ? m 1，機(jī)械化斷強(qiáng)度大于4. 5MPa， 拉斷伸長率大于200%，體積電阻率大于2. OOX 1〇11 Q ? m，直流擊穿強(qiáng)度大于45kV ? mm 1， 4. 5級最大蝕損深度小于2. 5mm。
[0020] 進(jìn)一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中電流傳感環(huán)圈的外殼采 用非金屬材料制作，材料的彎曲模數(shù)大于9000MPa，拉伸強(qiáng)度大于60MPa，彎曲強(qiáng)度大于 SOMPa,高溫下尺寸穩(wěn)定性小于0. 3%。
[0021] 進(jìn)一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中電流傳感環(huán)圈的外殼采 用W下兩種材料中的一種：環(huán)氧樹脂、酪醒樹脂。
[0022] 進(jìn)一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中金屬銅絲的外表面涂覆 絕緣材料，在電流傳感環(huán)圈外表面進(jìn)行緊密排列的多層纏繞，層與層之間用絕緣材料隔開。
[0023] 本發(fā)明所述全光纖電流互感器是一種采用數(shù)字閉環(huán)信號處理方案的反射型的高 精度全光纖電流互感器，它基于安培定律和法拉第效應(yīng)原理進(jìn)行電流檢測，具有體積小、重 量輕、優(yōu)良的絕緣性能、抗電磁干擾能力強(qiáng)、成本相對較低、動態(tài)測量范圍大、頻率響應(yīng)范圍 寬、靈敏度高和測量精度高等優(yōu)點；在額定電流高于30A時，變比測量精度優(yōu)于0. 2%，相位 誤差優(yōu)于10分。
【附圖說明】
[0024] 圖1是無源電子式電壓互感器原理示意圖；
[00巧]圖2是全光纖電流互感器原理示意圖。
[0026] 其中；1 -高壓端子，2 -上蓋，3 -電容分壓器，4 -金屬膨脹器，5 -絕緣傘裙， 6 -絕緣套筒，7 -高壓電容，8 -低壓電容，9 -絕緣介質(zhì)，10 -第一信號輸出端子，11 -全 光纖電流互感器，12 -金屬銅絲，13 -電流傳感環(huán)圈，14 -保偏光纜，15 -電氣單兀，16 - 數(shù)據(jù)處理單元，17 -接地端子，18 -底蓋，19 -第二信號輸出端子，20 -底座，21 -光源， 22 -禪合器，23 -起偏器，24 -相位調(diào)制器，25 - A/4光纖波片，26 -傳感光纖，27 -反 射鏡，28 -光電探測器，29 -數(shù)字閉環(huán)信號處理單元。
【具體實施方式】
[0027] 本發(fā)明所述無源電子式電壓互感器是利用全光纖電流互感器測量高低壓間電容 分壓器的泄露電流來間接進(jìn)行電壓的檢測。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步的說 明。
[0028] 如圖1所示，本發(fā)明一種無源電子式電壓互感器，包括電容分壓器3、全光纖電流 互感器11和數(shù)據(jù)處理單元16 ;通過采用全光纖電流互感器11測量電容分壓器3的泄露電 流間接進(jìn)行電壓的檢測；
[0029] 一、電容分壓器3包括高壓端子1、上蓋2、金屬膨脹器4、絕緣傘裙5、絕緣套筒6、 高壓電容7、低壓電容8、絕緣介質(zhì)9、第一信號輸出端子10、接地端子17、底蓋18、第二信號 輸出端子19、底座20 ;
[0030] 頂端的高壓端子1采用金屬鉛材料制作而成，用于施加一次高電壓，通過金屬焊 接的方式固定在金屬上蓋2的正上方，用于施加高電壓；絕緣套筒6內(nèi)部設(shè)置固定在上蓋2 正下方的金屬膨脹器4,并連接有高壓電容7和低壓電容8,低壓電容8的輸出端通過金屬 銅絲12從第一信號輸出端子10穿出，并纏繞N面在電流傳感環(huán)圈13的外殼上，金屬銅絲 12的另一端連接至接地端子17上，并安裝在底座20上；
[0031] 金屬膨脹器4可W緩解溫度變化引起高壓電容7和低壓電容8的電極間距離的變 化，引起高壓電容7和低壓電容8的電容值的變化，使電容分壓器3的分壓比在高低溫變化 下發(fā)生變化，從而影響系統(tǒng)的測量精度。絕緣套筒6可W屏蔽外界電場，防止外界電場引起 高壓電容7和低壓電容8值的變化，從而影響電容分壓器3的測量精度。
[0032] 絕緣套筒6的下端設(shè)有底蓋18,底蓋18安裝在底座20上，內(nèi)部充滿絕緣介質(zhì) 9 ;在本具體實施例中，所述絕緣介質(zhì)9既可W采用環(huán)氧樹脂膠，也可W采用SF6氣體，來 保證絕緣套筒6內(nèi)部的絕緣性能。所述環(huán)氧樹脂罐封膠需要在常溫下進(jìn)行固化，具有粘 度低、流動性好、有光澤、硬度高、良好的絕緣、抗壓、粘結(jié)強(qiáng)度高等特點。環(huán)氧樹脂罐封膠 的機(jī)械拉斷強(qiáng)度大于60MPa，沖擊強(qiáng)度大于5. 5KJ/m2,介電常數(shù)大于2,體積電阻率大于 3. OOXlQizQ -m。所述金屬銅絲12的外表面涂覆絕緣材料，并在電流傳感環(huán)圈13外表