[实用新型]一种电子式电压互感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电压互感器，特别涉及一种气体绝缘组合电器(GIS)用的电子式电压互感器。

背景技术：

在电力系统中，电压的测量和实施继电保护大都采用电磁式电压互感器，这种互感器存在的问题是体积大、重量重、带有铁磁体，频带很窄，磁饱和时二次信号波形畸变，测量误差大，及导致继电保护装置的误动作，严重时还会发生安全隐患。目前，随着电力系统的不断发展，电力容量的不断增加以及电力系统向网络化、自动化和数字化方向发展，二次设备所需的输入信号已显著降低，因此，这种传统的电磁式电压互感器很难满足技术要求。近年来，电子式电压互感器(EVT)因具有体积小、重量轻、频带响应宽、无饱和现象等诸多优点，有望成为传统电磁感应式互感器的理想替代品，特别是在特高压领域，目前已受到国内外研究人员的普遍重视。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于气体绝缘组合电器GIS中的同轴高压电容作为一次传感元件的电子式电压互感器。

为达到以上目的，本实用新型是采取如下技术方案予以实现的：

一种电子式电压互感器，包括一次侧传感、信号采集和放大元件，二次侧的信号转换单元和数据处理单元，其特征在于，所述一次侧的传感元件为GIS中的同轴电容器，该电容器包括一个高压电容，其与对地分布电容连接的中间电极通过一个采样电阻连接放大器，该放大器的输出经积分器积分后连接信号转换单元。

上述方案中，所述的同轴电容器的构造包括一次导杆、中间电极和屏蔽电极，一次导杆与中间电极之间充填SF₆气体，并构成高压电容；中间电极与屏蔽电极之间充填气体或固体介质，并构成分布电容。所述的屏蔽电极为双屏蔽电极结构。所述二次侧还可设有温度和压力传感器连接信号转换单元。所述的信号转换单元可采用A/D转换器或光电转换器。

本实用新型的高压传感是基于以GIS中的同轴电容器作为一次传感元件，并用SF₆气体作为绝缘介质，屏蔽电极采用双电极结构，具有很好的安全性和探测信号的稳定性；同时使得在二次侧可设置光电变换传输系统，抗干扰能力强。如果再装有温度和压力传感器，则可通过软件校正测量的影响量，进一步满足互感器高准确度的要求。

除此以外，本实用新型还具有体积小、重量轻、测量准确度高、线性度范围宽、可同时输出数字量及模拟量，满足测量和保护功能、易于和数字化仪表和电子式综合保护装置直接连接等优点。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构图。图中，u₁：一次高电压；u₂：二次输出电压；a：高压电极；p：中间电极；e：第一屏蔽电极；g：第二屏蔽电极；C₁：高压电容；C₂：分布电容；R₁：取样电阻；R₂比例电阻。

图2为本实用新型的同轴电容器的结构图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，一种电子式电压互感器，包括一次侧传感、信号采集和放大元件，二次侧的信号转换单元2和数据处理单元3，其中一次侧的传感元件为GIS中的同轴电容器，该电容器包括一个高压电容C₁，其与对地分布电容C₂连接的中间电极p通过一个采样电阻R₁连接放大器1，该放大器1包括有积分电路，放大器1的输出连接信号转换单元2，信号转换单元2的输出连接数据处理单元3；采样电阻R₁可采用高性能的精密NiCr电阻，转换单元2可采用A/D转换器，e、g为屏蔽电极，可抑制电磁干扰。

当高电压U₁时加到一次导杆a(母线)时，产生电容电流，通过取样电阻R₁检测流过高压电容C₁的电流，该电流在采样电阻R₁上产生电压降，放大器1的积分电路利用微积分原理对该电压降进行积分得到二次输出电压U₂，二次输出电压U₂正比于一次电压U₁。

为了提高抗干扰能力及实现高低压间电气隔离，除以上实施例外，本实用新型的转换单元2最好采用光电传输系统，并在数据处理单元3设置光电转换器，输出有数字量及模拟量两种方式；另外在电压互感器内部装有温度及压力传感器4连接数据处理单元3。

如图2所示，与气体绝缘组合电器(GIS)同轴的同轴电容器包括一次导杆a、中间电极p、第一屏蔽电极e和第二屏蔽电极g，，一次导杆a与中间电极p之间充填SF₆气体，并构成高压电容C₁；中间电极p与第一屏蔽电极e之间充填气体或固体介质，并构成分布电容C₂；第一屏蔽电极e和第二屏蔽电极构成双电极结构；高压电容C₁的容量可由C₁＝2πε₀ε_rl/ln(D/d)确定：式中，l为中间电极p的长度；D为中间电极的内径；d为一次导杆a的直径。